МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЖЕЛТОГО ФОСФОРА

Аннотация. Проект модернизации разработал проектно-конструкторский отдел ЖФ ТОО «Казфосфат» (НДФЗ)) целью совершенствования желтого фосфора.

Ключевые слова: Желтый фосфор, фосфоросодержащего шлам, АСУТП.

Вступительная часть:

После возгонки фосфора в руднотермической печи восстановленный фосфор в виде перегретых паров в составе печных газов поступает на электрофильтра для очистки газа от пыли, очищенный газ с температурой 250-300 С поступает в отделение конденсации фосфора. Отделение конденсации фосфора состоит из 2-х ступеней конденсации, на I ступени конденсации улавливается до 98 % фосфора. Первая ступень конденсации состоит из орошаемого горячего газохода (4 водяных форсунки), скруббера с 5-ю водяными форсунками внутреннего орошения факельного типа расположенными на разных уровнях. Температура печного газа за счет орошения водой снижается в I ступени до 50-60 С. Вторая ступень конденсации состоит из скруббера с 7-ю водяными форсунками внутреннего орошения факельного типа, расположенных на разных уровнях от отм.16,4м до 25,0м. Температура печного газа снижается до 40-50 С. После конденсации печной газ идет на свечу сгорания. В состав печного газа входят: Р4, Р2О5, СО, РН3, НF, Н2S, азот, пыль. При существующей схеме выброс фосфора на свече сгорания в виде соединений фосфора составляет 2 г/м3.

После реконструкции (установок теплообменников захолаживания) фосфоросодержащая вода с фосфоросборников поз.Е2044 попадая в теплообменник захолаживается охлаждается до 30 С, затем идет на форсунки орошения и опять попадает в фосфоросборник.

Предлагаемая схема позволит за счет снижения температуры конденсационной воды во 2 ступени конденсации повысить степень конденсации паров фосфора, и уменьшить выбросы фосфора на свече сгорания в виде соединений фосфора до 0,2 г/м3. Параллельно с улучшением экологической обстановки (уменьшение вредных примесей в виде фосфора в печном газе) данное мероприятие предполагает снижение себестоимости фосфора за счет дополнительного извлечения фосфора до 8,74 тонн фосфора в месяц с одной печи.

Холодный конденсатор - полый скруббер, орошаемый водой с помощью семи форсунок, расположенных по его высоте. Печной газ поступает в нижнюю часть холодного конденсатора и противотоком контактирует с охлаждающей водой, подаваемой из сборника поз. Е2044 насосами поз. Н2062. После реконструкции фосфоросодержащая вода от насосов поз.Н2062 поступает на установку захолаживания конденсационной воды, а затем на форсунки холодного конденсатора поз.К2043. Установка состоит из одного вертикального кожухотрубного конденсатора поз.К2051 Для каждой системы конденсации предусмотрен один теплообменник. В установку фосфоросодержащая вода подается на охлаждение в трубы кожухотрубчатых конденсаторов (теплообменников) поз.К2051 с давлением до 2,5 кгс/см2, температурой 50 С, после теплообменников температура падает до 30 С. Холодоносителем кожухотрубчатых конденсаторов является оборотная вода чистого цикла, которая подается с цеха №19 по отдельной линии с давлением до 2,8 кгс/см2 и температурой не выше 25 С в межтрубное пространство. Во время ремонта установки захолаживания конденсационной воды необходимо переключиться на старую проектную схему подачи воды в форсунки. Для продувки межтрубного пространства кожухотрубчатого конденсатора поз.К2051 предусмотрена подача пара и слив конденсата. Во время разогрева фосфора в приемниках Е2044 перед перекачкой, при работе установки захолаживания, необходимо закрыть подачу оборотной воды чистого цикла на теплообменниках поз.К2051, и после перекачки фосфора снова открыть.

Основная часть:

Внедрение автоматического управления электропечью (АСУТП) цеха.

С 2010 года внедрена система автоматизированного управления технологическим процессом (АСУ ТП) производства желтого фосфора на рудотермических печах, оборудование и программное обеспечение закупалось в фирме «Honeywell».

Для контроля и регистрации технологических параметров применяются современные интеллектуальные приборы. Система управления предусматривает только локальные схемы.

Для осуществления непрерывного контроля, управления и защиты технологического оборудования, автоматического управления технологическим процессом, безаварийной эксплуатации установленного технологического оборудования и улучшении условий труда, охраны окружающей среды необходимо создание АСУТП цеха.

Внедрение АСУТП позволит повысить технико-экономические показатели производства кислоты, повысит надежность управления процессом, позволит производить самодиагностику аппаратных и программных средств, даст возможность архивировать информацию о состоянии технологических процессов и режимов работы оборудования цеха.

Ориентировочная стоимость проекта 85000 долл. США

Описание технологической схемы подачи фосфоросодержащего шлама на печи.

Проект модернизации разработал проектно-конструкторский отдел ЖФ ТОО «Казфосфат» (НДФЗ).

После перекачки фосфора на склад, он там отстаивается. Образующийся при этом фосфорный шлам дорабатывается, обезваживается, и по заявке подается обратно по шламопроводу в печное отделение в емкости Е1/1,2 объемами 32 м³ с элиптическим днищем и водной рубашкой нагрева изготовленное из нержавеющей стали. Перед подачей фосфорного шлама со склада в печное отделение шламопровод промывается горячей водой. После приема фосшлама в печное отделение, производится повторная промывка шламопровода горячей водой из поз.Е2074. По окончании повторной промывки закрывается задвижка К31, задвижка К32 должна быть закрытой. После приема и промывки производится замер уровня фосфорного шлама в емкостях Е1/1,2 по окончании замера уровней фосфорного шлама закрываются все задвижки в емкостях Е1/1,2.

Подача фосфорного шлама может производиться одновременно на оба отделения по одной печи методом выдавливания, на две печи в одном отделении подача фосшлама не производится. При проведении промывки линии подачи шлама на любую печь насос подачи фосшлама Н2060/1,2 должен быть остановлен, открывается переливная задвижка на емкости Е1/1,2 в сторону емкости Е2071 для сброса давления в Е1/1,2. Линии подачи фосшлама на которые подавался фосшлам также ставятся на промывку. Промывка линии фосшлама снизу вверх производится насосом поз.Н2060/3 и сливается в емкость поз.Е2042/1,2. Промывка линии фосшлама сверху вниз производится в исключительных случаях с емкости поз.Е6 вода сливается через переливную трубу в емкость поз.2071. Для приготовления горячей воды для рубашек емкостей поз.Е1/1,2, промывки линии подачи фосфорного шлама на печи имеются емкости поз.Е6 и поз.Е2059, за счет подачи острого пара вода в емкостях нагревается и постоянно поддерживается 70-95 ⁰С Подача фосфорного шлама на печи осуществляется следующим способом: нагретая вода до 80 ⁰С в емкости Е2059 одним из насосов Н2060/1,2 подается в емкость поз.Е1/1,2 с давлением 1,5-2,0 кгс/см², по мере увеличения давления до 2,0 кгс/см² в емкости поз.Е1/1,2 шлам попадает в опущенный до низа емкости патрубок и под действием давления выдавливается через расходомер типа «КРОУН» в печь. «КРОУН» предназначен для определения плотности, температуры, расхода фосфорного шлама, подаваемого в печь. При подаче фосфорного шлама в печь переливная труба в сторону емкости поз.Е2071 и все задвижки в емкости поз.Е1/1,2 должны быть закрыты. Открыть все задвижки на линии подачи фосфорного шлама в печь. После окончания подачи фосфорного шлама в печь линия должна обязательно промыта.

Модернизация охлаждения фурм, дюз, шлаббов.

Проект модернизации разработал проектно-конструкторский отдел ЖФ ТОО «Казфосфат» (НДФЗ).

После модернизации на электропечах была установлена система охлаждения дюз, фурм, гидротычек, имеющая свой отдельный оборот воды, она находится на отметке 7,8 м. между электропечами возле помещения теплообменников поз.Т2020. Циркуляция умягченной воды происходит по следующей схеме: вода с бака поз.Е2 емкостью 5 м³, объем заполнения которой 60-70 %, насосом поз.Н1/1 или Н1/2 под давлением 6-7 кгс/см² подается в теплообменник поз.Т1, затем в Т2, после теплообменника вода поступает раздельно на фурмы, дюзы, гидротычки. Вентиля на подачу воды находятся на отм.7,8м площадке слива шлака, вода со сливных коллекторов фурм, дюз, гидротычек печей попадает обратно в бак поз.Е2.

Основной коллектор подачи и слива оборотной воды чистого цикла для системы охлаждения фурм и дюз находится на отметке 22,2 м, входной коллектор находится на отм.7,8 м со стороны печей №5,6,7,8. Вода с основного коллектора поступает на отм.7,8 м на теплообменники Т1 и Т2 для охлаждения умягченной воды на фурмы, дюзы, гидротычки. В случае отсутствия воды чистого цикла с данного коллектора предусмотрена резервная линия с помещения теплообменников поз.Т2020 на отм.7,8 м. Температура воды на сливе с фурм и дюз не должна превышать 50 ⁰С.

При аварийной остановке насосов поз.Н1/1,2 предусмотрена подпитка системы производственной водой, задвижка находится на отм.15,4 м возле ЦПУ-1,2. Слив воды с бака поз.Е2 во время ремонта системы производится в поддон печи.

Эффективность охлаждения фурм, дюз на электропечах контролируется по мнемосхеме «Охлаждение фурм и дюз» на ЦПУ. Кроме того, при отсутствии протоков на сливе с фурм, дюз печь отключается.

На печах при падении уровня воды в баке поз. Е-2 более 50 л/мин печь автоматически отключается.

При снижении давления воды на фурмы дюзы ниже 2 кгс/см² включается световая, звуковая сигнализация на ЦПУ и отключается печь.

Шлак из шлаковой летки сливается на водоохлаждаемый вкладыш (шлаб), установленный на нижней внутренней части фурмы и далее по шлаковому желобу попадает в грануляционный желоб. Для уменьшения износа конца шлакового желоба на ней устанавливается другой водоохлаждаемый шлаб. На охлаждение леточных шлабов подается вода чистого цикла под давлением не менее 4 кгс/см², слив производится в оборотную воду чистого цикла.

Контроль за давлением подачи воды на шлабы производится по манометрам. Температура воды на сливе со шлабов, установленных на фурмы выведена на ЦПУ/1,2. при превышении температуры выше 45°С срабатывает световая, звуковая сигнализации.

За счет модернизации увеличился межремонтный пробег электропечей, уменьшился износ стеновых и окололеточных блоков.

Заключение:

Особенностью производства желтого фосфора является применение электропечей мощностью 72 MB-А.

Схема производства желтого фосфора включает: прием исходного сырья ( фосфорита, кварцита, кокса), операции по его складированию в штабели, термическую подготовку руды, приготовление шихты, восстановление фосфата в электропечах, очистку отходящего из печи газа и конденсацию из него паров фосфора, подачу готового продукта на склад.

Список литературы:

1. «Технология фосфора» - под редакцией профессоров Ершова В.А., Пименова С.Д.
2. «Электротермия фосфора» - под редакцией профессоров Ершова В.А., Пименова С.Д.
3. Разработки проектов модернизации проектно-конструкторским отделом ЖФ ТОО «Казфосфат» (НДФЗ).
4. Технологический регламент НДФЗ.