Автоматизация установки получения диамоний-фосфата

Примечания:

Допускается превышение верхних пределов массовых долей усвояемых фосфатов и общего азота.

Показатели массовой доли кадмия, свинца, мышьяка заводом изготовителем гарантируются по средней пробе продукции из каждой партии фосфатного сырья.

Показатель суммарная эффективная активность естественных радионуклидов заводом-изготовителем гарантируется и контролируется аттестованными службами Госсанэпиднадзора по средней пробе продукции из каждой партии фосфатного сырья.

4. Рассыпчатость определяют у потребителя.

Определение статической прочности гранул и массовой доли водорастворимых фосфатов изготовитель проводит не реже 1 раза в месяц.

Показатели продукции, отгружаемой на экспорт, оговариваются контрактом.

Диаммонийфосфат обладает хорошими физико-химическими и механическими свойствами, малогигроскопичен, обладает достаточной механической прочностью, что предохраняет его от разрушения и деформации во время хранения и транспортировки. Кроме того, диаммонийфосфат не комкуется. В диаммонийфосфате соотношение N:P205 более благоприятно (1:2,5).

Описание технологической схемы.

Получение гранулированного диаммоний фосфата производится по ретурной схеме с использованием аппаратов БГС и состоит из следующих стадий:

Прием и распределение фосфорной кислоты.

Первая стадия нейтрализации фосфорной кислоты.

Подупаривание пульпы в выпарном аппарате.

Вторая стадия нейтрализации фосфорной кислоты.

Гранулирование и сушка пульпы.

Классификация высушенного продукта.

Очистка отходящих газов.

Складирование и погрузка готового продукта.

1. Прием и распределение фосфорной кислоты.

Фосфорная кислота из хранилищ поз.87-1,2,3,4 отделения экстракции насосом поз. 89-1,2 по одному из трубопроводов подается в отделение аммофоса. Расход кислоты 10-30 м3/ч измеряется индукционными расходомерами, установленными на обоих трубопроводах. Содержание Р2О5 в кислоте 25-27%.

В отделении аммофоса кислота распределяется на аппараты очистки газов от скоростного аммонизатора-испарителя (САИ) и барабанных грануляторов-сушилок (БГС). Меньшая часть кислоты поступает в сборник поз. 12, откуда насосом поз. 11 подается на скруббер поз. 10-1 для очистки отходящей парогазовой смеси от САИ. Уровень кислоты в сборнике поз. 12 регулируется заслонкой установленной на трубопроводе к поз.З.

Большая часть фосфорной кислоты поступает на очистку газов после БГС. Кислота равномерно распределяется между циркуляционными баками поз.49-1,2. Уровень в циркуляционных баках регулируется клапанами, установленными на трубопроводе фосфорной кислоты к поз.49-1,2. Кислота из циркуляционных баков насосами типа ТХИ-45 поз. 50-1, 50-2 подается на орошение газохода и нижней части скоростных пенных абсорберов (АПС). Насосами поз. 50-3, 50-4 откачивается в поз.З. На трубопроводах от насосов к поз.З установлены расходомеры, по которым контролируется равномерность распределения поступающей на очистку газов кислоты. Регулирование расхода кислоты осуществляется частотными преобразователями электродвигателей насосов поз. 50-3, 50-4.

Кислота после очистки отходящих газов от САИ и БГС-1,2 собирается в сборнике поз.З. Из сборника насосом поз. 4-1,2 кислота в количестве 15-25 м3/ч подается в САИ.

Все сборники поз. 12, 49-1, 49-2, 3 снабжены перемешивающими устройствами, датчиками контроля уровня, сигнализацией работы мешалок и насосов. В зависимости от уровня кислоты в сборниках системой управления производится блокировка подачи кислоты.

2. Первая стадия нейтрализации фосфорной кислоты,

Получение диаммонийфосной пульпы производится путем нейтрализации пульпы в две стадии. Первая стадия нейтрализация в САИ, вторая - в трубчатом реакторе.

Фосфорная кислота из сборника поз.З насосом поз.4-1,2 в количестве 10-30 м /ч подается в САИ. Расход кислоты контролируется индукционным расходомером, установленным на трубопроводе к САИ. Регулирование расхода осуществляется поворотной заслонкой, установленной на том же трубопроводе.

Одновременно с подачей фосфорной кислоты в САИ подается упаренная серная кислота в количестве 1-5 м3/ч из хранилища поз.11а/1,2 отделения экстракции. Расход серной кислоты измеряется индукционным расходомером и регулируется в соотношении с расходом фосфорной кислоты. Регулирование расхода осуществляется частотным преобразователем электродвигателя насоса поз. 12/3,4. Величина соотношения расходов серной и фосфорной кислот устанавливается по содержанию азота и Р2О5 в готовом продукте.

Смесь кислот нейтрализуется до рН 4.0-5.0, жидким аммиаком, поступающим из расходного склада аммиака. Расход аммиака может регулироваться согласно заданию, по соотношению с расходом фосфорной кислоты и в зависимости от рН пульпы на выходе из САИ. Температура в сатураторе поддерживается 105-110 °С. С целью предупреждения увеличения вязкости пульпы в САИ предусмотрена подача пара.

Частично аммонизированная пульпа с рН 4.0-5.0 и плотностью 1.290-1.340, из скоростного аммонизатора самотеком сливается в сборник поз. 5/1,2. откуда насосом поз.6 подается в установку выпаривания пульпы.

3. Подупаривание пульпы в выпарном аппарате

Аммофосная пульпа с влагой прядка 50 % в количестве ~ 10-30 м /ч поступает в выпарной аппарат барботажного типа поз. 69. Расход пульпы контролируется индукционным расходомером, установленным на трубопроводе к выпарному аппарату. Регулирование расхода пульпы производится частотным преобразователем электропривода насоса поз.6 в зависимости от заданного расхода и с учетом уровня пульпы в емкости поз.70.

Топочные газы, получаемые при сгорании газа в ГВК поз. 68 с температурой не более 920 °С подаются в выпарной аппарат поз.69 через барботажную трубу, заглубленную под слой пульпы на 30-40 мм, где контактируют с аммофосной пульпой.

Подупаренная аммофосная пульпа из выпарного аппарата поз.69 самотеком переливается в бак упаренной пульпы поз.70. Из этого бака пульпа насосом типа ТХИ-45 возвращается в выпарной аппарат на повторное упаривание. За счет циркуляции пульпы в выпарном аппарате пульпа упаривается до содержания в ней влаги 20-5-30 % и плотности 1,450-1,520 г/см3. Контроль над плотностью пульпы осуществляется с помощью плотномера, установленного на трубопроводе от насоса noз.71/1.

Для обеспечения нормальной работы выпарного аппарата, в аппарате поддерживается постоянный уровень, который регулируется высотой шибера перелива из упарки.

Для уменьшения зарастания барботажной трубы и газохода выпарного аппарата, исходная пульпа подается непосредственно на барботажную трубу и на орошение газохода, а для ликвидации образования наростов на потолке, потолок аппарата омывается циркуляционной пульпой от насоса поз.71-1.

Для ликвидации образования отложений на днище выпарного аппарата предусмотрена подача острого пара. Для слива выпарного аппарата в бак поз.70 в его нижней части установлен сливной клапан.

Отходящие газы и пары из выпарного аппарата с температурой не более 90°С отсасываются вентилятором поз.25 и проходят очистку от аммиака, фторсодержащих соединений и брызг пульпы в орошаемом газоходе, циклоне поз.22 и скруббере поз.26/1. В газоходе установлены 2 форсунки, на которые насосом поз. 66 подается промывная жидкость. Для подпитки системы газоочистки используется конденсат из выхлопных труб. Из газоходов промывная жидкость стекает через циклон поз.22 в поз.66/1 и насосом поз. 65-1 вновь возвращается на газоочистку. Часть промывной жидкости от насоса направляется в пенные абсорбера поз. 48-1, 48-2. Уровень жидкости в поз.66-1 поддерживается автоматически подачей чистой технической воды.

Очищенные газы после системы подупаривания пульпы в составе организованного газообразного выброса выводятся в атмосферу через выхлопную трубу. (Источник № 145)

Работа выпарного аппарата предусматривает автоматику безопасности на газовоздушном калорифере, т.е. прекращение подачи газа в следующих случаях:

срыв факела;

падение давления первичного воздуха ниже 196 Па (20 кгс/м2);

падение давления вторичного воздуха, ниже 196 Па (20 кгс/м2);

падение давления природного газа ниже 2548 Па (255 кгс/м2);

повышение давления природного газа выше 4900 Па (500 кгс/м2);

падение разрежения в газоходе перед хвостовым вентилятором поз.25 менее (-20) кгс/м2 (остановка хвостового вентилятора поз.25).

4. Вторая стадия нейтрализации фосфорной кислоты

Вторая стадия нейтрализации производится в трубчатом реакторе. Из бака упаренной пульпы поз.70 пульпа в количестве 15-25 м /ч насосом поз. 71-2 подается на трубчатый реактор. В центральный трубопровод трубчатого реактора подается жидкий аммиак через само охладитель в количестве 1-3 м3/ч.

Само охладитель предназначен для охлаждения жидкого аммиака с целью избежания искажений при измерении его расхода. Охлаждение происходит в межтрубном пространстве обратным потоком жидкого аммиака через трубное пространство, предварительно прошедшего через регулирующий клапан. Сдросселированный жидкий аммиак из трубного пространства само охладителя направляется в трубчатый реактор.

В трубчатом реакторе происходит донейтрализация пульпы до рН 7.7-8.2 и повышением плотности до 1.480-1.500 г/см3. Расход фосфорной кислоты в реактор контролируется индукционным расходомером и регулируется частотным преобразователем электропривода насоса поз.71-2.

Расход жидкого аммиака контролируется ротаметром и может регулироваться согласно установленного задания, по соотношению с расходом фосфорной кислоты и в зависимости от рН пульпы в поз.70А.

Из трубчатого реактора пульпа с температурой 95-110 °С под давлением выбрасывается в сборник пульпы поз.70А. Трубопровод выхода пульпы из реактора выполнен тангенциально, что обеспечивает дополнительное перемешивание пульпы в сборнике. Основное перемешивание пульпы осуществляется мешалкой, установленной в сборнике. По токовой нагрузке электропривода мешалки контролируется возможные изменения вязкости пульпы.

Пульпа диаммонийфосфата насосами типа ТХИ-45 поз. 71/3, 71/4 подается в барабанные грануляторы поз.44/1, 44/2.

Автоматической системой контроля и управления технологическим процессом предусматривается режим регулирования расхода фосфорной кислоты на трубчатый реактор в зависимости от уровня в сборнике пульпы поз.70А. Автоматическое закрытие отсекающего клапана на трубопроводе жидкого аммиака при расходе пульпы на трубчатый реактор менее 2 м /ч.

Во избежания передавливания реагентов подаваемых а трубчатый реактор на трубопроводах жидкого аммиака и аммонизированной пульпы устанавливаются обратные клапана.

Процесс нейтрализации происходит с выделением паро-воздупшой смеси с содержанием паров аммиака и фтористых соединений. Для обеспечения санитарных норм ПДК на рабочих местах из сборников пульпы поз. 70А паро-воздушная смесь удаляется воздуховодами, подключенными к хвостовым вентиляторам удаления газов от БГС поз.51-1, 51-2.

Все сборники пульпы поз.70, 70А снабжены перемешивающими устройствами, датчиками контроля уровня и температуры, сигнализацией работы мешалок и насосов. В зависимости от уровня кислоты в сборниках системой управления производится блокировка подачи кислоты.

5. Гранулирование и сушка продукта.

Грануляция и сушка диаммонийфосфатной пульпы осуществляется в аппаратах барабанного типа БГС.

В комплект оборудования сушки и грануляции аммофоса входят: Аппараты БГС поз.44/1,2 , элеваторы поз.54/1-2, грохоты поз.56/1-4, дробилки поз.58/1-4, конвейеры поз.35/1,2, конвейеры поз.28/1,2, конвейеры поз.59/1,2 , охладитель гранул поз.60/1,2, циклон поз.63/1,2, скруббер поз.26/2,4, конвейеры поз.65/1,2, газовоздупшые калориферы (ГВК-6) поз.45/1,2, вентиляторы к ГВК-6 поз.46/1,2, абсорберы поз.48/1,2, вентиляторы мельничные поз.51/1,2, запорно-регулирующая арматура, приборы КИПиА.

Нейтрализованная пульпа с содержанием влаги 25-5-30% из бака поз.70А насосом поз.71/3,4 подается на форсунки БГС поз.44/1-2, где сжатым воздухом разбрызгивается на мелкие капли и наносится на гранулы диамонийфосфата, поступающего с ретуром и находящегося в БГС. Контроль за расходом пульпы осуществляется индукционными расходомерами, а регулирование частотными преобразователями электроприводов насосов поз.71-3/4. Давление воздуха на форсунки автоматически поддерживается согласно заданному значению или изменяется в соотношении с расходом пульпы в БГС.

Технологической схемой предусмотрен подвод пара для пропарки и очистки форсунки и пульпопровода в период остановок.

Аппарат БГС внутри имеет подъемно-лопастную насадку, обратный шнек и подпорное кольцо. При вращении БГС за счет лопастей насадки высушиваемый диаммонийфосфат непрерывно пересыпается, образуя завесу. Обратный шнек непрерывно перемещает часть находящегося в БГС продукта в головную часть барабана, а подпорное кольцо поддерживает в нем постоянный уровень. В головную часть БГС непрерывно конвейером поз.28/1,2 подается внешний ретур (мелкая фракция диаммонифосфата) от грохотов поз.56 и циклонов поз.63. Контроль за количеством подаваемого ретура осуществляется токовой нагрузкой электропривода конвейера поз.28-1/2. В условиях непрерывного перемещения гранулированного диаммонийфосфата и наличия завесы из ретурных частиц мелкодисперсная пульпа из форсунки непрерывно смачивает поверхность гранул в завесе, увеличивая их размеры. При вращении аппарата БГС также протекает процесс окатывания-укрупнения частиц ретура.

Одновременно с грануляцией диаммонийфосфата в БГС осуществляется процесс сушки продукта. Для этой цели в БГС прямотоком к движущемуся гранулированному материалу из газовоздушного калорифера ГВК-6 поз.45/1,2 подается теплоноситель (смесь продуктов сгорания газообразного топлива с воздухом). Температура теплоносителя на входе в БГС не более 450°С.

За время пребывания гранулируемого диаммонийфосфата в аппарате БГС он высушивается до конечной влажности не более 1.8%. Контроль за влажностью осуществляется автоматически влагомером, установленным в разгрузочной камере БГС.

Температура топочных газов в процессе сушки снижается и на выходе из БГС не должна быть более 90 °С при этом, температура даммонийфосфата не должна превышать 85 °С.

Высушенный гранулированный диаммонийфосфат за счет угла наклона БГС равного 1,5 и его вращения, перемещается к разгрузочной камере. Из разгрузочной камеры сухой продукт по течке поступает на элеватор поз.54/1-2, а затем подается для классификации на грохоты поз. 56/1-4 (на каждой системе по два грохота). На грохотах происходит отделение крупной и мелкой фракции высушенного материала от фракции с товарными размерами гранул.

Процесс грануляции диаммонийфосфата зависит от стабильности ведения теплового режима сушки, температуры, плотности и кислотности пульпы, влажности гранул, количества внешнего ретура., давления воздуха на форсунку подачи пульпы. Все параметры должны контролироваться системой управления и поддерживаться в оптимальном для процесса режиме.

6. Очистка отработанных топочных газов

В процессе сушки диаммонийфосфата одновременно с испарением влаги в газовую фазу происходит выделение аммиака и фторсодержащих соединений.

Аммиак выделяется в газовую фазу вследствие термораспада диаммонийфосфата до моноаммонийфосфата. Фторсодержащие соединения поступают в газовую фазу вследствие термораспада кремнефтористого аммония содержащегося в ретуре БГС и в сборнике пульпы поз.70А.

(NH4)2HP04 = NH4H2PO4 + NH3 ;

(NH4)2SiF6 = SiF4 + 2HF + NH3;

С увеличением в БГС температуры продукта увеличивается выделение в газовую фазу аммиака и фторсодержащих соединений, поэтому процесс сушки в БГС ведут с температурой отходящих газов не более 90 °С, а температурой продукта на выходе из БГС не более 85 °С.

Отходящие газы на выходе из аппарата БГС выносят с собою пылевидные частицы диаммонийфосфата.

Перед выбросом отходящих топочных газов в атмосферу проводят их мокрую пыле газоочистку. Для этой цели загрязненные газы хвостовым вентилятором поз. 51/1-2 транспортируются через орошаемый газоход и абсорбер пенный скоростной АПС поз. 48/1,2.

Технологически мокрая очистка отходящих газов осуществляется в 4 последовательные ступени.

В качестве узлов 1-й и 2-й ступеней очистки используется наклонный участок газохода после БГС (уклон 7° в сторону АПС) с тремя кольцевыми диафрагмами, орошаемыми в цикле абсорбентом, подаваемым насосом поз.50/1,2 из циркуляционного бака поз. 49/1,2. В качестве абсорбционной жидкости на этих стадиях используются фосфорная кислота, поступающая с отделения экстракции. На этой стадии улавливается пыль диаммонийфосфата и аммиак.

Абсорбционная жидкость с этой стадии по мере своего насыщения аммиаком и пылью продукта откачивается из бака поз. 49/1,2 насосом поз.50/1,2 в сборник поз.З. Равномерность распределения фосфорной кислоты поступающей для очистки отходящих газов контролируется индукционными расходомерами, установленными на трубопроводах от этих насосов. Регулирование расхода кислоты осуществляется в зависимости от уровня кислоты в сборнике поз. З.

Система управления процессом обеспечивает поступления фосфорной кислоты на первые две ступени очистки пропорционально производительности БГС.

Третья и четвертая ступени очистки газа, предназначаются для улавливания фторсодержащих соединений. Реализуются эти процессы в абсорбере пенном скоростном АПС поз. 48/1,2.

На верхнюю тарелку пенного абсорбера поз. 48 подается вода
насосом поз. 65-1 после очистки отходящих газов выпарного аппарата.
Количество воды контролируется индукционными расходомерами,
установленными на трубопроводе к поз.48-1, 48-2 и регулируется
заслонками на том же трубопроводе. По мере изменения расхода воды к
пенным абсорберам изменяется уровень жидкости поз.66-1.

Нижняя часть абсорбера орошается форсункой, на которую
подается кислота от насоса поз.50-1/2.

Абсорбционная жидкость с наклонного газохода и АПС сливаются в бак поз.49/1,2

Очищенные топочные газы в составе организованного выброса выводятся в атмосферу (Источники № 144, 145).

7. Складирование и отгрузка готового продукта

Узел складирования и отгрузки готового продукта включает в себя следующее оборудование: конвейер поз.301, самоходную сбрасывающую тележку поз.302, бункера гранулированного диаммонийфосфата поз.ЗОЗ/ 3-12, ленточные конвейера поз.313/1,2.

Диаммонийфосфат после охладителя гранул поз.60-1/2 поступает на бункерные весы поз.75-1/2. С бункерных весов продукт попадает в бункер поверхностной обрабртки, откуда по наклонному желобу ссыпается на ленточный конвейер поз.301. В бункере поверхностной обработки на поверхность гранул диаммонийфосфата напыляется кондиционер, который препятствует слеживанию продукта на складе и его транспортировки.

Расход кондиционера регулируется производительностью насоса высокого давления пропорционально расходу продукта на склад.

Характеристики основного технологического оборудования.

В процессе сушки и грануляции аммофосной пульпы используется следующее технологическое оборудование:

1. Барабаный-гранулятор сушилка поз.44/1 (44/2)	Предназначен для окатки и сушки аммофосной пульпы и выдачи готового продукта на рассев. Диаметр 3200 мм, длина 22000 мм, угол наклона 1,5.
2. Газо-воздушный калорифер поз.45/1 (45/2)	Предназначен для получения смеси топочных газов с воздухом, производительность - 6 Гкал/час.
3. Вентилятор поз.51/1 (51/2)	Предназначен для отсоса газо-пылевоздушной смеси из барабаного-гранулятора сушилки, Q=100000 м3/час, напор 10,00 кПа, Дж=17 жн, привод от электродвигателя АО/ДА 30-12-36-4, мощность - 320 кВт n=1500 об/мин.
4. Вентилятор ДД - 12 поз.46/1 (46/2)	Предназначен для подачи вторичного воздуха на горение Q=50000-55000 м3/час напор H=3,43 кПа.
5. Абсорбер пенный скоростной поз.49/1 (49/2)	Предназначен для отчистки газов, выходящих из барабаного-гранулятора сушилки от фтора, аммиака и аммофосной пыли мокрым способом последовательно в четыре ступени.
6. Циклон поз.48/1 (48/2)	Предназначен для очистки газов, выходящих из барабаного-гранулятора сушилки от аммофосной пыли (грубая очистка).
7. Приемный бак поз. 70	Предназначен для приема упаренной пульпы и дальнейшей передачи ее в барабанный-гранулятор сушилку, V=16 м3.
8. Насос погружной поз. 71	Предназначен для подачи пульпы из бака поз. 70 в барабанный-гранулятор сушилку и для циркуляции пульпы из бака на выпарной аппарат.

Выбор элементов и контроля технологической операции

Выбор схемы автоматизации контроля и управления температуры на выходе БГС.

Цель: автоматизировать процесс поддержания температуры на выходе БГС с помощью технологического оборудования и аппаратуры контроля и автоматики.

В недавнее время контроль и управления этой технологической операции поддержания температуры на выходе БГС осуществлялся частично. Контроль температуры велся с помощью морально устаревших приборов КИПиА

Проблема состояла в том, что приборы имели большую погрешность измерений, из-за этого осложнялся контроль за температурой на выходе БГС, что приводило к ухудшению качества продукта. Вследствие этого падала производительность, повышалась себестоимость продукта. Поэтому я предлагаю эту технологическую операцию автоматизировать с помощью блока преобразования сигналов термопар (с блоком питания БП96-24), расходомером типа Метран-335, электромагнитного клапана типа ВН6М-1К, микроконтроллера АТ89С2051.

Структурная схема автоматизации представлена на листе 1 графической части проекта.

Принцип работы схемы автоматизации

Температура на выходе барабанной - гранулятор сушилки регулируется подачей топочных газов в голову БГС, которые образуются при сжигании природного газа в газовоздушном калорифере.

Измерение температуры производится термопарой типа ТХК, сигнал поступает на блок преобразования сигнала термопар БПТ-22, где сигнал преобразуется и поступает на вход микроконтроллера АТ89С2051. На вход микроконтроллера также поступает сигнал с расходомера Метран-335, который определяет количество природного газа поступающего в ГВК. Исполнительным устройством данной системы является электромагнитный клапан ВН6М-1К, который регулирует подачу природного газа в ГВК.

Выбор приборов для автоматизации, контроля и управления технологической операцией.

Технологическая карта

№	Единицы измерения	Диапазон измерений	Условия работы	Инерционность процесса	Параметр
54д	t, C	0-150	Нормальные	Инерционный	Тем-ра на выходе
53а	t, C	0-900	Нормальные	Инерционный	Тем-ра на входе
41а	м3/ч	0-9000	Нормальные	Инерционный	Расход 1-ого воздуха
38а	м3/ч	0-25000	Нормальные	Инерционный	Расход 2-ого воздуха
51а	м3/ч	0-20	Кислотная среда	Инерционный	Расход пульпы
47а	м3/ч	0-900	Взрывобезопасное исполнение	Инерционный	Расход газа
48а	кгс/см2	0-900	Взрывобезопасное исполнение	Инерционный	Давление газа

Страницы: 1, 2, 3