Абсорбция фтор газов

Рис..... Форсунки:

а - центробежная с тангенциальным вводом жидкости; б - с винтовым вкладышем; в - ударная; г - с взаимным ударом двух струй. 

     Для получения сплошного заполненного факела распыла с равномерной  плотностью орошения применяют цельнофакельные  форсунки. В этих форсунках жидкость делится на два потока: одному потоку сообщается вращательное движение, а другой направляется непосредственно к выходному отверстию. Перед выходом из этого отверстия происходит соударение потоков, приводящее к заполнению центральной области жидкостью.  Форсунки характеризуются производительностью, углом конусности факела распыла, распределением жидкости по сечению и дисперсностью капель.  Угол при вершине конуса, образованного факелом распыла, составляет в зависимости от типа форсунки 55-90 ^oС при длине факела 0,6-1,8 м (1). Для маловязких жидкостей угол конусности факела не зависит от расхода жидкости, а для вязких жидкостей пропорционален расходу и несколько уменьшается с возрастанием вязкости.  При распылении жидкости форсунками получается полидисперсный распыл, состоящий из капель различного диаметра. Распределение капель по диаметру имеет вероятностный характер и описывается кривой распределения, которая строится по опытным данным. Для практических целей обычно пользуются средним объемно-поверхностным диаметром, определяемым по формулам.  

     В работе будем рассмотривать полый  абсорбер с распылением жидкости форсунками.

     Полые газопромыватели реализуют наиболее простую схему мокрой очистки  с организацией промывки запыленных потоков газа в газоходах (воздуховодах). 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.

Рис.1 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.

3. Экстрактор

      Разложение  фосфата и кристаллизация сульфата кальция обычно протекает в одних  и тех же аппаратах – экстракторах. Общий объем определяется необходимым  временем пребывания в них реакционной  массы (пульпы), а также производительностью  системы.

Экстрактор, аппарат, применяемый в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой, фармацевтической промышленности, гидрометаллургии для разделения смесей различных веществ экстракцией. Экстракция перевод одного или нескольких компонентов раствора из одной жидкой фазы в контактирующую и не смешивающуюся с ней другую жидкую фазу, содержащую избирательный растворитель (экстрагент); один из массообменных процессов химической технологии. Используется для извлечения, разделения и концентрирования растворенныхвеществ.  
         Экстрагенты обеспечивают переход целевых компонентов из исчерпываемой (тяжелой) фазы, которая чаще всего представляет собой водный раствор, в извлекающую (легкую) фазу. Две контактирующие жидкие фазы и распределяемый между ними целевой компонент образуют экстракционную систему. Извлекающая фаза включает только экстрагент (или смесь экстрагентов) либо является раствором одного или нескольких экстрагентов в разбавителе, служащем для улучшения физизических (вязкость, плотность) и экстракционных свойств экстрагентов. В качестве разбавителей используют, как правило, жидкости (керосин, бензол, хлороформ и др.) либо их смеси, которые в исчерпываемой фазе практически нерастворимы и инертны по отношению к извлекаемым компонентам раствора. Иногда к разбавителям добавляют модификаторы, повышающие растворимость экстрагируемых компонентов в извлекающей фазе или облегчающие расслаивание фаз (спирты, кетоны, трибутилфосфат и т.д.).

      Экстракторы – вертикальные цилиндрические или  прямоугольные резервуары большой  вместимости, снабженные пропеллерными  или турбинными мешалками, вращающимися с частотой 400-600 об/мин. Они оборудованы  вытяжными трубами для газов  и паров.

      Разложение  апатитового концентрата смесью серной и фосфорной кислот происходит в экстракторах, состоящих из двух цилиндрических реакторов, соединенных  между собой в верхней части  перетоком.

Экстрактор  углеграфитовыми перегородками  разделен на четыре отсека А, В, С, D:

1. в отсеке А установлено перемешивающее устройство (вращение против часовой стрелки-направление потока вверх) между двумя смесителями кислот поз. Р-114(1,3), пенный охладитель пульпы поз. Т-112(А). Предусмотрено измерение уровня и температуры пульпы с аварийной сигнализацией верхнего и нижнего значения, индикация и регистрация электропроводности пульпы;
2. в отсеке В установлены циркуляторы поз. Н-120(А,В) (вращение против часовой стрелки- направление потока вверх) и перемешивающее устройство поз. Х-118(2) вращение по часовой стрелки- направление потока вниз), вертикальная течка ленточного конвейера поз. ПТ-110. Предусмотрена индикация и регистрация электропроводности пульпы Q. Над перегородкой между отсеками B и C установлен зонт отсоса газов поз. К-117(А);
3. в отсеке С установлены     перемешивающие устройства поз. Х-118(3.4), а между ними зонт отсоса газов поз.К-117(В), штуцер подачи серной кислоты.;
4. в отсеке D расположено перемешивающее устройство поз. Х-118(5) (вращение против часовой стрелки- направление потока вверх). Предусмотрено измерение уровня LIR406-1 и температуры пульпы с аварийной сигнализацией верхнего и нижнего значения TIRA^H_L110-1, индикация и регистрация электропроводности пульпы QIR510-3.

     В разделительной перегородке между  отсеками А и В установлены  в шахтах два циркулятора Н-120(А,В), которые обеспечивают забор пульпы из отсека В и передачу ее в отсек А. Циркулятор поз. Н-120(А) при этом подает пульпу на решетку охладителя поз. Т-112(А). Пульпа из отсека А возвращается в отсек В через верхний перелив и затопленный переток раздельной перегородки двумя параллельными потоками, создавая тем самым равномерное распределение реакционной массы по объему отсека В. Отсеки А и В и два насоса-циркулятора   поз Н-120(А,В) образуют циркуляционный контур с интенсивным перемешиванием пульпы. Из отсека В в отсек С пульпа поступает через нижний переток, из отсека С в D пульпа поступает через верхний переток и далее через перемычку между банками в экстрактор поз. Р-120. Пульпа в экстракторе движется против часовой стрелки из отсека А до отсека D поз. Р-119 и далее, по перетоку, направляется в экстрактор поз. Р-120.

     В центре экстрактора поз. Р-120 установлена углеграфитовая секция в которой на уровне днища экстрактора поз.Р-120 имеется окно. Между мешалками поз. Х-122(1,6) от стены экстрактора поз. Р-120 до стенки центральной секции установлена по радиусу глухая углеграфитовая перегородка, которая разделяет кольцевое пространство экстрактора поз. Р-120. Назначение перегородки - создание направления потока пульпы в кольцевом пространстве поз. Р-120 от перетока из поз. Р-119 в центральную секцию. В центральной секции экстрактора поз. Р-120 установлена мешалка поз. Х-122(7) (вращение против часовой стрелки- направление потока вверх) и насос поз. Н-125. В кольцевом пространстве экстрактора поз. Р-120 симметрично установлено шесть винтовых мешалок поз. Х-122 (1÷6) ( поз. Х-122 (1,3,5) – вращение против часовой стрелки- направление потока вверх, поз.Х-122(2,4,6) вращение по часовой стрелки- направление потока вниз), газлифтный охладитель пульпы поз. Т-112(В) с форсункой подачи серной кислоты (75% или 93%) и короб отсоса газов поз. К-117(С).    Предусмотрено измерение уровня и температуры пульпы с аварийной сигнализацией верхнего значения, индикация и регистрация электропроводности пульпы.

Мешалка поз. Х-122(7), установленная в центральной секции, создает восходящий поток, а мешалка поз. Х-122(6), установленная напротив окна секции, создает нисходящий поток. Пульпа через переток из экстрактора поз. Р-119 поступает в реактор поз. Р-120, где охлаждается барботируемым через газлифтный охладитель поз. Т-112(В) воздухом. Охладитель поз. Т-112(В) установлен напротив перетока пульпы из экстрактора поз. Р-119 в поз. Р-120. Пройдя кольцевое пространство экстрактора поз. Р-120, пульпа через окно центральной секции, насосом Н-125, откачивается на КВФ.

      Принципиальная  блок-схема размещения оборудования и направления потоков пульпы в экстракторе показана на рис.9. 

      В центре экстрактора поз. Р-219 установлена углеграфитовая секция. В нижней части секции напротив циркулятора пенного охладителя пульпы поз. Н-220(А) на уровне днища экстрактора поз. Р-219 имеется окно для выхода пульпы в кольцевое пространство экстрактора поз. Р-219. Между центральной секцией и стенкой экстрактора поз. Р-219 в кольцевом пространстве между мешалкой поз. Х-218(6) и циркулятором охладителя пульпы поз. Н-220(А) в вертикальном стакане, установлен циркулятор пульпы поз. Н-220(В). Стакан выполнен из нержавеющей стали и снаружи обложен углеграфитовыми блоками. Забор пульпы циркулятором осуществляется через окно, расположенного на уровне днища экстрактора поз. Р-219 со стороны мешалки поз. Х-218(6). Выход пульпы осуществляется через верхнее окно, расположенное на уровне 3,5 м от днища экстрактора поз. Р-219, со стороны лотка, соединяющего шахту циркулятора поз. Н-220(В) и центральный стакан экстрактора поз. Р-219. Стенка центральной секции, стакан циркулятора и стенка экстрактора поз. Р-219 соединяются между собой по радиусу экстрактора поз. Р-219 сплошной перегородкой, выполненной из углеграфитовых блоков. В верхней части тела перегородки сооружен лоток, направляющий пульпу из  циркулятора поз. Н-220(В) в центральную секцию экстрактора поз. Р-219.

      В центральной углеграфитовой секции экстрактора поз. Р-219 установлены:

1-двух ярусная винтовая мешалка поз. Х-218(1)

2-вертикальная течка ленточного конвейера поз. Поз. Т -210;

Сырье в кольцевом пространстве экстрактора  поз. Р-219 расположено:

1-пять двух ярусных винтовых мешалок Х-218(2¸6);

2-циркуляторы поз. Н-220(А, В);

3-пенный охладитель пульпы поз. Т-212(А);

4-смеситель кислот поз. Р-214 между мешалками поз. Х-218(3,4);

5-предусмотрено измерение и температуры пульпы с аварийной сигнализацией верхнего и нижнего значения, индикация и регистрация электропроводности пульпы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Извлечение  фтора в виде кремнефтористоводородной кислоты

     Использует  прямоточный абсорбер для выделения  фтора в виде крем-нефтористоводородной кислоты с невысоким содержанием  фосфора из отходов производства фосфатов. Аппарат представляет собой  усовершенствованный прямоточный абсорбер, использующий многократное циклонное разделение, прямоток и многократное капельное рассекание потока. Абсорбер и его место в общем процессе показано на рис.....

     При начале работы системы нагреватель  9, испаритель 13 и циркуляционный трубопровод 12 заполняются до требуемого уровня фосфорной кислотой. Уровень кислоты в испарителе 13 поддерживается постоянным и регулируется сливной трубой 5 (барометрическая труба). Далее в холодильник 28 подается вода и с помощью вакуумного насоса (не показан) в системе создается вакуум. 

Рис... Извлечение кремнефтористоводородной кислоты 

     Включается  циркуляционный насос 11 для подачи фосфорной кислоты и начинается подача пара в нагреватель 9. При этом кислотный раствор в трубках нагревателя перегревается и образуется паро-кислотная смесь, которая непрерывным потоком подается из 9 в испаритель 13. В испарителе 13 пары выходят по линии 14, а жидкость стекает в трубу 12. Таким образом, осуществляется непрерывное цикулирование кислоты через линию 12 в нагреватель 9, через насос 11 и трубопровод 8, затем в испаритель 13 по линии 8 и из испарителя и циркуляционную трубу 12, после этого процесс повторяется.

     Когда кислота в 12 достигает необходимой концентрации начинается непрерывная подача в систему разбавленной кислоты из резервуара 2 по линиям 3 и 7 с помощью насоса 4.

     Концентрированная кислота при превышении уровня сливается  из испарителя 13 по трубе 5 в резервуар для сбора концентрированной кислоты 6. В известном способе пары из 13 подавались в конденсатор 28 с помощью вакуумного насоса, при этом получалась кремнефтористоводородная кислота, загрязненная фосфорной кислотой.

     Для выделения фторсодержащих соединений из паров дополнительно используется прямоточный абсорбер 19, который помещается между испарителем 13 и конденсатором 28. Пары из испарителя 13 по линии 14 проходят в верхнюю часть абсорбера 19 через ввод 26 и контактируют с рециркулируемым раствором. Затем пары выходят из 19 по линии 27 и конденсируются в конденсаторе 28. В нем поддерживается температура достаточно низкая для конденсации всех паров. Таким образом исключается возможность загрязнения воздуха.