Расчет абсорбционной установки для улавливания фторгазов в производстве экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) - Курсовая работа

В условиях спада производства, которое переживает Россия с 1990 года, и нарастание социальных проблем внимание к охране окружающей среды свелось к минимуму. В настоящее время в России наблюдается рост показателей природоемкости, удельных выбросов загрязняющих веществ во многих отраслях промышленности и по многим видам продукции, в том числе и при производстве фосфорной кислоты, соли которой используются для производства большинства фосфорных и комплексных минеральных удобрений. Предприятиями по производству экстракционной фосфорной кислоты выбрасываются в атмосферу вредные загрязняющие вещества, максимально допустимые концентрации которых нередко значительно превышены.Состав газовой фазы на входе в абсорбер (% об.): Н2О (пар) - 98,9; Скорость газа в абсорбере 1,5 м/с. Абсорбент: на входе в абсорбер - 4 % водный раствор H2SIF6;При производстве фосфорной кислоты экстракционным методом происходит выделение соединений фтора (в виде SIF4 и HF) в газовую фазу, для улавливания которого на стадии абсорбции отходящих газов применяется 4 % плавиковая кислота (H2SIF6), но после улавливания фтор-соединений ее концентрация увеличивается до 20 % В чистом виде кремнефтористоводородная кислота выделяется из концентрированных растворов в виде бесцветных кристаллов H2SIF6, плавящихся при температуре 19 С. В парах H2SIF6 диссоциирует на HF и SIF4, причем, в газовой фазе, находящейся в равновесии с жидкостью, отношение содержания HF: SIF4 не равно стехиометрическому отношению в H2SIF6, так как при температуре кипения растворов H2SIF6 с концентрацией больше 13,3 % в парах преобладает SIF4, при меньших концентрациях - HF. Общее содержание фтора в газовой фазе над раствором дано в таблице 2.1. Зависимость плотности водных растворов H2SIF6 от концентрации при температуре 20 С представлена в таблице 2.2.Экстракционный метод основан на разложении природных фосфатов серной кислотой с последующим отделением раствора фосфорной кислоты от плохо растворимых кристаллов сульфата кальция. Поскольку Северо-Западный район страны располагает большими запасами высококачественного фосфатного сырья для кислотной переработки (апатиты Кольского полуострова), а стоимость электроэнергии здесь относительно высока, то наиболее экономичным в этом районе будет получение фосфорной кислоты экстракционным способом с последующим ее упариванием. Процесс состоит из двух стадий: разложение фосфатов и фильтрование образовавшейся фосфорной кислоты и промывки сульфата кальция водой. Сернокислотное разложение фосфата кальция представляет гетерогенный необратимый процесс, протекающий в системе «твердое тело - жидкость» и описываемый уравнением: Ca5(PO4)3F 5H2SO4 NH3PO4 5MH2O = (n 3)H3PO4 5CASO4 • MH2O HF Фтор улетучивается в виде HF и SIF4 по мере того, как температура и содержание P2O5 увеличиваются, и это высвобождение становится особенно значительным с ростом P2O5, который зависит от природы фосфата и условий производства.Еще 20 - 25 лет назад при сравнительно небольших фтористых выбросах была возможность снизить содержание фтора в отходящих газах до необходимого уровня при помощи любых устройств для промывки газа. Объем фторсодержащих выбросов современного предприятия по производству удобрений может достигать 1 млн. м /ч и более; количество воды, которое может быть использовано в системах абсорбции, снижается в связи с переходом предприятий на замкнутые водооборотные циклы; нормы по выбросам фтористых соединений перед их рассеиванием в атмосфере стали чрезвычайно жесткими (10 и менее миллиграммов на кубометр газа). Абсорбционные аппараты, используемые для улавливания фторсодержащих газов в промышленности, прошли большой путь развития от малоинтенсивных и малопроизводительных устройств к абсорберам с высокой эффективностью, позволяющим обрабатывать большие количества газа и постоянно вытесняющим своих предшественников. 4.1): Фтористые газы и воды, воздух поддува отсасываются изпод крышки экстрактора поз. К-96 установлено по одной форсунке орошения и по одной форсунке в газоходах подачи газа на поз.Измерения расхода газовой смеси и начальных концентраций извлекаемого компонента в фазах представляют собой выходные величины предыдущих технологических аппаратов. Основным управляющим воздействием, поддерживающим постоянство концентрации извлекаемого компонента в обедненном газе, является измерение расхода свежего абсорбента, осуществляемое регулятором расхода (FRC). Поддержание заданного значения давления в верхней части колонны требует применение регулятора давления, действующего на клапан, установленный на трубопроводе отвода обедненного газа из абсорбера. Предусмотрено измерение и автоматическое регулирование расхода орошающей жидкости прибором FIRC (показывающий, регулирующий и регистрирующий). Таким образом, в узле абсорбции соединений фтора предусматривается регулирование: расхода воды и кремнефтористоводородной кислоты на орошение абсорбционных башен; уровня в приемных баках орошающих жидкостей; давления в трубопроводах.Материальный баланс любого

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Исходные данные для расчета

2. Характеристика исходного сырья и готового продукта

3. Физико-химические основы процесса

4. Описание технологической схемы очистки (абсорбции) фторсодержащих газов экстракции

5. КИП и автоматизация

6. Материальный баланс

6.1 Материальный баланс процесса абсорбции в полом абсорбере

6.2 Материальный баланс в аппарате АПС

7. Тепловой расчет

8. Расчет основных размеров аппарата

8.1 Выбор конструкционного материала

8.2 Расчет полого абсорбера

8.3 Расчет аппарата АПС

8.3.1 Диаметр абсорбера и скорость газа

8.3.2 Расчет высоты слоя жидкости

8.3.3 Высоты абсорбера

8.3.4 Гидравлическое сопротивление тарелок абсорбера

9. Выбор и расчет вспомогательного оборудования

9.1 Расчет центробежного насоса для подачи орошающей жидкости (4 %-я H2SIF6) в полый абсорбер

9.2 Расчет вентилятора

9.3 Расчет диаметров трубопроводов

10. Механический расчет

10.1 Выбор штуцеров

10.2 Расчет обечайки

11. Безопасность жизнедеятельности

Заключение

Литература