Устройство для сжигания фосфорного шлама

СОЮЗ СОВЕТСКИХсаамлюмнеРЕСПУБЛИК Оа (П)ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 5 ОПИСАНИЕН ОРСНОМУ СВЕЮ РЕТЕН СТВУ(71) Ленинградский государственнаучно-.исследовательский и проекный институт основной химическойпроьеааленности(56) 1. Исламов М.И, Термическоеобезвреживание сточных вод и шлхимической проиааленности. ТрудыЛенниигипрохим, Вип,9.Л., 1974, .с,47, рис.24.2. Исламов М.Щ, Пуск и наладкпечей химических заводов. Л., фХ1980, с,143-145.3. Исламов М.Ю. Пуск и наладкпечей химических заводов,Л.,"Хим1980, с.134-141(прототип).(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯГАНИЯФОСФОРНОГО ЮЮМА, содержащее сжигания и дожигания, соединенные между собой пережнмник патрубком, узел подачи исходного илама с распыоме ливающим устройством, горелочныеустройства, отводящий патрубок проный дуктов сгорания и патрубок для отвот- да твердой минеральной части, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью интенсификации работй устройства и повышения качества целевого продукта, камеры сжигания и дожигани амов установлены вертикально и параллельно друг другу, а ось нережимного патрубка расположена на расстоянии ,(0,85-0,95) 4 п от осей камер и по выа соте на расстоянии 5,4-5,8)4 к от имияф оси отводящего патрубка, гдеДн.- диаметр пережимного натрубка, а патруба ки для отвода твердой минеральной ням части выполнены ступенчатыми свнутренним выступом, равныю 0,25 - 0,55 толщины футеровры кй. камеИзобретение относится к печам хи-.мической промыаленности, в частностик печам по переработке Фосфорсодержащих шламов - отходов Фосфорногопроизводства.Известны однокамерные печи для 5сжигания Фосфорных шламов, представляющие собой цилиндроконическую камеру с узлом подачи исходного про.дукта, воздухоэаборными фурмами дляподачи воздуха, необходимого для го- Ярения, патрубвами для отвода продуктов сгорания, содержащих Фосфорныйангидрид, и расплавленного шлака.фосфорный шлам подается через Разливнуютрубу в верхнюю часть печи, Растекается по стенкам, воспламеняется н горит. Воздух иа горение поступает иэатмосферы через воздухоэаборныефурьж за счет разрежения в печи,Продукты сгорания, содержащие ФосФорный ангидрид, ло гаэоходу, подключенному к отсасывакщему вентилятору,направляются на конденсацию в,башню,гидратацнн 11 .Однако эта лечь имеет низкую эфФективность работы из-за недостаточного времени пребывания частиц ФосФора в реакционном объеме, в результате чего целевая реакция процесса окисления сопровождается интенсквным образованием нежелательных ЗОокислов низшего порядка. Кроме того;узел загрузки, выполненный и видеразливной трубы, не обеспечивает распыл фосфорного шлама, и при подачев печь неравномерного по составу шла ма отдельные крупные части 4 ы Фосфора не успевают выгорать и попадаютв кислоту, что категорически заирещено не только из-за пригодностикислоты, но и с точки зрения техники 4 Обезопасности. Получаемая кислотапрактически не находит примененияв народном хозяйстве.Известна также двухкамерная печьдля сжигания фосфорных шламов, содержащая Футеровакные камеры сжигания и дожигания, вертикальные осккоторых перпендикулярны друг другу,узел загрузки в виде Разливной трубы,воздухозабориые Формы для подачи воз.духа, необходимого для горения, патрубки для отвода продуктов сгораниясодержащих Фосфорный ангидрид, ирасплавленного шлака. Работает этапечь аналогично указанной однокамерной печи Я . 55В данной конструкции за счет наличия второй камеры время пребываниячастиц Фосфора несколько увеличивает-.,ся ио нужное качество конечногопродукта не обеслечизаетбя, так как.:содержание окислов.низшего порядкавелико. Кроме тож, данная кон струкцкя ссдержит все перечисленные недостатки одиокамеркой печк. Ь Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту кизобретению является устройство длясжигания Фосфорного шлама, содержащее камеры сжигания и дожигания,соединенные между собой пережимнымпатрубком, узел подачи исходногоилама с распыливающим устройством,горелочные устройства, отводящий патрубОк продуктов сгорания и патрубокдля отвода твердой минеральной части 31 .Камеры расположены перпендккулярно друг другу, а пережимной патрубокразмещен на одной оси с камерой дожи"гания и отводящим патрубком продуктов сгорания,Ограничивается производительностьпечи нз-эа низкого качества получае-мого целевого продукта, .посколькувертикальные оси камеры сжиганияи.дожигания расположены перпендикулярно друг другу, .а пережимной петру"бок, камера дожигания и отводящий патрубок продуктов сгорания, содержащихФосфорный ангидрид, Расположены наодной осн, рабочий поток движетсяпрямолинейно "на проход" по самомукороткому пути с наименьшим временемконтакта частиц Фосфора с раскаленнымоккелителем, в результате чего кепрореагировавшие частищю попадают вцелевой продукт, ухудшая его качество.,Чтобы не допускать получения некондиционного целевого продуктаскоростьдвижения рабочего патока, а следовательно, и производительность устройства приходится строго ограничивать.Кроме того, латрубкк для отводатвердой минеральной части в виде расплавленного шлака, имща%ий цклиндркческую форму, не обеспечивает бесеперебойное удаление шлака. Имеетместо зарастакие выходного отверстияРасплавленным ишаком, что прквбдитк останову печи для чистки патрубкаи, как следствие, к снижению производительности печи.Цель изобретения - интенсификацияработы устройства за счет увеличениядопустимых скоростей рабочего потокаи повышение качества целевого продукта эа счет увеличения времени пребывания продуктов сгорания в вцсокоеотемпературнцх условиях камер.Поставленная цель достигается тем,что в устройстве для сжигания фосфор"ного шлама, содержащем камеры сжигания и дожигания, соединенные междусобой пережимным латрубкои, узел подачи .исходного шлама с распииивающкиустройством, горелочные устройства,отводящий патрубок продуктов сгорания и патрубок для отводе твердойминеральной части, камеры сжиганияи дожигания установлены вертккальнои параллельно друг другу, а ось пережимного патрубка расположена на рас1024656 стоянии 0,85-0,9513 П от осей камер,и по высоте на расстоянии 5,4-5,833 Иот оси отводящего патрубка, где дпдиаметр пережимного патрубка, а патрубки для отвода твердой минеральнойчасти выполнены ступенчатыми с внутренним выступом, равным 0,25 т 0,55 тол.щины футеровки,Вертикальное расположение камер,сжигания и дожигания создает воэможность закручивания рабочего потока 10при этом движение его осуществляетсяпо спирали, а не прямолинейно, какэто имело место при перпендикулярномрасположении осей камер. В результате этого увеличивается путь прохожде ния частиц фосфора и время контактачастиц фосфора с раскаленным окислителем, что создает наиболее благонри.ятные условия протекания целевой реакции процесса окисления фосфора, сво,дя до минимума образование нежелательфффных окислов низшего порядка, содержание которых в товарной продукцииопределяет ее качество и пригодностьприменения в народном хозяйстве.Кроме того, в предлагаемом устрой стве допускается увеличение скоростирабочей среды, а следовательноипроизводительности в 2 в 2,5 раза по .сравнении с известным, не ухудшая при.этом качества получаемой кислоты.Ось пережнмного патрубка расположена на расстоянии 0,85-0,95)М от В табл,1 приведены результаты ЗО,лабораторных испытаний, проведенныена известном и предлагаемом устройстве.Таблица Юв ввтт ттВтт Скоро рабоч емяебывамя часц фосфоПризна стройс ей отно ьно чей. сече- амер,сителпопереногония км/с реак объ е- иЪ,004 ,006 18,2 007 4,Горизонтальная 6,2ось пережимногопатрубка находит- фся на одной осис камерами емое Горизонтальнаяось пережимногопатрубка находится на расстоянииА от осей камеръ 0,7 ап9:горизонтальных осей камер печи, где Ийг диаметр пережжлного патрубка. Этб .обеспечивает тангенциальный вход в пережимной паэрубок и тангенциальный выхбд иэ него рабочей среды, что способствует большему закручиванию рабочего потока, при этом удлиняется путь прохомдения,частиц фосфора в реакционном объеме и увеличивается время контакта частиц фосфора с раскаленным окислителем, тем самым интенсифицируется процесс за счет уве личения допустимых скоростей. рабочего потока и улучшается качество целевого продукта. Изменение этого размера в сторону уменьшения или увеличейия нарушает плавный тангенциальный вход и выход потока по касательной, нарушая его аэродинамику, уве:личивая местные сопротивления и снижая закручивание потока. При этом,уменьшается время пребывания частиц фосфора в реакционном объеме, а следовательно, уменьшается и время контакта частиц фосфора с раскаленным окислителем, что приводит к ухудше.нию качества целевого продукта и снижению допустимых скоростей рабочего потока. Востигнутые результаты твтт в в т Фю тв т т тв тт в т т т т в т тт т т т тав тв1024656 Продолжение табд, 1 Достигнутые результаты Качество получаемой кислоты Признаки Скоростьрабочейсреды относительнопоперечного сечения камер,м/с устройство Времяпребывания частиц фосфора в реакционном объемен с содержаниенизшихокислов,в пересчете на НРО содержания фосфора,9,814,518,29,814,518,2 Следы0 3 А=0,85 дп 6,3 То жеН И 0,30,37 5,5 4,9 6,3 5,5 А=0,9 Оп Следы 0,3 0,3, 0,37 То жеи и 4,9 Следы 0,3 А=0,95 дп 6,3 .5,54,96,35,54,9 9,814,518,29,814,518,2 То же 0,30,37 Следы , 0,38 0,002 0,40,004 0,42 Как видно из табл.1,кислота лучшего качества с содержанием Фосфора в ней - следы и остаточных низших 35 окислов в пересчете на Н 5 РО =0,3 (позиция 3,4,5) получается при рассТоянии, горизонтальной осв пережим- ного патрубка от осей камер в пределах (0,85-0,95)3 П, создающем , 40 воэможность увеличения скорости до 14,5 м/с и необходимого времени пребывания 5,5 с беэ ухудшения качества кислоты.пЯи расстоянии гОризонтальнОй Оси 45 пережимного патрубка от Ьсей камер =0,8 ДЬ(позиция 2) содержание фосфора в кислоте 0,004 - 0,006 и. остаточных низших. окислов 0,35-0,38 при скорости рабочего потока 14,5 м/с и времени пребывания 5,5 с,увеличение скорости потока до 18,2 м/с сокрашает время контакта частиц ФосФора с раскаленным окислителем до 4,9 с и еще болвше снижает качество кислоты (содержание Фосфора в кисло те 0,075. содержание низших окислов в пересчете на Н 1 Р 03 0,42). Аналогичные результаты наблюдаются при увеличении расстояния горизонтальной оси пережимного патрбка от бсейкамер до 1,03 п ( позиция 6) .,Ось пережимного патрубка расположена по высоте до оси отводящегопатрубка камеры дожигания на расстоянии (5,4-5,8 ЯП где 3 П - диаметр пережимного патрубка. Этим изменяетсяпуть рабочего потока и обеспечивается необходимое время пребывания частицФосФора в реакционном объеме до6,6-7,2 с.Изменение этого соотношения в сторону уменьшения не обеспечивает необходимого времени пребывания рабочего потока в реакционном объеме,что приводит к ухудшению качества целевого продукта, Изкенение этого соотношения в сторону. увеличения нецелесообразно, так как приводит к увеличению неоправданных затрат на строительство устройства, не улучшая приэтом качества конечного продукта. Втабл.2 приведены результаты испытаний, проведенные на предлагаемом устройства.1024656 Таблица .2 Достигнутые результаты Время пребывания частиц Фосфора в ре акционном об корость рабочей среди от- носительно поперечного сечения камер, мс ризнак ем 5 Следы щ 5 дйщ 5,2 дпф 54 (3 й о ж ству,25 14,5 У 0,2 бс То ж 0,1 0,1 0,1 0,1 14,5 14,5 14,5,баб ,8 дп 2,5 7,8 е л В=б Как видно иэ табл.2, кислота лучшего качества при.отсутствии Фосфорав ней и остаточном содержании низкислоте первого сорта по ГОСТУ10678-76 нормированное содержаниенизших окислов в пересчете на НРОу02), получается при расстоянияхпо высоте от горизонтальной оси пережимного патрубка до отводящего патрубка, равных(5,4-5,8)ди . При расстоянии, равном 5,2 Дп , остаточноесодержание низших окислов получается0,25%что выходит за пределы норьыдлякислоты первого сорта.Расположение отводящего патрубкапо высоте на расстоянии бда от.горизонтальной оси пережимного патруб-:ка нецелесообразно экономически, таккак дальнейшее уменьшение . содержа,.ния низших окислов не требуется, а кпитальнне затраты возрастают.Футерованный патрубок для отводатвердой минеральной части, выполненный ступенчатым с внутренним высту-пом, равным 0,25-0,55 толщины Футе"ровки, обеспечивает траекторию полетудаляежх частиц твердой минеральнойчасти, которая позволяет удаляемымчастицам твердой минеральной частипроваливаться в выходное отверстие,не касаясь стенок патрубка, что обеспечивает работу печи беэ остановокна чистку паюрубка, увеличивает рабочее время печи, а следовательно,н ее производительность,ших окислов в пересчете на 11 РО, равным 0,2-0,175%, что соответствует( етр ниРасстояние по высотеот горизонтальнойоси пережимного патрубкадо отводного патрубка ВВ 4 дп При внутреннем .выступе меньше0,25 толщини футеуювки удаляевиечастицы будут налипать на стенкахвыходного патрубка затрудняя удаление шлака, что приводит к вынужденЗ 5 ной чистке патрубка, связанной с ос"тановкой печи, и, как следствие,к снижению производительности печи.увеличение внутреннего выступабольше 0,55 толщины Футеровки неце- -4 О лесообразио, так как это приводитк неоправдайиому увеличению диаметра выходного патрубка.На Фиг.1 представлена печь длясжигания Фосфорного шлама; разрез,на Фиг.2 - сечение А-А на Фиг.1.45 Печь,для скигания Фосфорного шламсодержит Футерованные цилиндро-.конические камеру 1 сжигания и камеру 2 дожигания, вертикальные оси которик параллельны. В кридке 3 камеа 50 ри 1 сгорания размещен узел подачиисходного сырья с распыпивающимустройством 4 и эавихрителем 5 воздуха. В верхней части камеры сжигания установлены тангенциально в 55 два ряда по высоте горелочные уста ройства б. Камеры сжигания и дожигания соединены между собой пережимным патрубком 7, ось,которого расположена на расстоянии (0,85-0,95) дп6 О от.осей камер печи, где 311 - днампережимного патрубка.В нижней коческой части камеры 1 сжигания икамеры 2 дожигания расположены футерованные патрубки 8 для отвода минеральной твердой фазы в виде рас10 плавленного шлака, выполненные ступенчатыми с внутренним выступом 9, . раенька (6,25-0,551 толщины Футеровки, В верхней части камеры 2 дожигания на расстоянии (5,4-5 8)4 н где 3 п-.диаметр пережнмного патрубка, от 5 оси пережимного парубка 7 распо-. ложен Футерованный отводящий патрубок 10 продуктов сгорания, содержащих Фосфорный ангидрид.Печь для сжигания фосфорного шлама работает следукщим образом.Фосфорсодержаяий шлаи через:узел подачи исходного сырья с распылиааю щим устройством 4, расиоложвнныи а крнаве 3 камеры 1 сжигания, в расплавленном виде поступает а камеру 1 сжигания. Воздух на горейие Фосфо" ра подается в камеру 1 сжигания че-рез завихритель 5 воздуха. Установленные в верхней части камеры 1 сжигания горелочные устройства 6обеспечивают поддержанив заданной твмивратуры аслучае подачи ФосФор ного шлама с пониженным содержанием ФосФора, который ие может гореть самостоятельно. В процессе окисления Фосфорного шлама а камере сжигайия образуются продукты сгорания, содержащие Фосфорный ангидрид .и низшие окислы фосфора. твердые минеральные, части, находящиеся в шламв, плавятся, ЗО и двпрерыано удаляются иэ цвчи через Футероваиный отводящий патрубок 8 выполненный ступенчатым.с внутреннии выступои 9, равным (О 2 Б-О,Я толщины футвроаки, нв соприкасаясь 35 при этом со стенками патрубка, прв-лосраняя воо теи самим от забивания. Продукты сгорания, содержащие Фоефорный ангидрид и низшие окислы фосфора, из камеры 1 сжигания по пережимному патрубку 1 поступают закрученным потоком в нижнюю, часть камеры 2 дожигания. Далее закрученный поток продуктов сгорания по спирали поднимается вверх к выходному патрубку 10, расположенному на расстоянии (5,4-.5,8)ЗФ,1 где,3 Ь - диаметр переамного патрубка. Ори такой компановке становится возможным увеличение скорости рабочего потока, обеспечивается йанбольший контакт непрореаги-ровавших.до .конца частиц фосфора с раскаленныи окислителем, увеличивается время для протекания целевой реакции, по которой получается Фосфорный ангйдрид с минимальным содержа-. нием недоокисленного Фосфора и.низших окислов.:.Полученный фосфорный ангидридче" рвэ отводящий патрубок 10 направляется в башню гидратации. для конденсации с получением Фосфорной кислоты.Конструкция печи.позволяет получита Фосфорную кислоту 1 сорта за счет. снижения содержания нйзших окислоа.в целевом продукте в 4-5 рйэ и гарантие рованного отсутствия элементарного Фосфосфора, повысить првизводительность йвчи в два раза.за счет .создания возможности увеличения .скорости рабочего потока и.времени пребывания продуктов сгорания в реакционном объеме с получением кондиционного целевого продукта, а также исключить простои печи на чистку цатрубка для отвода тввр" дой минеральной части.1024656 Составитель Т. ЛепахннаТехред:В.Далекорей 1:орректорЛ. БокшаневВавюююююююююююююююююееююююююююююаеевеаюеюю актор В ююювеюю ею тирай 583нного коыитета Сений и открытий35, Рауыская наб каз 43 ВНИИююююююююююююююю юВваенВю ЮюююЮюеаюЮююююююююиююее е еФилиал ППП фПатентф, г. Уагородул. Проектная, 4