Двойной суперфосфат

    Са(Н₂РО₄)₂*Н₂О + СаСО₃ = 2СаНРО₄*2Н₂О + СО₂

      Содержание свободного мела в  готовом продукте снижается при его омасливании мазутом или минеральными маслами перед нейтрализацией.

    При аммонизации гранулированного двойного суперфосфата процесс идет от поверхности  гранул к ядру, поэтому в верхних  слоях гранул реакция нейтрализации протекает более глубоко:

    Са(Н₂РО₄)₂*Н₂О + NН₃ = СаНРО₄ + NН₄Н₂РО₄ + Н₂O

    Мg(H₂РО₄)₂*2Н₂О + 2NН₃ = NH₄MgРО₄ + NН₄Н₂РО₄

      По мере увеличения расхода аммиака протекают следующие реакции:

    NН₄Н₂РО₄ + NН₃ = (NН₄)₂НРО₄

    ЗСаНРО₄ + 2NН₃ = Са₃(РО₄)₂ + (NН₄)₂НРО₄

    Производство  двойного суперфосфата поточным способом с применением БГС

    Наибольшее распространение получил поточный способ производства двойного суперфосфата с применением барабанного гранулятора сушилки (БГС). В БГС совмещаются процессы грануляции и сушки, что значительно упрощает технологическую схему, а также позволяет увеличить производительность технологической линии. На рис. 7 представлена схема поточного производства двойного суперфосфата с аппаратами БГС.

     

    Рис. 7. Схема получения двойного суперфосфата поточным методом с применением БГС:

    1-сборник фосфорной кислоты; 2-бункер фосфата; 3-вентилятор; 4-абсорберы типа Вентури; 5-одиночный циклон; 6-элеваторы; 7-аммонизатор; 8-насосы; 9-сборники; 10, 11-дозаторы; 12, 13-реакторы; 14-погружной насос; 15-аппарат БГС; 16-ленточные конвейеры; 17-холодильник КС; 18-молотковая дробилка; 19, 20-односитные грохоты; 21-топка. 

    Фосфоритную муку из бункера 2 весовым дозатором 10 непрерывно дозируют в реактор первой ступени 12 емкостью 40 м³. Сюда же из напорного бака 1 через дозатор 11 подают фосфорную кислоту концентрацией 35-37% Р₂О₅ Полученная реакционная пульпа перетекает в реактор второй ступени 13 емкостью 100 м³. Реакторы снабжены трехлопастными мешалками. В оба реактора подают острый пар и поддерживают разрежение 50-100 Па. Разложение продолжается не менее 60 мин при 90-105°С.

    Из  реактора второй ступени пульпу влажностью 35% погружным насосом 14 подают в аппарат БГС 15, где происходит ее сушка и грануляция, сопровождающиеся дальнейшим разложением фосфата. В аппарат БГС поступает также ретур (мелкая фракция двойного суперфосфата). Отношение масс ретура и готового суперфосфата составляет 3:1.

    Пульпу  пневматическими форсунками разбрызгивают  на завесу сухого ретура. Образование и рост гранул происходит за счет наслаивания пульпы на мелкие частицы ретура. Сушку гранул ведут топочными газами при температуре на входе в аппарат 600-700°С и на выходе 110-120°С. Высушенный продукт (не более 4% влаги) на грохотах 19 и 20 разделяют на три фракции. Крупную фракцию после измельчения в дробилке 18 смешивают с мелкой фракцией и в качестве ретура возвращают в аппарат БГС. Товарную фракцию продукта с размерами гранул 1-4 мм нейтрализуют аммиаком в барабане 7, охлаждают воздухом до 35-45°С в аппарате КС 17 и направляют на склад.

    Выделяющиеся  в производстве двойного суперфосфата фторсодержащие газы поглощают водой в абсорберах 4. Воздух из аммонизатора 7 очищают от аммиака фосфорной кислотой или водой.

    Основное  оборудование

    Реакторы  для разложения фосфата фосфорной  кислотой имеют цилиндрическую форму. Их футеруют кислотоупорным кирпичом по подслою из листового полиизобутилена. Крышки реакторов выполняют из спецстали или углеродистой стали, гуммированной с внутренней стороны. На крышках расположены патрубки для подачи компонентов и для отсоса газов. В нижней части реактора имеется сливное отверстие. Реакторы оборудованы трехлопастными мешалками из стали ЭИ-943. Окружная скорость на концах мешалок 5-7 м/с. Мешалки подвешены на консольном валу. Пульпа перетекает из одного реактора в другой по перетоку.

    Аппарат БГС (рис. 8) представляет собой барабан диаметром 3,5-4,5 м и длиной 16-18 м, установленный под углом 3° и вращающийся с частотой 4 об/мин. В зоне загрузки внутренняя поверхность барабана оснащена короткой винтовой насадкой 3, а на остальной длине барабана — подъемно-лопастной насадкой 4 Г-образной формы и обратным шнеком 5. Подъемно-лопастная насадка создает во вращающемся аппарате завесу материала, ссыпающегося с лопаток. Усеченный конус 7, обращенный меньшим основанием в сторону выгрузки, обеспечивает необходимое заполнение барабана продуктом и одновременно служит устройством для отделения мелкой фракции гранул, которую обратным шнеком возвращают на гранулирование. БГС различаются конструкцией обратного шнека (открытый или закрытый) и размерами. Производительность аппарата по двойному суперфосфату 40 т/ч.

    

    Рис. 8. Аппарат БГС:

    1-форсунка; 2-загрузочная камера; 3-винтовая питающая насадка; 4-подъемно-лопастная насадка; 5-обратный шнек; 6-корпус аппарата; 7-конус; 8-разгрузочная камера. 
 
 
 
 
 

    8. Технологические расчеты

    Составить материальный расчет производства двойного суперфосфата из неупаренной  фосфорной кислоты.

      
Исходные данные:

      в качестве вторичного фосфата  используют фосфорит, содержащий 21,6% Р₂О₅, 2,15% фтора, 4,25% СО₂ и 10,5% Ме₂О₃; экстракционная кислота (32% Р₂О₅) содержит 1,92% фтора и 7,5 кг/м³ гипса;

    на  100 кг фосфоритной муки расходуется 75 кг Р₂О₅, содержащегося в фосфорной кислоте;

    выход ненейтрализованного суперфосфата на 100 кг фосфоритной муки составляет 210 кг (без учета золы, вносимой топливом при сушке, и гипса, содержащегося в фосфорной кислоте);

    состав  ненейтрализованного  продукта:

     - 45,3%; - 44,7%; - 7%;

    степень использования Фосфорита 94%;

    отношение ретура к ненейтрализованному продукту 4 : 1;

    степень выделения в газовую  фазу:

    фтора – 22%; СО₂ – 100%; испаряется воды (при смещении) 1,7 кг на 100 кг фосфорита;

    гранулометрический  состав продукта:

    +4 мм – 34%; -4 – +1 мм – 53%; -1 мм – 13%;

    нейтрализацию производят известняком до содержания 4% ;

    степень использования известняка, содержащего 95% СаСО₃, составляет 70%;

    количество  золы, вносимой в продукт при сушке, 20% от содержания его в топливе, что составляет 2,59 кг на 100 кг фосфорита;

    механические  потери 1%.

    Расчет  составляет на 100 кг вторичного фосфата.

    Решение.  
Смешение и получение пульпы

    Для проведения реакции необходимо фосфорной кислоты  
(32% Р₂О₅):

    

    В этом количестве кислоты содержится гипса:

    

    1320 – плотность кислоты, кг/м³

    Следовательно, необходимая масса кислоты:

    

    Общая масса, поступающая на смешение:

    

    При взаимодействии фосфорной кислоты  с фосфоритом испаряется Н₂О 1,7 кг и выделяется вся СО₂, т. е. 4,25 кг. Следовательно, количество пульпы, полученной при смешении реагентов и поступающей на смешение с ретуром, составляет:

      

    Смешение  пульпы с ретуром и сушка

    В процессе сушки при условии пренебрежения выделением фтора при получении пульпы выделяется фтора:

    

    В пересчете на SiF₄ это составляет:

    

    Выход готового продукта с учетом гипса, содержащегося  в кислоте (без учета золы топлива), равен:

      

    210 и 1,33 – выход суперфосфата и количество гипса, поступающего с фосфорной кислотой.

    В процессе сушки выделяется воды:

    

    Это соответствует объему образующегося  водяного пара, равному при н. у. 144,9 м³.

    Количество  ретура, подаваемого на смешение с пульпой:

    

    Общее количество материала, направляемое в  смеситель-гранулятор:

    

    Содержание  влаги в поступающем материале, удаляемой при сушке:

    

    Количество  материала, выходящего из сушильного барабана без учета золы:

      

    Рассев  и дробление

    Из  сушильного барабана на рассев поступает:

    

    Где 2,59 – количество золы (из условия).

    Содержание  отдельных фракций в рассеянном материале, кг:

    частиц  с размерами > 4 мм

    

    частиц  с размерами >1 и <4 мм

    

    частиц  с размерами <1 мм

    

    Количество  материала, поступающего на дробление, равно 360,14 кг. 

    Нейтрализация двойного суперфосфата

    Расчет  производим при допущении, что остаточное содержание относится к ненейтрализованному материалу. В действительности количество нейтрализованного суперфосфата больше и, следовательно, содержание в продукте будет несколько меньше 4%.

    Необходимо  нейтрализовать :

    

    Согласно  реакции

    Р₂О₅ + СаСО₃ + ЗН₂О = Са(Н₂РО₄)₂*Н₂О + СО₂

    для нейтрализации необходимого известняка:

    

      При нейтрализации выделится СО₂:

    

    Расход  известняка в натуре с учетом содержания в нем СаСО₃ и степени его использования:

     

    Выход готового продукта:

      

    Состав  продукта, %:

     

      

    Выход готового продукта с учетом 1 % потерь:

    

      По данным материального баланса находим, что на 1000 кг готового продукта требуется, кг:

    вторичного  фосфата

    

    расход  Р₂О₅, содержащегося в кислоте

    

    необходимо  кислоты