автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Производство экстракционной фосфорной кислоты с применением струйной техники

Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени химико-технологический институт им. Д. И. Менделеева

На правах рукописи

ЗОТОВ ЕВГЕНИЙ БОРИСОВИЧ

ПРОИЗВОДСТВО ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ СТРУЙНОЙ ТЕХНИКИ

05.17.01 — Технология неорганических веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва — 1992

Работа выполнена на кафедре общей химической технологии Московского химико-технологического института им. Д. И. Менделеева.

Научный руководитель — кандидат технических наук, донент Беспалов А. В.

Официальные оппоненты:

доктор технических паук, профессор Бояри-нов А. И., доктор технических наук, профессор Ксензенко В. И.

Ведущее предприятие — Воскресенское ПО «Минудобрения».

Защита диссертации состоится Т' /У¿^^///^

1992 г. в _час. в А.Щф/лДл!' на заседании

специализированного совета Д'6э3.34.10 -в Московском химико-технологическом институте им. Д. И. Менделеева (125190, Москва А-190, Миусская пл., д. 9).

С диссертацией можно ознакомиться в научно-информационном центре института.

Автореферат разослан__/1992

Ученый секретарь специализированного совета

И. Н. КАМЕ Н ЧУ К

л1-';» ТПКЛ ' ' !

' (

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ. Актуальность г гроблены. Эффективность разложения природного фосфата смесьи фосфорной и оерпой кислот, кристаллизация сульфата кальции , распределение фтора по фазам в значительной мере определяются температурой пульпы в реакционной системе-(ректор разложения + система охлаждения).

В гориохямической промышленности проявляется тенденция к за-груол^ншо помола апатитового концентрата, кроме того, ь сферу пере-ряооуки вовлекаются бедные руды. Наблюдаются цереОои и в поставках' сырья. Все зто приводит к нарушении технологического раунда разложения фосфатного сырья и, в первую очередь, к колебаниям температуры в реакторе.

В производство ЭФК применяется два основных спососз' ох^аадення реакционной пульпы: вакуумное и воздушное. Вэсьма гтврспе.чтивяым способом отвода .избыточного тепла является воздушной охлзоденив реакционной пульпы с использованием струйкой техники..

однако активному внедрении ее каваат отсутствие надсастых методов расчета таких процессов,- как' ,охлэвдейне' промышленной реакционной пульпы (отвод избыточного тепла из рва.".тора разложения), абсорбция отходящих Р-газов (из реакционной систаш).

Кроме того, в используемых в настоящее врз«я прялоточшх струйных инжекциошшх аппаратах для охлаждения.. реакционной пудьпи не предусмотрена возиоекость регулирования кохэтзстса тепла, отьодюлсго из реактора, .при колебания* нагрузки■по апаштовоиу концентрату.

Настоящая работа выполнена в соответствий, с. Постановлением ГКНТ 1фи см СССР от 27.IV.89. Задание 1ь.ь. Разработка ноецх ¡ьнаргосбе-р-'гагаих технологий с использованием инкэквдоннцх струйно-фйрсуноч-иих аппаратов для производства чкстрш^кн.чоя фй'сйюряой кислоты, а "икш с Ктрдявациошшмв планами АН СССР "Теоретические. основы химической технологии". Номера го'срогистрацкн" тем: 01.890005525 и 01.91П0'11Й75.

Цель работы: разработка условий стабилизации температурного режима в 'реакторе разложения апатитового концентрата с использованием воздушного охлаждения пу.чсгш в прямоточных струйных икткеглшогатих аппаратах с управляемы скалом распила (¡три значите ль. шх колебышя/ расхода апатитового концентрата) с дальнейшей очисткой охлаж^.сего воздуха о г соединений фтора. ■ '

Научная новизна, диссертаиии заключается в следующем. 1'ч-ряб'лан8 новая математическая модель, позволявшая. опръ&ьмп ил "1.1Г5илизации . температурного режима . процессе и;ч

апатитового концентрата, используя воздушное охлаждение рециркулиру-вдеЯ пулыш в прямоточных струйных инжекционных аппаратах с управляемым факелом распыла (при колебаниях нагрузки по апатитовому концентрату) и рабочую область очистки воздуха, охлаждающего реакционную пульпу, от соединений Фтора, а также установить количественные взаимосвязи между температурой разложения апатитового концентрата I реакторе, перепадом температуры пульпы в инжекторе прямоточногс струйного аппарата, расходом воздуха, подаваемого на охлаждение пульпы, и кратностью циркуляции, учитывающая неоднородность температуры капли пульпы в факеле распыла и потери энергии на преодоление сил трения и местные сопротивления.

В прямоточном струйном инжекционном аппарате с управляемым факелом распыла производительностью по жидкости до 40 м/ч и по газ] до 1800 м3/ч получены на модельных системах экспериментальные даннш по эффективности абсорбции (зависимости степони поглощения о: коэффициента шшекции, относительной скорости гадкой и газовой фаз I т.д.) и охлаждению (кинетические кривые охлаждения, температурные профили по длине инжектора и т.д.). ,

Практическое значение работы.

Предложен способ стабилизации температурного роима в реакционной системе при колебаниях нагрузки по апатитовому концентрату ] производстве ЭФК.

Разработано аппаратурное оформление (прямоточные струйные кн иекционные.аппараты с управляемым факелом распыла) для проведени процессов охлаждения реакционной пульпы и абсорбции Р-газов произ водства ЭФК.

Разработан алгоритм и пакет программ для расчета процесса ох лаждения промышленной реакционной пульпы и абсорбции Р-газов с ис пользованием прямоточных струйных шпкькциошшх аппаратов (с уп равляемым факелом распыла).

Опытный промышленный образец аппарата нового поколения (с уп равляемым факелом распыла) производительностью по жидкости 90 м / и по газу до 25000 м3/ч испытан в промышленных условиях для охлакде ния оборотной воды (система воздух-вода).

Результаты исследований переданы ГИПРОХИМу для проектировав систем охлавдения реакционной пульпы производства ЭФК с использовг нием прямоточных струйных инжекционых аппаратов с управляемым факе лом распыла.

Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на

Всесоюзной конференции "Хтс.фо актор-10" (г.Тольятти, 1989 г.), научно-технической конференции "Проблемы экологии и ресурсосбережения "Экоресурс-1" (г.Черновцы, 1990), Международной сколе-семинаре "Кинетическая теория процессов испарения и конденсации" (г.Минск, 1991), на XI конференции "Химреактор-11" (г.Харьков, 1992), а также научно-технических конференциях молодых ученых МХТИ им. Д.И.Менделеева и Воскресенского ГОУМинудобрения", научно-техническом совете ВПО "Минудобрекия".

Публикации. По теме диссертации имеется 6 публикаций, из них одно авторское свидетельство па изобретение; и одно положительное решение по заявке N 4754407/05, приоритет от 10.04.90 г.

Структура и объем работа. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, выводов и списка литературы, насчитывающего У22 наименований, включает рисунков, ю таблиц и илоконий.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ.

Ш пвздетт обоснована актуальность теми диссертации, сформули-ровагш цель и основные задачи исследования, изложены основные результаты и полс:ке:гия, выносимые на защиту.

В рэрпой ггп?о рассмотрены перспективы и тенденции развития производства ЭИС. Большое внимание уделяется реакционной система (роактор разложения, система охлаждения),'смеяению реагентов, стабилизации томпэратурного режим разложения фосфатного сырья (охлаж-дениэ цнркулирутеэй пульпы), абсорбции отходящих фторгазов и т.д.

Особо отмечается, что пкс'ор того или тюго метода охлаждения пульт обуслэвлгг -'"-зшо-хичическими характеристиками исходного фос-¿назго счрья, способом ароигзодства Э5К, аппаратурным оформлением ¡•зшх^оииоа снстсти. «ер»» того, необходимо учитывать возможное влит» способа охлаждения на кристаллизацию сульфата кальция, сум-мор!Ш|1 е!:брос «Г/гор:« ях соединений в атмосферу (в расчете на 1 т р205) и создетые :<пжнутч>: водосбсротных систем.

1'з литературного обзора следует, что возможно и целесообразно проведение дальнагжыс р-.бот, направленных на совершенствование таких основннх ста,г;;г,,\ производства ЗФК как разложение фосфатного сырья, отвод избитсчнсI ? таила (охлаждение реакционной пульпы), абсорбция фтсроодержэдих газов и т.д. с применением струйной техники.

Во птопсй г.пчео дано описание промышленной технологической ;чк:'1'|''!<!и по производству Гг-ГЧ дагидратным способом с применен'-'

струйной техники на npimpe.цеха ЭФК-4 (Воскресенского ПО "Минудоб-рения"), рассмотрены ее возмоаности,'достоинства и кедрЬтатки. . •

Ё 1££!МЙ ШЩ2 приведены результата чнслонного .• моделирования процесса юздуеяого . охлаждения оборотной реакционной фосфорнокис-лотной пульпа для стабилизации температурного pamta в реактора раз-лояения фосфатного сырья. ' ' ,. ;

В основу математической модели для описания увезённого процесса положена система лшюйшк дафференциашшх и критериальных уравнений, провоженных Гапустовым B.C. .дна вэркрораншос яр/Моточных га-зожвдаоотша потоков (шшш бреди).

Для .реальной систэш; екстракционнвя пульпа воздух, подаваемый на оиюадеЕгев, иначе говоря, для процесса, протекавдого с •изменением фазового равновесия. - испарительное охлвздэняе нагрето! пульп» производства Э4К, модель Галуотова B.c., сила Дополнена такм. остьяш долу^зйием: распределение капель в оачдпкя щж.аточного га-асжадкостдаго факела равномерное (отпадает пвоОладфюсть рвзбиени» фаяела на струи).

Это допуцепиб' было проверено ■ якспзримеьтальйо с применение» тепловой teticvi на оантио-промигалеином стендеcoctoreî©» из инжектор; (давкатр 2Ш с'форсункой (управляемый факел распыла), емкост) (обюы 0.8 м5), циркуляционного насоса (производительность 40 • м3/ч развпвдомов даалаше 0.36 МПа) и контрольно-измерительной аппаратур TeVji&parypaoo кголв в поперечном сечецаи инжектора, измеряли' мно гокскалытм щфррекм термометром. Результата.измерений приведены. .': таЬлЛ . » пэ «ЬТО|шх !слайувт, .что внесе1шо& допудэш» о'ряв

irowefaiocfif расярадэления кадаль в сечении факела правомерно.

■ Таблица 1:

Результаты зкегорвмэнтальпого определений . температурного . • ] йода я различных сечениях то высотеяйгектора.

Сечение -0 1 2 .. : ф " i 2

Ко?ффвцвент июгакцда Средняя твшератУра п «здноств в речешз, ис. Рнааость. температур ... д сечонни инжектора, С степень неоднородности тевпаратуры в сечения, % 46 106

45 . 43.6 0.2 14.3 43.2 0.3 18,2 4Б 41 .Б •0.3 0.6 . 41.0 0.4 10.

Примечание: О - на выходе из форсунки; 1,2 .- на рас'С/ояшш 0.6-я 0.8 м от-среза сопла форсунки соответственно.

Система уравнений модели включает урапнения сохранения расходов :.'.и;гкостл I! газа (воздуха): (1

с?.

с1 , .

- ! ог ] = о (12 4

гг.е ар = рг л

сохранения количества дею-юпия:

(I Г 9 1 йр о х(1 + соз(аУ2)]

- I РрХ-Лх?.. + (¡.„<11,,, ; = I' х—' н Ях------

Й2 [_ Г Г а .....2 ] ° (13

'"2

Р - сечение ши».ектсра; а - угол раскрытая факела; дг"Яи1»1П1Л дисперсной фаг» п проекциях па осп г и х: . 3 Рр_ х X х ,

4 рн х ¿до * \ Х °Т

(1) (2)

(3)

(1-й

(12

3 рг [V "г) . 8

* т * ;——1Г— от + иг

от

= /у^ +V^ "ОТ* "от„

л с.

(4)

(5)

(6)

1;0ТХ = Ч - V1 г'от„ = V."

X "■у "X

р.„ - плотность кидкости,

- средний объемно-поверхностнмй даш.'.атр капли (по Заутору).

Конденсация (испарение) влаги отражается на размерах капель ^■дующим образом:

_ 2 х Рп х (р^ - ру О;: • 1132 х г)к х рй

х ЭИр

(7)

Р X С1ор

где БЬ,, = --—££--число Шервуда;

Д

п

с Тг ,1-5

Ргг - ])„ х |—±— - коэффициент диффузии;

и

••273 Л &

1 . - температура газа;

Рд - влагосодериание в факеле;

р^ - равновесное содержание пара у поверхности капель.

- б -

Число Шервуда рассчитаем по уравнению Фреслинга:

51у= 2 + 0.55 х Не0'55 х Бс0'33 (8)

ук X * Рр

где не = ---;--число Рейнольдса для капли;

Мр

Зс ----число Ш№1дта.

Рг х Бг

Изменение температуры, жидкости в капле учитываем по уравнению:

ЧГЖ б х Хг х (Тг - 1'ж) х N1^ 3 х Ь сИс^)

-— ---рг—- + - х --(9)

62 ск х ря X Й32 X ск х «132 02

где Яр- теплопроводность газа; с - теплоемкость жидкости;

,Ж

. Ти - температура поверхности капли; Тк - средняя.темпэратура капли.

Для расчета теплоотдачи капли в газовой фазе выбираем уравнение Дрейка:

Шр = 2 1- 0.45 х Ие0'55 х Рг0'33 (10)

1*г * сг

где Рг = —-----число Прандтлн; .

Ь - теплота испарения воды, определяемая как:

Ь = 3.27 х Юб - 2.75 * Ю3 х Тж (11)

Учесть изменение влагосодержания можно при совместной записи уравнений.сохранения массы жидкой и газовой Фаз: й г • -1

— ( рП^г*ра + °ж ) = 0 !

Изменение температуры- газа учитывается урагненнем сохранен энергии:

- [ргхТгхСгх ^хГа^к^ж" ^^п^г^а" К*тг-сп*У°ж*тр)]=0;'?}

г до Тр - "'емпературо точки роси;

сг, сп - теплоемкости газ» я пара соответствен!;-.;. Кроме того, для учета неиттчрмичности капли (в 1-ом гтриоли:;; ига) испс.пъповаж урагоюии":

ат.' ат л„, ,. ь х - т„>

—^ --- 2 х —К - 1 4^.6 , -.....- • - •:-;•-

й£ (¡2 Ук X Сж К рк * с132

- Т -

где 1г - шаг интегрирования.

Систему уравнений (1-14) замыкаем уравнениями для расчета коэф-|ициента сопротивления, физико-химических сеойств жидкой и газовой фаз, характеристик распыла и т.д.

Наиболее обоснованной для расчета коэффициента сопротивления является формула Ривкинда В.Я. и Рнсгаша Г.М.: " Ив

(Ц,; + Иг

И

г

24 4 •) 14.9 "}

' зпзз | + ^иттз ] (15>

Не Не1-

Кидкость, попавшая на стеки инжектора, исключается из расчета.

Система уравнений репэно методом Рунге-Кутты IV порядка.

Для подтверждения правилыгастн выбранного пак: подхода рассчитанные кривые охлеядения как с учетом нэттсотермичпоьти к г-ттли, ток и без учета (рис.1), для системы горячая вода-воздух с) вставились с экспериментальными. Из р:тс. 1 следует, что в облает:' несольшого перепада температур мзуду хидкостьв и газом, поправку т. температуру поверхности капли можно не вводить. Однако при большей разности температур ее нугко учитывать.

Температурное профили, как рассчлташтно, ток и экспериментальные, по длине инжектора, позволяет т:т только выбрать длину гаисскто-ра, но так« подтверждают правомерность предложешгой модели (рис.2).

Для перехода к расчету охлапденил реакционной пульпы система уравнений (1-15) была дополнена системой уравнений для расчета расхода воздуха чероз прямоточный струйный инаокциошшй аппарат с- управляемым факелом распыла (охладитель) в рожиме самоинжекции с учетом реальной геометрии'газоходов, а такта материальными и тепловыми балансами процесса разложения фосфатного сырья (апатитовый концентрат). Для расчета физико-химических.свойств промышленной дигидрат-ной и полугидратной пульп использовали данные фирм Рон-Пуленк и Кребс.

3 ходо численного эксперимента варыфовали следующие параметры: геометрические размеры - объем реактора разложения фосфатного сырья, диаметр и длину инжектора (Б^ •=200+800 мм; 1=1.0+2.5 м), диаметр сопла форсунки (1-15+40 мм):, расходные характеристики - нагрузку реактора.по апатитовому концентрату (30+55 т/ч), удельную нагрузку по воздуху (800+2000 м3/ч) и пульпе (15+65 м3/ч в каждом охладите -л»), кратность циркуляции реакционной пульпы, додаваемой на охлаждение (2+13), а такте давление пульпы на входе в струйный охладитель (П.1+0.4 МПа) и число охладителей.

О 30 60 90 1, мин

Рис.1. Кривые охлакд01шя падкости (теплая вода) воздухом при различных коэффициентах шшекции.

Ф - эксперимент;—--расчет без учета неизотермичности;

-----расчет с учетом неизотермичности капли.

д г,°с

2.0

1.0

о

г / 1 Г

Й=105

1 А /,

и

К=38

V о- о 1

I, м

0.4 0.8

Рис.2. Температурные профили .охлаждения вода (1;Ж=320С) воздухом по длине инжектора при различая коэффициентах инжекции. Линии - расчет по математической модели; точки - экспериментальные данные-

Предложенная модель попволя"т установить взаимосвязи между требуемым температурным ректмсм в реакторе, перепадом температуры пульпы в охладителе, нагрузке!! по апатитовому концентрату, расходом воздуха, требуемого для охлаждения, конструкцией охладителя и его геометрическими параметрами. В зависимости от поставлеягой задачи мояю рассчитать тот или ипоЗ тржгтр.

В качестве примера расчета ну рпс.З представлено семейство кривых ^пул;тг как функции удельно!! нагрузки по воздуху (на тонну апатитового концентрата) для различных коэффициентов шгаекшш охладителя.

Кожко отметить, что с уштдангем К уменьшаются удельная нагрузка по воздуху и порэпад температуры в струе г см. рис.4), однако, уменьшение К.ш.'к требует увеличения кратности циркуляции пульпа на охлаждение, это, в своп очередь, связано с возрастанием энергетических затрат, по долк'о привести к снятии локальных пересыщений по СаЗО^ и получению однородишх по рчгмеру кристаллов фосфогипса.

Необходимо отметить тлкко и то, что прямоточные струйные инфекционные охладители способствует р,'(определенному вводу охлажденной пульпы в реактор. '

Итак, показана количественная взаимосвязь между необходимым перепаде?,1 температуры в ир.чмотсчисм струйном инжокциоином охладителе и температурой пульпы в реакторе: достаточно сопоставить рис.3 и 4.

Кроме того, такой подход позволяет рассчитать необходимое число охладителей с одной стороны, а с другой стороны, привести к важному выводу о том, что изменяя кратность циркуляции пульт) на охлаждение или удельный расход воздух?, могло стабилизировать температуру ' в реакторе три колебаниях нагрузки по апатитовому концентрату (рис. 5 и 5).

Установка системы охлаждения в виде прямоточных струйных инфекционных аппаратов с управляемым факелом распила дозволяет также увеличить производительность 'реакционной системы по апатитовому концентрату.

Цетсертая глава посвящена абсорбции фтористых газов яз воздуха, ггроходяцего через реакционную систему и отводящего тепло от реакционной пульпы.

Для моделирования процессов абсорбции фтористых газоп в прямоточных струйных инжекциошшх аппаратах (с управляемым факелом распыла) систему уравнений (1-15) дополняем следующими уравнениями:

t,°c'

' 90

85

80

76 70

600 1000 1400 №00 G а,ма/т

Рис.3. Зависимость температура пульпы в реакторе от удельной нагрузки по воздуху (удельное влагосодержзние 20 г/м3; tr=30°0) ■ при различных коэффициентах инжекции струйного охладителя.

A t,°C 16

12

в 4

0

600 ida) ' ~ Шю ieco.....'ч 0,ы3/ч

Рис.4. Зависимость перепада Ter^n^pj-Tv^п пудкт с струйном охладителе от уд°лню!' ^агругки т> Г'»*л\**у (уд^лг-н:«3 глаг"чо~ xppscaiui» гп г/м1*; ' т.м р'лрди ни:« K'-^Www'Ip tv

\ % ...... ■■ S \ \ ч Г-. \ \ N ч \ V Ч

\ V N чч ч ч. «ч 'ч.

\ \ ч . -ч V. К=120

V .К-бо"

К---30 ' V.

t ,°с

84

80

76

72 Рис.5.

N \ \

\ ч

\ \ N . \ з \ „

Ч х. 4"' Ч

-У

2 4 6 в 10 И' Зависимость температуры в реакторе от кратности циркуляции пульпы, подаваемой на охлаждение, при различной удельной

нагрузке по воздуху, подаваемого на охлаждение: 1 - 1400; 2 - 1600; 3 - 1800; 4 - 2000 м3/т апатита.

Д г,°с

ы

12 10

1 1

1

I /

\ ч \ >

1 '4

Рис

2 -1 Зависимзсть теле о

6 5 . 10

перепада температуря пульпы в ст

;уйном охлади-

■ рап'ости циркуляции при рззяписй у »льнов нагруз-

.3. * __ппОп

КР ц.) го-п^'у (удельное влагосодертакке 20 г/м"; ^-ЗС С)

1 !•!"(); г - 1600; ,4 - 1800; 4 - 2000 м3/т апатита.

- К':

(1С,., б X К X (Ср ~ С(1,хГГ., )

' • i Л о

dZ d32 X

где К - коэффициент ыяссоперенос, ; шс - константа Генри;

а также законом сохранения tj'iccu газа:

Кроме toí'o, сисгзму уравнении (1-17) к посияем уравнением фазового равновесия и уравнениями, учг.шпа^имп природу абсорбируемого газа (через коэффициенты да»1фуа1:н, уяруго<л.. поров и т.д.).

Система уравнений (1-17) рьиеиь методом Рунге-Куттн IV порядка.

ДЯи цодтверадония правомерности нре-дл-'^-ниого подхода эта г:е снстомо уравнений использована для расчета абсорбции аммиака я диоксида серц водой. Кроме того, абсорбция их те газов водой'била исследована экспериментально на опнтно-промышленном стенде.

Б этой главе выполнено тькжо сравнении расчиташшх по модели (уравнения 1-17) и экспериментальных зависимостей эффсктиЕнс зти • поглощения т] (система водо-воздух-1Я!а, вода-воздух-S02) от коэффици-онта инжекции; от входной концентрации 13ц, SOg и т.д., показавшие достаточное согласие (среднее квадратичное отклонение расчетных дан-mjx от экспериментальных не превышает 15%).

Далзе обсуадаютсл только рассчитанные данные по улавливанию ИР и S1P4 из воздуха вэдгшм раствором ;¡9Sli'g (~2й масс.), применяемым в производстве ЭСК'для поглощения. отходядо Р-газов.

Существуют два реззма работы прямоточных струйных инфекционных аппаратов: режим сомотшкекции (О < vc < иЛ£) и розжм принудительной подачи воздуха (гу > 0).

На рис. 7«и 0 приведена зависимости '^(Кщц,,) и r)=f(vr). Из анализа зависимостей Tj=£(KjniJ.) (рис.7) следует, что существует пределышй (для инжектора определенного диаметра), выше которого наблюдзотся резкое понижение i). Ьто еще раз подтверкдает, что для "каждого процесса (охлаждение реакционной пульпы, абсорбция отходящих газов И т.д.) характерно свое предельно'' значение Кщш.

Ярко шрджоюшй. минимум на зависимоеru tpf(t'r) (рис.В), соот • ветстуот скорости истечения кидкооти и из форсунки (эффективности Tfjtp и т]^. минимальны при м/с пли и -.-о.о.,

т.е. при минимальной 4оти.)сн1ел1 №>П «корост дпиження ipm). При

т), % -

90

во

70

60

Чч \ • • ч -

\ ч " . Ч. \ . \

' \ Л N \ \ \ * \ V

\ ч \

О

20 40 60 . 80 100 К,

Рис,7. Зависимость степени погвойэния Г-газов от коэффициенте шшэкцил (<Г*Б6°С, га=50°С).

мня

Т|, %

90

во

70 60

■1.0

15

30

■0.0

ч \ .

\ \ / - / . / - • ^Ь.--

\\ / 1 >"-7

\ ' ■

....... - - ■

'48 . 60-

' ' 1.0

Уг, м/с Уг - Ух

Рис.8. Зависимость степени поглощения 'Р-газсв от скорости газа в сечении .аппарата (^=56°С,' ^-60°С). .

.A t°C 12 10

О 6

, , 4 2 О

.......

У

-— ....+—

■ /

/

О

80

160

240

320

К,

wix

■ Рис.9, Зависимость перепада температуры шдкости от коэффициента ин-Ж0КЩШ (Вшп;= 5Б0 i.:.:; tr= 20 + 2°С) при различных перепада! давления па Форсунке. Лгапн: - расчетные дашше; точки -результаты промиплэюшх исгшташЫ.

Рк:+;0-0.2 ifflu.^H-0.3 !.!Па; t": О, Я -60°С, 4-, * -50°с'.

этом; чем блика ^ ic и,, тег: бпстрзе T),ff и ^ праблажавтся к своему минимальному значена, йшо рекомзндовать4 рабочую область по-глодэния ЯР .и S1Р4, ограниченную по скорости (v < 0.G у v )

Е пятой главе щкз-от; экспоричшитальннв дашт оь-чат

опытного промышленного щеточного струпного игпкекциошюго aunara с управляемым факелом рзапда. испытанного на система горячая бо-ь воздух (производительность по ихдкостн до 90 м3/ч, « по газу - 'до 25000 м /ч, диаметр инжектора 550 мы).

На рис.9 представлены рассчитанный по уравнениям модели (1-15) и экспериментальные зависимости перепада температур (для одго'1 ступени) от коэффициента инкекции при различных давление аз!д1 кости на входе в форсунку и различной температуры води.

. Рассматривая получошше зависимости At =f(K), otmjtwm сто-думые: повышение начальной температуры' вода уа^нч^вает М (возрастаэт-движущая сила процесса); перепад дппчэшш кщч^ти на

форсунке также оказывает влияние на дгж~ значительное изменение А1;ж (за счет изменения среднего объемно-поверхностного диаметра капли) наблюдается до Р„=0.3 МПа, а увеличение Рж евшие 0.4 МПа незначительно увеличивает Д1;ж и энергетически невыгодно. Наблюдается вполне удовлетворительное согласование рассчитанных и экспериментальных данных (сроднее квадратичное отклонение рэссттанных данных от зкепернментпльных но превышает 105).

Последнее обстоятельство позволяет, используя данные численного моделирования (рис. 3-6), разработать методику расчета промышленной систеш охлаждения реакционной пульпы в производстве ЭФК с 'ис-пользовотшем пргмоточных струйных инжекциошшх • аппаратов с управляв!,шм факелом распыла, позволяющую в зависимости от температуры пульпы в реакторе, о также перепада температуры пульпы в инжекторе рассчитать: удельный расход воздуха, кратность циркуляции пульпы, подаваемой па охлаждение, геометрические размеры охладителей, их число и т.д.

В диссертации приведен пример расчета промышленной системы охлттю'гнл реакционной пульпы с использованием прямоточных струйных ¡шжекг.испгшх аппаратов с управляемым факелом распыла.

!.Резряботэяз нспзя математическая модель, позволяющая определить услогнл стабнлпзсщт температурного режима процесса разложения стаглогсго кепцэгггрзга, используя воздушное охлаждение рецирку-дчруг-яЛ пульпы в ¡п. .гаточтих струйных инжекциошшх аппаратах с управляемые ¡акелсм распыла (при колебаниях нагрузки по апатитовому концентрату) и рабочую область очистки воздуха, охлаждающего реакционную пульпу, от сседннегшй фтора.

2.Впервые установлены количестпешйго взаимосвязи меаду температурой разложепия апатитового концентрата в реакторе, церепадом температуры в инжекторе прямоточного.струйного аппарата с управляемым факелом рзспылз, уделышм расходом воздуха (на тонну перерабатываемого апатитового концентрата) и кратность» циркуляции пульпы.

3.Рассчитайте по предложенной модели температурные профили (система горячая вода-воздух), а-также кривые охлаждения для прямоточных струйных, инжекциошшх аппаратов вполне удовлетворительно согласуются с экспериментальными, полученными на опнтно-промыялен-ном стенде (среднее квадратичное отклонение рассчитанных данных от экспериментальных не превышает 10%).

4.Разработаны прямоточные струна ф&екцисйпше аппараты с управляемым фзквлом распыла. Опытный-промшлетшй образец аппарата нового поколения ИС1ЩТШ1 в прогшилзщшх условиях . (система горячая

, ^да-воодух). : _

5.Разработана методика расчета процесса охлаждения реакционной пульпы производства &IK с нспользовайибы прямоточлого струйного «ш-¿ошаюшйго аппарате с управляемым факелом распыла.'

6.результат исслодаваний переданы в ГИПРОХШ для проектирования .. систем охлааденвд реакционной пульт!, производства ЭФК (при коле-

б.айийг ■ Яв?рузкн -по апатитовому концентрату) с использованием пря-иотстда струйных инфекционных araiapiaTOB с управляемым факелом раепцла,'-/. ' .

i. -Цсновшэ положения диссертационной работы опубликовав в сле-дувщи работа*:

l.ÉscnaiOB AJB., Воронцов A.M.. Зотов Е.Б. Ыасатабний переход труб-• чйгнх .реиетороз шйокцконНОга типаУ/К Всес. конф. "Химреактор-10"/

Таз.Докл.- Тальнтга, 1S89.- 4.1- С.159-162. .¡г.ЗотоВ'Й.Б., Беспалов A.B. Испытания лекционного аппарата нового ' типа' дня улавливания пршншлзгаюй шли// "Проблемы экологии и ресурсосбережения "Зкоресуро-tV Тез. докл. >шучно-тоюшческой кон'. фербнцни - Черновцы, i9?í»- С.71-72.

3.Зотов EiБ., Беспалов A.Ii. Ыежфазцый теплообмен в йнжекциошюм аппарате // Тр. Мвкдународгой (¿кола-семинара "Кинетическая теория . процессов переноса при испарении и конденсации", ИТЙО АН БССР, Ыияск, 1-09Í '■ - С.91-92. "... 4.Зотов Ё.Б. , Беспалов A.B. Охлаждение- реакционной пульпы и струйном скоростном аппарате инжекционного типа // XI Всес. конф. "Хймреактор-II"/ Тез.докл.-Харьков,' 1992.-Ч.1.- с.120-124. Б,Зотов Ё.Б.., Беспелов A.B. Состояние производства дагидратной.ЭФК с применением струйкой тзхники-М., 1992.- 8 с.- Дап. в ВИНИТИ -16.04.1992 г. N1295-92 Деп. б.Авт. свил:.* 1634325 (СССР). МКИ5, ВО IB 1./30, 1/34, - Форсунка. / Беспал'ов A.B.. Колганова Т.Г., Зотов Е.Б., и др.

• : • ' ' , r*Y •