ENGINEERING SOLUTIONS FOR DEVELOPING THE STRUCTURE OF A COOLING-HYDRATION TOWER IN THE PRODUCTION OF THERMAL PHOSPHORIC ACID

Аннотация

В последние годы в связи со значительным подорожанием стоимости энергоресурсов практически во всех странах пересматриваются концепции инновационно-индустриального развития. Большинство  продукции оказалась энергоемкой и поэтому нерентабельной, по той причине, что сейчас приоритетным требованием к любому производству являются низкие энергозатраты.

Для Казахстана эта проблема усугубляется и недостаточностью водных ресурсов, что требует максимального снижения потребления основного теплоносителя – воды для проведения технологических, энергетических и экологических процессов.

Снижение материалоемкости оборудования также является существенным фактором инновационного преобразования промышленных предприятий, т.к. для выпуска любого материала затрачивается определенное количество энергии и воды.

В настоящее время существует множество конструктивных решений контактных аппаратов. Однако проведенный анализ показывает, что имеется достаточно обширное поле деятельности для их усовершенствования. Так многие из них обладают следующими недостатками: большие габаритные размеры; неравномерное распределение газа и жидкости по сечению и объему контактной зоны; высокое гидравлическое сопротивление; высокие эксплуатационные и капитальные затраты; невозможность работы с газами, имеющие твердые примеси.

Анализ конструкции и параметров работы  башни охлаждения-гидратации в производстве термической фосфорной кислоты позволил выявить недостатки и предложить инженерные решения по ее модернизации. Для этого предложено выполнить насадку в виде слоев кольцевых труб, регулярно расположенных в сечении и по высоте контактной зоны. Нечетные и четные слои  регулярной насадки присоединены к коллекторам, расположенным вне корпуса аппарата во взаимно перпендикулярных плоскостях. Это позволяет организовать чередование подачи холодного теплоносителя в нечетных и четных слоях за счет его подачи через коллекторы, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях. При этом достигается ввод большего количества холодного теплоносителя на меньшей высоте насадочного слоя.

Предложены уравнения для расчета гидравлического сопротивления при движении теплоносителя в трубах и при внешнем обтекании трубчатого пучка, скорости и степени абсорбции. По предложенным уравнениям и данным технологического регламента рассчитаны показатели абсорбции фосфорного ангидрида (Р₂О₅), показавшие высокие значения. Это связано с возможностью достижения режима одновременного вихреобразования в работе аппарата с регулярной кольцевой трубчатой насадкой, характеризующегося высокоразвитой межфазной поверхностью.