Выделение и улавливание фтора при получении и переработке ЭФК. Оборудование стадии.

Выделение и улавливание фтора при получении и переработке ЭФК. Необходимость улавливания токсичного F, содержащегося в природных фосфатах, создает существенные сложности как в самом производстве ЭФК, так и при ее переделе в удобрения. В тоже время, уловленный из газа F в итоге утилизируется в ценные фтор соли. В отделении экстракции по дигидратному методу выделяются большие объемы газов от 40тыс до 80 тыс м³/ч, в кот. содержится от 0,1 до 0,4 г/м³ фторидов, в виде SiF₄ и HF. В тоже время в газах экстракции находится только 8% всего фтора, введенного с апатитом.

Содержание фтора в различных потоках производства ЭФК дигидраным методом из апатитового концентрата при концентрации неупаренной ЭФК 30% масс. Р2О5.

Все приведенные данные относятся к дигидратному режиму. При переходе к полугидратному режиму существенно перераспределяется содержание фторидов:

При содержании Р₂О₅ 38-39% в упаренной кислоте:

-до 22-25%F содержится в газах экстракции

-43-47% – в -парогазовой смеси из вакуум-выпарного аппарата

-9% - в упаренной кислоте

-22-23% - в фосфополугидрате

Фтор, выделяющийся в газовую фазу на различных стадиях (экстракция, упарка, переработка к-ты) поглощают водой с получением кремнефтористо-водородной кислоты. Из этой к-ты фтор затем перерабатывается в ценные соли AlF₃, NH₄F, NaF, KF и др.

Для улавливания фтора из газа применяют следующую высокоэффективную аппаратуру:

- скоростной распыливающий скруббер; -пенный абсорбер; -абсорбер Вентури; -аэромикс.

Степень абсорбции в этих аппаратах 80-92%.

При получении экстракционной фосфорной кислоты полугидратным методом происходит выделение и улавливание фтористых соединений при следующих технологических операциях:

- из экстрактора при разложении апатита;

- из карусельного вакуум-фильтра при фильтрации пульпы;

- при охлаждении пульпы в аппарате воздушного охлаждения;

- с поверхности кислот в баковой аппаратуре.

Рассмотрим подробнее некоторые неиболее часто встречающиеся аппараты.

В пенных абсорберах поверхность контакта развивается потоками газа, распределяющегося в жидкости в виде пузырек и струек; она распределяется гидродинамическим режимом (расхода газа и жидкости). В пенных абсорберах дисперсной фазой является газ, распределенный в ячейках пены,на поверхности которых протекает процесс массопередачи.

Абсорбер АПС. 1 – корпус; 2 – цилиндрический патрубок; 3 – циркуляционные трубки; 4 – центробежный брызгоуловитель; 5 – тарелка; 6 – кольцевая тарелка

Абсорбер АПС состоит из корпуса 1 с прямоточным контактным устройством в виде тарелки 2 с цилиндрическим контактным патрубком (рабочая зона) 3, в нижней части которого расположены циркуляционные трубы 4, а над верхним обрезом – центробежный сепаратор 5. Жидкость с тарелки поступает через циркуляционные трубы в рабочую зону, где контактирует с газом, образуя газо-жидкостную смесь, которая в центробежном сепараторе разделяется на практически сухой газ и жидкость, стекающую на тарелку. Этот процесс многократно повторяется. Аппарат работает в режиме восходящего прямотока фаз с центробежной сепарацией и внутренней циркуляции жидкости.

Пенные скоростные абсорберы представляют собой цилиндрические полые башни диаметром 4,5 м и 2,6 м, высота аппаратов – 15,0 м и 13,0 м соответственно. Аппараты гуммированы, нижняя конусная часть днища футерована углеграфитовыми блоками. Внутри, симметрично по высоте абсорберов, установлены три или два идентичных контактных устройства, с помощью которых достигается необходимая степень контакта фаз при очистке фторгазов.

Полые газопромыватели. В них орошающая жидкость подается встречно или поперек газового потока. Чтобы унос жидкости из зоны контакта был незначительным, размер капель должен быть не менее 500 мкм, а скорость газового потока не должна превосходить (0,8-1,2) м/с.

Полый газопромыватель: 1 - входной патрубок; 2 - газораспределительная решетка; 3 - форсунки; 4 - каплеуловитель; 5 - выходной патрубок; 6 – бункер

Для уменьшения габаритов установки скорость потока увеличивают (иногда до 5 м/с и более) и устанавливают на выходе аппарата каплеуловители. Орошающую жидкость разбрызгивают чаще всего с помощью центробежных форсунок, поддерживая ее давление в пределах (0,3-0,4) МПа. Такие форсунки позволяют работать на оборотной воде, из которой удалена грубая взвесь. Диаметр зоны орошения одной форсунки принимают в пределах 500 мм. Из этих условий определяют число форсунок, устанавливаемых в скруббере. Эффективность очистки в скруббере зависит от дисперсности пыли, размера капель, скорости их падения, расхода жидкости, скорости пылегазового потока. В полом скруббере удельный расход жидкости находится в пределах 2-2,5 л/м³, гидравлическое сопротивление 220-250 Па.

Распыливающие абсорберы выполнены в виде полых колонн. Газ в них движется обычно снизу вверх, а жидкость подается через расположенные в верхней части колонны распылители с направлением факела распыла сверху вниз или под некоторым углом к горизонтальной плоскости. Во многих случаях, особенно при большой высоте колонны, распылители располагают в несколько ярусов. При этом факелы распыла направляют сверху вниз или под углом к горизонтальной плоскости либо снизу вверх. Применяют также комбинированную установку распылителей часть факелом вверх, а часть - факелом вниз.