|
|
| Производство кальцинированной соды |
|
вежий рассол, прежде всего, используют для поглощения аммиака из выхлопных газов. Около 75-80% рассола поступает из напорного бака 3 в промыватель воздуха фильтров (ПВФЛ) 4, где поглощается аммиак из воздуха, проходящего через фильтрующую ткань вакуум-фильтров и содержащего примерно 0,5-1% NH3. После ПВФЛ рассол идет во второй промыватель газа колонн (ПГКЛ-2) 7, где поглощается аммиак из отходящих газов отделения карбонизации, содержащих до 10% NH3. Остальные 20-25% свежего очищенного рассола из напорного бака 3 поступают в промыватель газа абсорбции (ПГАБ) 1, где поглощается аммиак из отходящих газов отделения абсорбции, содержащих до 5% NH3. Попутно поглощается некоторое количество углекислоты, содержащейся в выхлопных газах. Газ из ПВФЛ поступает на вакуум-насос 5, создающий разрежение на вакуум-фильтрах, и выбрасывается в атмосфер. Газ из ПГАБ также поступает на вакуум-насос 2. Он содержит не менее 75% СО2, поэтому вакуум-насос передает его на смешение с углекислым газом содовых печей и затем на-карбонизацию. Выхлопные газы из ПГКЛ-2выбрасывают в атмосферу. Рис.8. Типовая технологическая схема отделения абсорбции:1-промыватель газа абсорбции; 2,5-вакуум-насосы; 3-напорный бак; 4-промыватель воздуха фильтров; 6-холодильник газа дистилляции; 7-второй промыватель газа колонн; 8-сепаратор-брызгоуловитель; 9 - сборник амминизированного рассола; 10, 12-оросительные холодильники; 11-постамент (резервуар); 13-второй абсорбер; 14-первый абсорберРассол после промывки выхлопных газов из ПГКЛ-2 и ПГАБ поступает на основную операцию -- поглощение аммиака из газа дистилляции, осуществ-ляемое в две сту-пени -- в первом абсорбере (АБ-1) 14 и во втором абсорбере (АБ-2) 13. Две ступени абсорбции вызываются не-обходимостью в промежуточном охлаждении рассола, нагревающегося от растворения и взаимодействия NH3 и СО2 и от конденсации водяного пара, поступающего с газом дистилляции, После первого абсорбера рассол, нагретый до температуры 60-- 65° С, охлаждают до 28-32° С в оросительном холодильнике 12, после чего он по-ступает во второй абсорбер, где также нагревается при-мерно до 65° С и поэтому прежде, чем поступить в сбор-ник аммонизированного рассола (САР) 9, вторично охлаждается в оросительном холодильнике 10. Чтобы обеспечить самотек рассола на оросительный холодиль-ник, второй абсорбер и стоящие на нем аппараты распо-ложены на постаменте -- резервуаре 11.Газ из отделения дистилляции сначала охлаждается и осушается в холодильнике газа дистилляции (ХГДС) 6 охлаждающей водой и затем, пройдя сепаратор - брызгоуловитель 8, противотоком к рассолу проходит последо-вательно второй и первый абсорберы, где аммиак погло-щается почти целиком. Вместе с аммиаком из газа поглощается большая часть углекислоты. Непоглотившиеся газы идут в ПГАБ (1). При охлаждении газа дис-тилляции в ХГДС водяные пары конденсируются, обра-зуя конденсат, содержащий до 150--200 н. д. аммиака и углекислоту. Аммиак из таких жидкостей, называемых «слабыми», регенерируют на отдельной установке. Полу-чаемый при этом газ, содержащий NН3, CO2 и Н2О и охлажденный до 58--60° С, поступает обычно в первый абсорбер.Карбонизация аммонизированного рассолаПроцесс карбонизации (насыщения аммонизированного рас-сола диоксидом углерода), в результате которого образуется гидрокарбонат натрия, является основным процессом содового производства. В отделении карбонизации получают заданное количество содержащей гидрокарбонат натрия суспензии в виде непрерывного материального потока, передаваемого в отделение. Качество суспензии определяется качеством содержащегося в ней продукта-- гидрокарбоната натрия. Очень часто о каче-стве гидрокарбоната натрия судят по его фракционному составу. Определяющей оценкой качества суспензии является содержание остаточной влаги в гидрокарбонате натрия, полученном фильтрацией этой суспензии в стандартных условиях. Оценку работы карбонизационной колонны можно дать, используя безразмерный технический критерий оптимальности:И = хс хссвяз(4.2-0.lщс)хс -расход суспензии, выходящей из карбонизационной колонны, м3/с;хссвяз - концентрация связанного аммиака в осветленной части суспензии, н.д.;щс - содержание остаточной влаги в гидрокарбонате натрия, %.Чем выше производительность по гидрокарбонатy натрия и меньше остаточная влага в продукте, тем лучше работает карбонизационная колонна, т. е. необходимо стремиться к увеличению абсолютного значения критерия оп-тимальности.В результате процесса карбонизации из раствора в осадок выпадает гидрокарбонат натрия, образующийся по реакцииNaCl + NH3 + СО2 + Н2О - NaHCO3 + NH4C1.Эта реакция характеризует только конечный результат вза-имодействия хлорида натрия и гидрокарбоната аммония. В дей-ствительности процесс карбонизации протекает гораздо слож-нее, и его механизм до настоящего времени окончательно не выяснен.Процесс карбонизации ведут ступенчато. Вначале аммонизи-рованный рассол обрабатывают газом известковых печей в колонне предварительной карбонизации (КЛИК), затем в пер-вом промывателе газа колонн (ПГКЛ-1)-- газами, отходящими из осадительных колонн, и, наконец, -- в осадительных колоннах (КЛ),в нижнюю часть которых вводят смешанный газ (65--75 % СО2), а в среднюю часть --газ известково-обжигательных пе-чей.На первой стадии карбонизации большая часть диоксида углерода связывается в карбамат аммония2NH3 + СО3 > NH2COONH4, который затем гидролизуетсяNH2COONH4 + Н2О - NH4HCO3+NH3,с образованием пересыщенного по НСОз- раствора. Затем из пересыщенного раствора кристал-лизуется гидрокарбонат натрия, образующийся по реакцииNH4HCO3+ NaCl - NaHCO3 + NH4Cl.Процесс насыщения аммонизированного рассола диоксидом углерода является экзотермическим. Выделяющееся тепло реакции в конечной стадии процесса необходимо отвести, чтобы обеспечить необходимые степени карбонизации раствора и утилизации (использования) натрия.Температурный режим карбонизаци-онной колонны значительно влияет на процесс образования кри-сталлов гидрокарбоната натрия. Для получения крупных кри-сталлов гидрокарбоната натрия правильной формы, которые не забивают фильтрующую поверхность вакуум-фильтров и мало-растворимы в процессе фильтрации, необходимо поддерживать сравнительно высокую температуру (60--72 °С) в зоне образова-ния и в начальный период роста кристаллов. В процессе даль-нейшего роста кристаллов температура уже не оказывает суще-ственного влияния на их размер. Процесс кристаллизации начинается с образования зароды-шей в виде очень мелких кристалликов гидрокарбоната натрия, из которых при поддержании нормального технологического ре-жима образуются кристаллы в форме коротких цилиндров -- «бочки». При ухудшении процесса кристаллизации образуются кристаллы, имеющие форму длинных цилиндров и склонные к образованию сростков в виде «снопов» (друзы). В этом слу-чае выделяется большое количество мелочи в виде игольчатых кристаллов и бесформенных обломков. Такие кристаллы при фильтрации уплотняются и удерживают в образовавшихся мелких ячейках много влаги, т. е. увеличивается содержание остаточной влаги в гидрокарбонате натрия.Технологическая схема отделения карбонизацииАммонизированный рассол из сборника аммонизированного рассола (САР) поступает в колонну предварительной карбони-зации (КЛПК), в которую подается также газ известковых пе-чей, содержащий 32--36 % (об.) СО2 при обжиге мела и 38--40% (об.) СО2 при обжиге известняка. Из КЛПК жидкость при температуре 42-46°С направляется в первый промыватель газа колонн (ПГКЛ-1). Сюда же поступает газ из КЛПК и осадительных колонн. В ПГКЛ-1улавливается аммиак, отдутый карбонизующим газом из КЛПК.За время прохождения жидкости через ПГКЛ-1 ее темпера-тура повышается на 5--8°С. Для дополнительного охлаждения жидкости после ПГКЛ-1 предусматривается теплообменник, откуда жидкость поступает в осадительную карбонизационную колонну. В нижнюю часть колонны подается смешанный газ (первый ввод), содержащий диоксид углерода 70-80% (об.), а в среднюю часть -- газ известковых печей (второй ввод). Газ из осадителной карбонизационной колонны направляется в ПГКЛ-1, а суспензия--в отделение фильтрации.Карбонизационные колонны работают сериями, чтобы обес-печить непрерывность потока суспензии, направляемого в от-деление фильтрации. Наибольшее распространение получили се-рии, состоящие из четырех карбонизационных колонн, из кото-рых три работают в качестве осадительных, а одна -- колонна предварительной карбонизации.Аппаратура отделения карбонизацииКарбонизационная колонна КЛ. Она яв-ляется основным аппа-ратом отделения карбо-низации. КЛ представ-ляет собой цилиндрическую пусто-телую колонну диамет-ром до 3 и высотой до 27 м, состоящую из ря-да чугунных бочек или царг. Сверху через штуцер 5 и колонну по-ступает из ПГКЛ-1 подлежащий карбони-зации раствор, а снизу через штуцер 2 и в се-редине через штуцер 9-- углекислый газ. При работе колонна за-полнена раствором до определенного постоян-ного уровня. Рис.9. Карбонизационная колонна (диаметром 2680 мм):1-бочка-база; 2-штуцер для входа газа;3-холодильная бочка;4-абсорбционная бочка;5-штуцеры для входа жидкости;6-сепарационные бочкм;7-штуцеры для выхода газа;8-барботажная колонна;9-штуцер для входа газа;10-штуцер для выхода суспензии. Осуществлению принципа противотока может препят-ствовать продольное перемешивание жидкости газом по высоте колонны. Чтобы это перемешивание свести к минимуму, между отдельными бочками 4 колонны устанавливают пассеты, или барботажные тарел-ки 8.Тарелка состоит из днища 2 и перекрыва-ющего его колпака 1. Барботажные тарелки пре-пятствуют продольному перемешиванию жидкости в ко-лоне и обеспечивают равномерное распределение газа по сечению колонны и способствуют увеличению по-верхности контакта между газом и жидкостью. В верхней части колонны установлены две пустые сепарационные бочки 6, предназначенные для отделения увлекаемых газом брызг жидкости и имеющие водомерные стекла для наблюдения за уровнем жидкости в колонне. Сверху колонна закрыта крышкой, на которой находится штуцер 7 для выхода газа и для установки предохранительного клапана. В основе карбонизационной колонны установлена бочка-база 1 со сферическим днищем и штуцерами 10 и 2, через которые выводится суспензия бикарбоната натрия и подается компрессором смешанный газ (1-го ввода).Бочки и барботажные тарелки колонны изготавливают из чугуна. Тонкостенные трубки в холодильных бочках толщиной 6мм делают из углеродистой стали или из специального чугуна, содержащего 0,5% Ni,0,4% Mn,3,3% C и 0,4% Cr. Фильтрация суспензии бикарбоната натрияВ отделении фильтрации осуществляют процесс раз-деления выходящей из карбонизационных колонн бикарбонатной суспензии на твердую и жидкую фазы. Твердая фаза-бикарбонат натрия -- должен быть не только от-делен от маточной жидкости, но и тщательно промыт. При промывке маточная жидкость, задержавшаяся меж-ду кристаллами бикарбоната, вытесняется водой, что снижает содержание хлоридов и углеаммонийных солей в отфильтрованном осадке. Для уменьшения влажности отфильтрованный бикарбонат дополнительно отжинают на фильтре.Суспензии разделяют на твердую и жидкую фазы при помощи пористых перегородок, которыми служат шер-стяная, хлопчатобумажная и стеклянная ткань, слой пес-ка, гравия или кокса, пористая керамика и пр. Фильтрую-щей перегородкой является не только сама перегородка, но и находящийся на ней слой осадка. Поэтому по мере увеличения слоя осадка сопротивление прохождению жидкости возрастает пропорционально увеличению тол-щины слоя, пли, иначе говоря, пропорционально объему профильтрованной суспензии.В содовой промышленности наиболее распространен способ фильтрации под разрежением. В этом случае дав-ление над фильтрующей перегородкой равно атмосферно-му. При сохранении постоянства давлений над фильтрую-щей перегородкой и под ней скорость фильтрации, т. е. объем жидкости, проходящий через фильтрующую по-верхность в единицу времени, непрерывно уменьшается, так как в процессе фильтрации толщина осадка на филь-трующей перегородке все время возрастает, следователь-но, увеличивается ее сопротивление.Полученные при фильтрации осадки делятся по своим свойствам на сжимаемые, у которых рыхлая структура частиц под влиянием давления деформируется с умень-шением размера пор и объема осадка, и несжимаемые, у которых размер пор между частицами, объем и порис-тость осадка в процессе фильтрации практически не из-меняются. К первой группе осадков относятся аморфные и коллоидные, ко второй -- осадки, имеющие кристалли-ческую структуру. Осадки бикарбоната натрия относятся ко второй группе.На содовых заводах для разделения суспензии бикар-боната натрия применяют вращающиеся барабанные ва-куум-фильтры, работающие под разрежением. Нормаль-ная работа вакуум-фильтров в значительной степени за-висит от размеров кристаллов бикарбоната натрия, поступающих на фильтрацию.Технологическая схема отделения фильтрацииСуспензия бикарбоната натрия из мерников карбонизационных колонн поступает в коллектор 2, распределяющий ее по отдельным фильтрам. Из коллектора 2 суспензия самотеком подается в корыто 9 вакуум-фильтра, имеющее мешалку 1. Фильтрующий барабан 7 примерно на 1/3 погружен в суспензию NaHCO3, находящуюся в корыте 9. Для нормальной работы фильтра важно, чтобы высота погружения фильтрующего барабана в суспензию оставалась неизменной. Избыток суспензии из корыта 9 непрерывно через перелив перетекает в сборник 16 с мешалкой. Из сборника 16 насос 15 возвращает суспензию в коллектор2. Качающаяся мешалка 1 не позволяет частицам NaHCO3 оседать на дно корыта 9. Через фильтрующую ткань под влиянием вакуума внутрь барабана проходят жидкость, промывная вода и воздух.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
|
|
|
|
© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент. |
|
|
