Автоматизация процесса производства суперфосфата

Технологическая схема производства. Производство суперфосфата по существу состоит из одного процесса - разложения природных фосфатов серной кислотой. Фосфаты в виде мелких гранул подаются транспортером 1 (рис. 5.2) в бункер 2. Из него с помощью системы транспортных установок 3-5 сырье перемещается в бункер ленточного дозатора 7. Дозатор непрерывно подает фосфаты в смеситель пульпы 8. Избыток сырья возвращается обратным шнеком 6 в приемный бункер 2.
Серная кислота концентрацией 75% Н2SО4 поступает в приемную емкость 9, откуда откачивается насосом 10 в бак 11. В баке температура кислоты поднимается острым паром до 40 С. Нагретая кислота поступает в смеситель 12, где разбавляется водой до концентрации 68% Н2SО4, а оттуда через газоотделитель 14 направляется в смеситель пульпы 8.
Для непрерывного получения пульпы применяют камерные смесители, представляющие собой две или три сообщающиеся камеры с быстро вращающимися мешалками. Время образования пульпы 5-6 мин. Из смесителя 8 пульпа непрерывно подается в реакционную камеру 15, представляющую собой вертикальный цилиндр, медленна вращающийся вокруг неподвижной выгрузной трубы 18. Крышка камеры, на которой установлен смеситель 8, неподвижна. Камера делает один оборот за 1,5-2,5 ч. Этого времени достаточно для созревания суперфосфатной массы. Созревший суперфосфат срезается ножами фрезера 16 и через выгрузную трубу попадает на транспортер 17.

Рис. 5.2. Схема регулирования производства суперфосфата:
1, 17 - транспортеры; 2 - приемный бункер; 3, 5 - шнеки; 4 - элеватор; 6 - обратный шнек; 7 - ленточный дозатор; 8 - смеситель пульпы; 9 - приемная емкость; 10 - насос; 11, 13 - напорные емкости; 12 - смеситель; 14 - газоотделнтель; 15 - реакционная камера; 16 - фрезер; 18 - выгрузная труба.

Автоматизация процесса разложения. Показателем эффективности процесса разложения является коэффициент разложения», дающий представление о степени перехода нерастворимой формы пентокоида фосфора в растворимую форму. Значение его необходимо поддерживать максимальным, что уменьшает время дозревания суперфосфата на складе (6-25 суток). Основными факторами, определяющими коэффициент разложения, являются концентрация серной кислоты, 'поступающей в смеситель пульпы, соотношение расходов сырья и разбавлен¬ной кислоты и температурный режим в реакционной камере.
Скорость реакции растет с повышением концентрации серной кислоты. Однако при высоких концентрациях на поверхности гранул сырья образуется плотная корка сульфата кальция, которая не дает диффундировать фосфорной кислоте в частицы сырья. Оптимальное значение концентрации серной кислоты, при котором на поверхности частиц образуется пористый слой сульфата кальция, равно 68% Н2SО4. Для стабилизации концентрации серной кислоты предусмотрен специальный регулятор. В качестве регулируемой величины берется плотность кис¬лоты после газоотделителя 14, а регулирующее воздействие осуществляется изменением расхода воды, поступающей в смеситель 12.
Соотношение расходов сырья и разбавленной кислоты, подаваемых в смеситель пульпы, поддерживается постоянным с помощью узлов стабилизации расходов сырья и кислоты. Стабилизация расхода сырья осуществляется дозатором 7, который обеспечивает постоянную производительность.
Температура в реакционной камере оказывает сильное влияние на процесс разложения: с увеличением ее скорость реакции возрастает. При концентрации Н2SО4 68% процесс разложения протекает наилучшим образом, если температура постоянна и равна 110°С. Температура в камере в основном определяется количеством тепла, поступающим в камеру с сырьем и кислотой, и количеством тепла, выделяющимся при разложении сырья. При постоянном расходе сырья количество тепла, поступающего с сырьем и выделившегося при реакции, можно считать постоянным. В связи с этим единственной возможностью стабилизации температуры в реакционной камере является изменение количества тепла, поступающего в камеру с серной кислотой. Это количество зависит от расхода и температуры кислоты.
Изменением расхода кислоты стабилизировать температуру в реакционной камере 15 нецелесообразно, так как при этом изменяется соотношение расходов сырья и кислоты. Единственная возможность для регулирования температуры в реакционной камере - изменение температуры поступающей серной кислоты; регулирующее воздействие при этом осуществляется изменением расхода пара, поступающего в напорный бак. На практике оказалось более целесообразным (из соображений уменьшения запаздывания) стабилизировать температуру не в реакционной камере, а в газоотделителе 14.
Для поддержания материальных балансов отделения но воде и кислоте установлены два узла регулирования уровней в емкостях 9 и 13.