Термиялық фосфор қышқылы

- тұман түзуші фосфор  қышқылдарын ұстап қалу.

 

2.Технологиялық процесс пен схемаға сипаттама.

 

Термиялық фосфор қышқылын алу келесі стадиялардан тұрады.

 

a)   балқытылған  сары фосфорды артық оттегіде  жандыру.   

 

Р₄ + 5О₂ = 2Р₂О₅ + Q, 1 кг фосфорды жаққанда 5640 ккал жылу бөлінеді. Екі еселі ауа жіберілгендегі фосфордың жану температурасы 1800⁰С тең.

 

b) Фосфор ангидридінің  гидратациясы, фосфор ангидридінің  су молекуласы және сол аралықта  түзілген әр түрлі дәрежедегі  фосфор қышқылының газ темпетатурасының  төмендеуіне байланысты гидратациялануы. 

 

700⁰С  метафосфор қышқылы түзіледі:

Р₄О₁₀ + 2Н₂О = 4НРО₃ + Q₁

450⁰С  метафосфор қышқылы пирофосфорға гидратацияланады;

4НРО₃ + 2Н₂О = 2Н₄Р₂О₇ + Q₂

230⁰С  немесе одан төмен температурада ақырғы өнім ортофосфор қышқылы түзіледі:

2Н₄Р₂О₇ + 2Н₂О = 4Н₃РО₄ + Q₃

Соңғы реакцияның теңдеуі:

Р₄О₁₀ + 6Н₂О = 4Н₃РО₄ + Q₄

 

         Барлық реакция бойынша гидратация  кезіндегі жылу эффектісі 1 кг  фосфорды жаққанда 752 ккал  тең.  Осылайша 1 кг термиялық фосфор  қышқылын алу үшін 6392 ккал энергия  жұмсалады.Гидратацияланатын агенттер  фосфор қышқылының буларын жұтады.

         Газдарды суыту циркулярлық –  буландыру әдісінде фосфордың  циркулярлық қышқылмен жану реакциясының  процесстері  аппараттардың бірі  – күйдіру мұнарасында өтеді.  Циркулярлы қышқылды суыту үшін  арнайы насос-тоңазытқыштарды пайдаланады. Одан әрі газдардың гидратация және суытуы суыту мұнарасында жүреді, сонымен бірге циркулярлық қышқылды суыту да осында жүреді.

 

c) фосфор қышқылының  тұманың  электрофильтрінде ұстап  қалу.

 

        Газ гидратацияланғаннан кейін  фосфор қышқылының (тұман) ұсақ тамшылары қалыптасады, кейіннен олар электрофильтрде ұсталынып қалады.

 

87% термиялық  фосфор  қышқылының өндірісі келесі тораптардан  тұрады;

 

 

1. Сары фосфорды теміржол цистерналарынан қабылдау әдісінің торабы  фосфорды   жинақтары - қоймаларына апару.

2. Сары фосфордың  тұндырмасы және мөлшерінің торабы.

3. Термиялық  фосфор қышқылын алудың торабы.

4. Қышқылды қабылдап алу қоймасы, сақтау және дайын өнімді  арту.

 

2.1.Темiржол цистерналарында сары фосфорды қабылдау түйiнiнің   жинақтары - фосфордың қоймасы.

 

        Сары фосфор сұйықтыққа дейiн  темір жол цистерналарында жылытуынан  кейiн  ыстық суын сығу әдiсімен  өндiрiп алады. Абайсызда болған  бұрылыс темiр жол жолдарының  қуыстарының тораптарын құрастыруда  және фосфорлы  суды жинап,  содан кейін суды бөлшектеп поддонмен жабдықтауға жол ашты. Поддонның шұңқырында су астындағы қалып орнатылған. Фосфорлы суды фосфор қалыбынан  Н- 132/2 су сорғыш жинақ арқылы суын тартып шығарады. Е-137/1-2. Цистернаға фосфордың жылытылуы және темір жол цистернасының жейдесінің оның ерiтiлмелi күйiндегi солқылдақ шлангі бойынша бу қосады.Темiржол шанында фосфордың балқуларынан кейiн, талдауға сынамалар алу, деңгейдi өлшегiш, яғни, кондуктомердің көмегімен оның деңгейiн өлшеу, қаз тәріздес айналмалы-жиналмалы түтікті цистернаның мойнына жалғап соның көмегiмен фосфорды ыстық судан сығып шығарады.

         Темір жол цистернасынан фосфорды  қалыпқа үрлегiш арқылы ыстық  суды сығып өндiрiп алады. Н- 135/1–2 қалыпты жинағы. Е-134/1 және  Е-134/2 суды қыздыру үшiн қажетті жылан түтіктер. Темір жол шанының Е-137/1-2  қалыптарының  фосфордың жинағын  темір жол шанынан фосфорды сығып суға лақтыртырады. Тереңделген түпке дейiн турба бойынша ерiтiлмелi сары фосфордың ыстық суын цистерна толтырылатын қысыммен, бұдан әрi жинақтарда сары фосфордың мөлшерлеуi де тұнба түзуге жылытылатын ропроводқа сығады.  Е-131/1-4 қалыпты сары фосфор қоймасы.

 

2.2.Сары фосфордың мөлшері  және тұнба түзуі.

 

         Темiржол шандарындағы ерiтiлмелi сары фосфор құбырлар арқылы  60-80⁰ температурасы бар жылытылған  қалыпқа жиналады. Фосфор тұнбасы  пайда болады. Е-131/1 - 4. Фосфор жинақтарын қалыптарда сақтау. Е-131/1-4 фосфор қалыбы. Е-136 тік  түбі бар цилиндр тәрізді аппарат жинағы және оның қақпағымен қоса сыйымдылығы 32 м³ және жабдықталған.Оның қалыпты қысымы 6 атм-ға (0, 6 МПа) тең деп есептелiнген. Әдетте 0,2-0.4 МПа(2-4 атм ) – бұл қайта қысқан  процесстегi қысымы.Қойманы  жылуын жоғалтпауы, сақтап қалуы үшiн  сыртын мақтамен ораған. Жинақ қоспалары бар фосфорды бiркелкi қоспасы бар қосындысында құрастыратын қалақты араластырғышпен жабдықтаған. Сондықтан да  аппарат фосфордың ерекше өрт қауiп-қатерi үшін төменгi құйылыста орналасқан. Аппарат төменгі жағына дейін, төменнен жоғарыға қарай тереңделген турба арқылы сығып шығарылады. Ыстық сулы кішкене құбырды, фосфорды сығу, қышқыл сулы науаларды, фосфорды кішкене құбырға ауыстыру және белгісі бойынша жіберу, орналастыру бойынша фосфордың деңгейін өлшеу. Қойма термометрмен және манометрмен жабдықтаған. Қалып қоймалары - бұл ерiтiлмелi күйдегi фосфордың жинақтарын сақтаушы. Е-131, Е- 136 насос қалыбы жылу орталықтан  70-90⁰С  температурада ыстық сумен таралады. Н- 133 қалыбы ыстық су айналым  жинақтары. Е-134/1. Судың қалыпты жинағы. Е- 134/1  жылан тәріздес түтікпен паромды жылыту. Содан кейін сары фосфор тұнбасы ыстық суда сығылып осы күйінде жинақта сақталады. Е-136/1-4 -  жинақтағы сығылып езілген шлам жинағы. Е-131/1- 4 шламмен одан  әрi сығады да, кейін қайта өңдеуге жіберіледі. Кейде фосфордың кішкене бөлшегі жалынды қабырғалы аппараттарда осы қалпында қалады. Жарылғыш газдардың қоспаларынан   құрастырылған жарқ етеді, күнге күйеді, сондықтан жинақтардың қалыпты қоймалары Е- 131  және Е-136.Е - 131/1 - 4 және Е - 136/1 - 4  қалыптары фосформен және  ыстық сумен  толтырылған. Фосфор жинақ қоймалары толтырылуда, фосфорлы сулар фосфор үрлегіш  жинақтарына құйылуда.

        Жинақтарды толтыруда - фосфордың  қоймалары, фосфоры бар суы  жинаққа құбылжиды - Енiң қазықты  фосфордың қақпанын - Нның қазықты  үрлегiштерiмен мерзiмдi сумен айдалып  шығатын 137/1 - 2 - жинақтарды 139 немесе цистернаның ж/ды немесе фосфордың сығуына фосфордың жүк түсiруiне - қазықтың қоймаларының Е - 136. тазартылған суды фосфордан молдық (тыңайтқышқа өңдеу) сарқынды суларды бейтараптан-дыруды мекенi деген мағынадаға сумен айдалып шығады. Балқыған фосфордың мұнарасының қысымы- 0,2-0,4МПа.Ропровод және фосфорлы форсункалардың жуулары үшiн, сол аймақ ластанбауы қажет. болу үшiн, Е -186 қалып жинақтарына арнайы  ыстық тазартылған су қолданылады,  бумен жабдықталған. Тазартылған су ортадан тепкіш сораппен 60-800 дейін қыздырылған.

 

2.3. Қыздырылған фосфор  қышқылын дайындалуы.

 

           Балқыған фосфордың мұнарасының  қысымы- 0,2-0,4МПа, ыстық суы форсункада  жылытылатын фосфор сым қалыпты  мұнара қақпағына орнатылған.Форсунка  әр түрлі диаметрлі үш турбадан тұрады және біреуі еніншісінен бөлек орналасқан.Ішкі және сыртқы турбалардың температурасы 60-800 0-ден төмен емес 42 МПа қысыммен қысылған ауа. 

Қалып ауа алмастырғыш  пором  арқылы  жылытылады. Цехқа  – қысылған ауа арқылы күш беретін компрессорлық қондырғы.Фосфор орташа турба арқылы түседі.Ауа шығаратын қондырғылар фосфорды шашыратады.

Фосфордың бiркелкi шашыратуы  және оның толық  жануына жұмыс  процессiндегi (2-0, 15 мм) форсунканың  сақиналық саңылауын дұрыс қою.Жеке жиiрек  орналасқан қондырманың форсункасының түрпiлi тозады және температуралық эрозияда болады.  Сондықтан қондырманы уақытында тексерiп тазалап және жұмыс iстеген бөлiктері үздiксiз жұмыстың 400-500 сағатынан кейiн алмастырылуы керек.

          Теориялық мағынада  фосфордың жануын  10%ке дейiн  шегiндіретін оттекке қарсы газдар екі еседей мол.Екiншi ауа өртеудi мұнараның қақпақ орналасқан жағы  арқылы сорып әкетедi.  Екiншi ауаның всасасы түтiк құйылады және тазартылған фосформен араластырылады. Жанған өнiмдерді   жақсы араластыру үшiн қажеттi жылдамдықтың ауасының қозғалысына қажеттi  ұлу тәріздес  тангенс корпусына орналастырған.

          Температуралық әсері  бар  фосфор 18000С жалында суу үшiн  айналмалы сумен жабдықталуы  қаже, станцияға спираль тұрбасынан  өндiрiлген форсункалар түтiктiң бiр бөлiгiн айналады. Мұнара қалпын өртеу.  К-141 ұсынады сәл тартылған аппарат.

          Қазықты өртеудi мұнара - 141 16 моларды  биiктiкпен, 6 м, 3, 2 т/ч-шi өнiмдiлiгiмен  диаметрiмен төменгi жақ сәл тарылған  аппарат болады.  Аппараттың қабы пiсiрген көмiртектi болаттанды және полиизобутиленом, арзамиттiң сылақтың жiктерiнiң бiтеуiмен диабаз тақталанғаны және қышқылға реттеу кiрпiшпен iшiнен футерлеген. Мұнараның формасы айналатын қышқылдың қабырғалары бойынша бiр қалыпты науаны қамтамасыз етедi. Футерлеу жұмыстарының сапасына қатал талаптардың көрсетедi: олардың арасындағы тақталанғандардың қалауы және жiктердiң мүшелеуi мұнараның қабына қышқылдың енуi мүмкiндiк бермеуi керек. Футерлеудi сыртқы бет даңғылдануы керек, тегiс еместiк өйткенi ыстық газдардың әсерiнен футерлеудi қорғауды бұзатын қабырғалардың бетiнен қышқылдың қабыршағының үзiгiне алып келедi.

           Фосфордың жануы үлкен санның  ерекшелеуiмен жарысайды мұнараның  жоғарғы бөлiгiнде және мұнараның  бiр бөлiгi орташа орналасқан 4 шығын форсункалары арқылы орналасқан стақан периливной арқылы түсетiн суғаратын қышқыл қарсылық бiлдiрiлетiн жылу.

Қышқыл мұнара қабырғаларында нәзiк қабыршақты стақанның қабырғасы  арқылы құбылжи құрастырады және биiк температураның әсерiнен футерлеудi нақ сол қоруыштайды. Өртеудi мұнараға форсунка түсетiн қышқыл гидратацияның шартын жақсартады және газ тоңдырттырады.

          Продукция қышқылдың шоғырландыруы  өртеудi мұнараның тостағанына тазартылған  суды берумен 86-88% Н3ро4 шекте және  жинақтарда реттеледi. Суғаратын қышқыл К141 қазық өртеудi мұнараның түбiндесi жиналады, Енiң қазық жинаққа құбылжиды - 146 800нен жоғары емес-шi температурасымен, батпалы сорапты жинақтан

Н қазық - 147 Т қазық  тұрба типтес қабықты жылу алмастырғыштарда сууға әпередi - 148/1 - 4

коллектор бойынша бұдан  әрi қазықты өртеудi мұнараға суландыруға  түседi - 141.Т қазық жылу алмастырғышта  мұздатқыш уәкiл - 148/1 - 4 градирняны сырт су болып табылады. Қазықты өртеудi мұнараның қақпағы - 141 тот баспайтын  болуға iстелiнген Е қазық жинақта жиналған сырт сумен тоңдырттырады - Н қазық үрлегiш 149 - 182 градирняға қотарылады.

          Өртеудi мұнараның технологиялық  жұмыс тәртiптерi нормаларды бұзылысында 

қазық - 141 параметрлерге  жетi-жетiденнiң форсункаға фосфордың  беруiн автоматты кесiнгiштiк ескерiлген:

• жоғары 0, 42 МПа фосфор жинақтарындағы сығуына суды қысымның жоғарылатуы

• 0нен кем, 3 МПа форсункаға қысылған ауаны қысымның құлдырауы

• 20 кгс/м2ден кем тракт бойынша ыдыраудың құлауы

• 4 мм/сектен кемдi өртеудi мұнараның қақпағына суды тармақтың жоқтығы

• жоғары 800-шi жинақтағы қышқылдың температурасының жоғарылатуы

• жоғары 1100-шi электрофильтрге Газа температурасының жоғарылатуы кiруге

• өртеудi мұнараның тостағанынан құлпыруын тоқтатылу

        

         Қазықты сууды қазықты өртеудi мұнара - 141 температураның жанында 1100нен жоғары емес түседiден мұнараға газы - қазықты сууды мұнара 60-800 С

лерге дейiн фосфорлы қышқылдың тұманының ұстауы және ары қарай Газа сууында болған 143 - 143 суды фосфорлы ангидридтiң соруы және температураға дейiн өртеудi мұнарасынан Ф қазықты электрофильтрдiң қалыпты пайдалану қамтамасыз ететiн түсетiн газдардың сууы үшiн толығырақ арналған - 144. Ол 15, 64 моларды биiктiкпен, 3020 ммнiң диаметрiмен аппарат болады. Дәнекерленген корпус iшiнен көмiртектi болаттанды полиизобутиленом ақтарған, диабаз тақталанғаны және қышқылға реттеу кiрпiшпен футерлеген.

          Мұнара 3 ярус орналасқан 6 форсункалардың  екi жоғарғы және 8 форсункалардың  төменгi ярусында бойынша 20 алау  форсункалары болады.

Бұл форсункалар бойынша  суландыруға айналатын қышқылды әпередi. Мұнара 50 х50-шi өлшемiмен Рашигтiң  сақиналарынан тұмсықты екi қатарларымен жабдықтаған. Сақинаның үстiңгi қабаттарында ретсiз орналастырған, төменгi қабатта  дұрыс қатарлармен жатқызған.

          Енiң қазықты қазықты сууды  мұнара - 143 түседiден жинаққа қышқылы  - Н қазық 151 және үрлегiшпен - 152 Т қазық тұрба типтес қабықты  жылу алмастырғышқа сууға әпередi - сууды мұнараның 153 бұдан әрi форсункаларына.Т қазық тұрба  типтес қабықты жылу алмастырғыш - 148 және 153-шi қазық сфералық қақпақтары бар тiк цилиндрлiк аппарат болады. Жылу алмастырғыш аяқтары арнайы керней керегелерiнде жаншып қақтап немесе пiсiрiлген тұрбалардың шоғынан тұрады.

Тұрбалардың шоғы қаптың iшi орналастырған, және де айналатын қышқыл тұрбалар бойынша өтедi, мұздатқыш су - тұрба аралық кеңiстiк бойынша.

         Қазықты сууды мұнара шегiнетiн  газ - 143, тұманның түрiнде Ф  қазық электрофильтрге түседi - 144. Газа жүрiсi бойынша екi секциялы  тоғыз дәйектi түрде орналасқан өрiстермен көлденең түрдiң Гпф-шiсi электрофильтр. Корпус орындаған көмiртектi болаттанды және қышқылға реттеу кiрпiшпен полиизобутилену бойынша iшiнен футерлеген, қақпақ арматураланған қышқылға реттеу тақталарынан орындаған.

         Днище қышқылға реттеу бетонмен және қышқыл қара өрiкке қарай жатқызылған диабаз тақталанғанымен футерлеген. Аппараттың қимасы бойынша бiр қалыпты Газа үлестiрiлуi үшiн қышқылға реттеу кiрпiштен тiк керегелерi орнатылған. Тұнба электродтармен қышқылға реттеу кiрпiштен қалқалар қызмет көрсетедi. Дiңгек жасағыш электродтардың өткiзгiшi орындаған 1 Х18н9т болды.

         Электрофильтрдiң әрбiр өрiсiне 11 даналардың әрбiр қатарында бойынша  дiңгек жасағыш электродтардың  жетi қатарларында болады. Жинағы 1386 электродтардың сүзгiсiнде. Электродтар сүзгiден кварц тұрбасы және оқшаухана қорабы арқылы шығарылған тартуларға iлiп қойған рамаларда бекiтедi. Соңғысы кварц тұрбаларына қышқылдың тұманының конденсациясының сақтап қалуы үшiн бумен жейдемен жабдықтаған.

Фның қазықтың электрофильтрдiң дiңгек жасағыш электродтарының қоректенуi - 40-90 мың вольтке кернеудi 144 тұрақты тоқпен селен түзеткiшiнiң және басқаруды қалқанның 400iн жоғарылататын трансформатор тұратын жоғарылататын түзеткiш агрегат Атпоннан сiңiре подстанциядан iске асады. Электрофильтрдiң тұнба электродтары жерге қосқан. Сүзгiнiң ұстауын дәреже - 99, 9% Қышқылдың түрiндегi осаждается тұманның электр өрiсiсiнiң әсерiмен және Енiң қазық жинаққа өз ағысымен қосылады - 151, 145тен қазықты желдеткiштi электрофильтр холардың қазық түтiн тұрбасы арқылы - 168 лақтырыладыдан атмосфераға газдары.