Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Сырье для получения фосфорных удобрений, требования к качеству сырья. Методы обогащения и переработки сырья.





1.1.

Сырье для получения фосфорных удобрений, требования к качеству сырья. Методы обогащения и переработки сырья.

В земной коре 0,12% Р =2,5*10в10млн.т. В простом виде не встречается, но встречается в виде минералов в основном апатитовой группы Са3(РО4)2*CаХ2, Х=F,CI,OH Ca10P6O24F2=Ca5(PO4)3F Ca10P5Co23(OH)3-карбонат апатит Са10Р5СО23F(OH)3-фтор карбонат апатит Са10Р5,2С0,8О23,2F1.6(OH)11-франколит.CaF(PO4)3 наиболее распространен и термически устойчив. Крупнейшее месторождение - Хибинское (Кольский п-ов) в СССР, Каратау Вязкокамское. Основное составляющее апатитовых руд Ca5F(PO4)3 – 40%, примеси в Хибинском апатите – нефелин (Na,K)2O*Al2O3*2SiO2 – 40%, NaFeSiO2-8%(эгирин), CaTiSiO5 – 5% (сфен), FeTiO3, Fe3O4 – 3% (титан магнетит. Содержание оксидов Fe в руде лимитируется (не>8% от P2O5) т. к. происходит переход P из усвояемой формы в неусвояемую. Природная руда подвергается обогащению. Н/б применение получили фосфоритные руды. Они образуются в результате осаждения P из морской воды.

1. Увеличение содержания полезных компанентов, уменьшение содержания примесей первичное обогащение осуществляется методом промывки водой, при этом отделяются пески. Затем дробление и вторичное обогащение – флотацией. В качестве флотореагентов используют пенообразователи - жирные кислоты и их соли, добавка керосин, депрессор – жидкое стекло. При обогащении нельзя получить руду с сод. P2O5- >28%. Требования к сырью: карбонатные примеси явл-ся вредными и ухудшают кач-во продукции и оксиды мет не > 10-12% по P2O5, соед. Mg 8% т.к. образуются кислые соли.

2. Эл/м и Эл/статич методы обогащения – при трении они заряжаются, за счет различной диэлектрической проницаемости разделяются в электростатических сепараторах.

3.Термический метод основан на нагревании до 900-1000°С при этом происходит разложение карбонатов, перекристаллизация оксидов Fe с уменьшением их вредного влияния. При нагревании руд улучшаются фл свойства

4.Химический метод основан на обработке сл растворами минеральных кислот с целью удаления Ca и Mg.

Основным промышленным методом явл флотация с получением флот концентрата.

P в рудах находится в неусвояемой форме следовательно нужна обработка. Сущ-т следующие методы:

-механическая активация руд при тонком измельчении с получением фосфоритной муки

-термические: 1.высокотемпературное восстановление C с получением Р4

2.гидротермическое обесфторивание водяным паром t=1400-1500°C

Ca5F(PO4)3+H2O-Ca5(OH)(PO4)+HF

3.спекание природных фосфатов со щелочными добавками (содой) с получением термофосфатов для производства обесфторенных фосфатов

-кислотные основаны на обработке мин кислотами

Ca3F(PO4)3+H2SO4(HNO3,HCl)-CaSO4+3H3PO4+HF

1.2.

Теоретические и технология производства фосфора и термической фосфорной кислоты. Технологические схемы. Устройство основного оборудования.

Производство ТФК.

Произв-во основано на окислении элементарного фосфора с последующей гидротацией.

Р4 + 5О2 = P4O10 + Q

P4O10 + H2O = 4H3PO4 +Q

1. сжигание элементарного фосфора

2. гидротация

3. конденсация H3PO4

Процесс гидротации фосфорного ангидрида осуществляется по месту разрыва мостиковой связи Р-О-Р. Сначала образуются парообразные кислоты, которые потом можно сконденсировать.

Для получения ТФК используют аппараты типа башень.

Пр-во ТФК можно осуществить двумя способами:

 

1.3.

1.4.

Технологическая схема.

Дигидратный способ получения.

Исходное сырье апатитовый концентрат с диаметром частиц 0,15-0,16 мм. в бункер на дозатор и в экстрактор + раствор разбавления (часть ФК + 1ч. промывной фильтрат) Время пребывания в экстракторе 4-6 ч. Для регулирования Т пульпа из последней камеры погружным насосом в вакуум – испаритель, где поддерживается разряжение 10 – 20 кПа. Суспензия вскипает и происходит остаточное испарение воды; охлажденная суспензия в первую зону экстрактора (Т регулируется и вводим затравку); кратность циркуляции 6-8. Паровая фаза через брызгоуловитель, через конденсатор и вакуум – насос. Большая часть суспензии циркулирует, оставшаяся часть в карусельный вакуум – фильтр.

В 1-й зоне Ф-1 – часть на склад, а часть на разбавление.

Ф-2 – в виде раствора разбавления.

Ф-3, Ф-4 на промывку. Окончательная промывка водой. После этого лотки опрокидываются на транспортер и в отвал, а фильтрат в цикл.

Ф-1 – продукционная ФК.

28-32% H3PO4; 1,8-2,8% SO3; 0,3-0,5%Fe(H2PO4); 1,7-2%F

Коэффициент разложения природных фосфатов98-98,5%; коэф отмывки 99%

Квых=97%

На 1т ФК (по Р2О5.) получается4,27т. CaSO4 *2Н2О

 

1.6.

Получение аммофоса

Сырье-ЭФК и аммиак.В зав-ти от кол-ва NH3 можно получить моноаммонийфосфат(МАФ),диаммонийфосфат(ДАФ),триаммонийфосфат(ТАФ).

ТАФ-наиб. конц. и наиб. благоприятное соотношение питат. элементов,но термич.неустойчив.ДАФ-наиб. растворим.МАФ-наиб.устойчив,но неблагоприятное соотношение питат. элементов.Поэтому выпускают ам-с(90%-ТАФ,10%-ДАФ).

ЭФК содержит примеси:H3PO4,H2SO4,H2SiF6,Fe(H2PO4)3,Al(H2PO4)3,Mg(H2PO4)2 и тд.Протек.реакции:H3PO4+NH3=NH4H2PO4;H3PO4+2NH3=(NH4)2HPO4;H2SO4+2NH3=(NH4)2SO4;H2SiF6+2NH3=(NH4)2SiF6;Fe(H2PO4)3+NH3=FeNH4(HPO4)2+NH4H2PO4;Fe(H2PO4)3+NH3=FePO4+2NH4H2PO4 и тд.Будет образов. смесь солей в аммофосе.

pH=4 для реакции образов.МАФ,а нейтрализ. ведут до pH=5.5.В процессе нейтрал. образов.растворимые и нераствор. в воде соед.,поэт. в зав-ти от состава ЭФК и ее конц. может образ-щаяся суспензия загустевать и терять текучесть.Поэт.промыш.сп.получ.аммофоса отлич.поконц.ЭФК.Если исп.упар.ЭФК,то процесс сост.из стадий: 1.нейтрализ-я ЭФК аммиаком до мольного соотношения NH3:H3PO4=0,7,2.доаммонизация до соотношения 1,1 в аммонизаторе-грануляторе,3.сушка и классификация.Если исп.неупар.ЭФК,то исп.вакуум выпарной ап-т с послед.высуш.в сушилках.Нейтрал.ведут в ап-тах разного типа в зав-ти от конц. ЭФК:1.емкостные реакторы с мешалкой(рис.1. Дост:простота;недост:выс.металлоемкость,энергия на перемеш.,малая призв-ть)2.скоростной аммонизатор испаритель(САИ, рис.2. ДостРабота:за счет экзот.эф-та сусп.вскип.и поступ. в сепар.часть,где отдел.соковый пар)3.трубчатый реактор(рис.3. Дост: нет перемеш.устр-в,время пребыв.-1сек.,малая металлоемк.,развив.выс.тем-ра,нейтрал.в одну стадию).САИ исп.для неконц.ЭФК(т.к.искл.воз-ть кр-ции),трубчатый-для любой конц.,емкостн-не исп.

Техн.сх.получ.ам-са из неупар.ЭФК(рис.4): 1-напорный бак;2-подогр-ль;3-САИ,4-промеж.сб.,5-насос,6-3х корпусная выпар.уст-ка,7-брызгоул-ль,8-барометр.конден-р,9-сб.баром.конденсата,10-насос,11-сб,12-насос,13-топка,14-БГС,15-элеватор,16-клас-р,17-дробилка,17-охладатель.Сх.примен.,если сырье сод. Mg.

Техн.сх.получ.ам-са из упар.ЭФК(рис.5): 1-бак ЭФК,2-реакторы-нейтрализ.,3-насос, 4-ап-т аммонизатор-гран-р,5-топка,6-бараб.сушилка,7-ковшевый элеватор,8-2хситный грохот,9-дробилка,10-охлад-ль гранул.ам-са,11-скрубберы для очистки отх.газов,12-сб.абс.р-ров,13-цирк.насос,14-циклон.Сейчас замен.емк.р-ры на трубч. и выпуск.ДАФ,т.к.лучше соотн.питат.эл-тов.,но надо уменьш.t сушки(до 70’C) и нейтрал.до pH=7. Компл-е:Соотн.между питат.эл-тами можно менять,вводя 1.ам.селитру (нитроам-с),

2.ам.селитру+KCl(нитроам-ка),3.карбамид(карбоам-с),4.карб-д+KCl(карбоам-ка).В Гомеле компл.уд.получ.по рис.5+в аммон-р-гран-р вводят KCl вместе с ретуром.

Ам-с:50%P2O5, N-12%, F<=1%, H2O<=1%.Аммон-р-гран-р и суш. барабан цилиндр.ап-т с d=4м и L=8 и22 м. соотв-но,устан-ные под углом к горизонту.

 

 

1.7.

1.8.

Экологические проблемы производства H3PO4,фосфорных и комплексных удобрений.

Отходы:

-твердые (фосфогипс-пр-во ЭФК).

-жидкие (промывные и сточные воды, абсорбционные р-ры, кот получаются при сан очистке газовых выбросов)

-газообразные (соед-ния F(HF,SiF4),дымовые газы при грануляции и сушке).

Произ-во комплексных удобрений –неэкологич пр-во.

1. Фосфогипс.

Ca5F(PO4)3+5H2SO4→CaSO4*nH2O+3H3PO4+HF.

Апатитовый концентрат:1.6 т ф-са на 1 т ап-та.

Фосфориты:6.5 т ф-са т.к содержание P2O5 меньше =>ув-ся расход сырья на 1 т ФК;также содержит CaCO3, MgCO3,кот перераб в фосфогипс.

ГХЗ: ежегодно около 1 млн т ф-са.Он складируется в отвалы.

Методы использования:

1.перераб. в строит мат-лы.

2.в цементной промышленности как регулятор схватывания цемента.

3.в с/х для мелиорации солонцовых почв т.е сод-х малоподвижные ионы щелочных металлов,вводят для увеличения подвижности.

Жидкие: промыв и сточные воды,они содержат серную кислоту, ФК,H2SiF6.Существуют станции нейтрализации на заводах, где нейтрализуют известковым молоком.

H2SO4+Ca(OH)2→CaSO4+2H2O

H3PO4+Ca(OH)2→CaHPO4+2H2O

=>все соед-я образ-т нерастворимые осадки, образ-ся суспензии, прох-т сгущение и подвергаюеся фильтрации.

Осадки могут возвращаться в производство, напр, для получения ЭФК и ПСФ, но в наст время их не перерабатывают, а складируют вместе с фосфогипсом.

Газообраз-е: отходящие газы содержат F.

ПСФ-:конц СК 63-68%, T=120 => степень выделения F в газ фазу 45-50% при складировании и др стадиях.

Перед выбросом в атмосферу необходима очистка (абсорбция водой).

Если конц F > 1-2 г/м3 => поглощение водой с получением H2SiF6, если ‹ 1-2 г – санитарная очистка известковым молоком.

Из F получают:

1.фторпласты(защита от коррозии)

2.стекольная промышленность

3.Na3AlF6 для ↓ T плавления Al2O3

4.фреоны

5.получение HF

Аппараты:

Механический абсорбер, абсорбер типа труба Вентури, пенные абсорберы, абсорберы с плавающей насадкой.

 

 

2.2.

3.1.

3.2.

3.3.

Очистка отходящих газов

Для очистки применяют абс-ные, мембранные и каталитич. методы очистки. Самым эффективным являются каталит. методы.Степень превращения катализатора 98-99%.

Группы пр-сов:

1.Окисление CO, углеводородов до CO2

При применении абс. методов очистки ПДК не соблюдаются. т.е. достичь предел невозможно,т.к. повышен. содержание CO в атмосфере.

2.Серосодержащие соединения(SO2)

3.Очистка от NxOy

Для окисления CO применяют катализаторы, содержащие платину или элементы платиновой группы(Ro,Pd)

Очистка от NxOy: применяют катализаторы,промотированные элементами Pt –ой группы,но часто применяют оксидные катализаторы, кот.состоят из смеси V2O5,W2O5(акт.носитель),Al2O3,MnO(носитель). Происходит восстоновление NO до N2, в качестве восстановителя используют NH3.

Очистка от серосодержащих соединений.

Применяют катализаторы на носителях. Чаще им является Al2O3 так же применяют каолин.Дан. группа катализаторов хар-ся тем, что имеет оксидный состав, состоят из оксидов Ni, Cu, Zn, Mn, Mo.На этих катализаторах происходит очистка от серосодержащих соединений.

В качестве носителя и связующего в Конт. массе исп-т цемент. катализатор отл-ся высокой термич. уст-стью, износоуст-стью и применяют для очистки от CO и оксидов азота и серосодерж. соединений.Эти катализаторы не промотированы.

COS+H2=CH4+2H2S

CS2+H2=CO+H2S

RSH+H2=RH+H2S

ZnO+H2S=ZnS+H2O

ZnO-гранулы(размер таблеток 10-12 мм)

NOx до элем.Ni t=700-8000С

Катализатор-Al-Po восст-т NOx =0,002-0,005%

CH4+0,5O2=CO+2H2

NO2+H2=NO+H2O+Q

2NO+2H2=N2+2H2O+Q

NO2+CO=NO+CO2

2NO+2CO=N2+2CO2

Восст-ие NOx до элем. N2 различными восстановителями на катализаторе (CH4)

3.4.

4.1.

Сырье для пр-ва H2SO4. Получение H2SO4 из H2S.

Сырье: самородная сера; газовая сера; природные сульфиды металлов: Fe, Zn, Cu, Pb, H2S; сульфаты Ca, Fe; отходящие газы в производстве цветных металлов; отработанные кислоты. Наиболее перспективным источником сырья является элементарная сера.

H2S явл. отходом нефтеперерабатывающей промышленности и явл. Ценным сырьем.

Сущность метода состоит в том, что при сжигании H2S образуется H2O и процесс окисления SO2 проводят в их присутствии. Т.к. образуется взрывоопасная смесь c воздухом, то печи снабжены взрывобезопасными мембранными клапанами.

Процесс горения H2S начинается при температуре 260-2800С.

2H2S+3O2=2SO2+2H2O -- H.

Основные стадии:

сжигание → Окисление → конденсация → очистка отх.

NH3 SO2 в SO3 H2SO4 газов

↑ ↓ ↓

H2S H2SO4 атм.

 

+ низкая себестоимость;

- полученная кислота имеет низкую концентрацию 72-74%; низкое качество.

При сжигании H2S при большом K изб. воздуха образуется NO (т. к. H2S содержит HCN).

2HCN+7/2 O2 = 2 NO+H2O+2CO2.

Процесс ведут при небольшом избытке воздуха, т.к. NO не образуется:

2HCN+5/2O2 = N2 +2CO2 +H2O.

Процесс обжига ведется при 10000С. Для обжига используют печи, насадки в кот. жаропрочные, выполненные из кирпича. При отрыве пламени от форсунки не образуется локальная взрывоопасная смесь, т.к. газ поджигается от раскаленной насадки.

Для окисления газов, образующихся при сжигании H2S, используется в основном 2 типа аппаратов:

1.охлаждение газов осуществляется за счет поддува холодного воздуха. Такие контактные аппараты применяют при переработке газов с высокой объемной долей SO2, концентрация SO2 в таких аппаратах =8-10%. Главный недостаток аппаратов явл. то, что после каждой полки увеличивается общий объем газа, что приводит к увеличению гидравлическому сопротивлению. Но, несмотря на это, он имеет широкое применение за счет простоты конструкции, небольшую высоту и массу.

2.Контактные аппараты с U-образными теплообменниками после полок. В качестве охлаждающегося агента в U-образные трубки подается воздух с температурой 230-2500C. При более низкой температуре будет происходить конденсация H2SO4 на поверхности теплообменника, что вызовет коррозию. Такие аппараты применяются в схемах с низкой объемной долей SO2 от 5% об.

Технологическая схема:

 

1’-турбогазодувка;

1-воздушный фильтр;

2-брызгоуловитель масла;

3-вертикальная печь;

4-котел-утилизатор;

5-контактный аппарат;

6-конденсационная башня;

7-сборник кислоты;

8-холодильник;

9-электрофильтр.

Атмосферный неосушенный воздух проходит 1, где очищается от пыли. К 1э подается через 2, где очищается от капель масла и подается в горелку печи, куда подается H2S.

Сжигание H2S первоначально ведут при недостатке воздуха и для более полного сгорания в печь подается вторичный воздух с небольшим избытком. Температура в печи =950-10000С. Концентрация SO2 на выходе 9-10%. После печи газовая смесь подается в 4, где охлаждается до температуры =420-4400С и подается на 1-ю полку КА 5. охлаждение после каждой полки осуществляется за счет поддува холодного газа. Общая степень превращения=97-98%. После КА газовая смесь подается в 6, которая орошается небольшим количеством H2SO4. Температура на входе H2SO4=500C,на выходе=80-900С. Газовая смесь перед 6 охлаждается за счет высокой температуры газов, поступ. на конденсацию.Часть кислоты исп-ся и затем конденс-ся верхней части ап-та за счет охл-я свеж. порциями к-ты. Конденсация происходит с образованием тумана. Его кол-во зависит от t-ры орошаемой к-ты и ее кол-ва.

 

 

2-я схема предусм. перераб. газов с низким сод-ем H2S 7-10%. При этом в схеме исп-ся КА с охл-ем газ. смеси после каждой полки воздухом в U-образ. холод-х.

Для увелич. конц. С.К. в схемах работающих с низ. cод. H2S исп. барбот. конденсаторы. Он футерован диабазовой плиткой и кислото-стойким кирпичом.

В 1-ой камере за счет ↑ t-ры поступ-го газа к-та нагревается и испаряется. Газовая смесь барботирует во 2-й камере, где охл-ся конд-ся H2SO4. Кон-ция к-ты происходит на пов-ти ж. и в объеме, что приводит к образ. тумана. Аналог-й процесс происходит и в 3-й камере. Для отвода тепла в каждую камеру подается вода. За счет исп-я воды происходит отвод тепла. Далее очистка происходит в эл. фильтре. Недост.барабана: высокое гидравл. сопротивление.

 

4.2.


Или суммарная реакция

4FeS2+11O2=2 Fe2O3+8 SO2

При недостатке кислорода происходит:

3FeS2+8O2=Fe3O4+6SO2

Поэтому при обжиге используют избыток кислорода =1,5 – 2,0

Для обжига колчедана применяются печи различных конструкций: механические полочные (многопозовые) печи пылевидного обжига, печи для обжига колчедана в кипящем слое.

Механическая полочная печь

В механических полочных печах обжиг колчедана проводится на нескольких полках (позах), расположенных этажерками друг под другом. Перемешивание и перемещение колчедана с позиции на позицию производится механически с помощью скребковых мешалок.

Температура в печи приблизительно 800 0С, размер колчедана 70-100 мм, концентрация SO2 в газе на выходе 8-9%, концентрация SO3 равна 0.5%, содержание серы в огарке – 2%, интенсивность 225- 250 кг/м3*сутки.

Преимущества аппарата:

- При сжигании колчедана используются крупные куски и, поэтому газ мало запылён и процесс очистки газа упрощается

- В печах ВХЗ в газовую фазу переходит 80-85% селена, при применении других печей – 30-40% селена сорбируется мелкодисперсным огарком.

Недостатки:

Громоздкость

Наличие вращающихся частей, что приводит к частым поломкам

Низкая интенсивность

Низкая концентрация SO2 и высокая SO3

Печь пылевидного обжига

Печь состоит из корпуса цилиндрической формы, установленной под углом в 70. При таком угле достигается максимальное время пребывания колчедана в печи. Мелкодисперсный колчедан с размерами 0,01- 1 мм потоком воздуха распыляется форсункой и сгорает в объёме печи. Т=1100 0С, С(SO2)=15%,С(SO3)=0,1%,С(Se)=1,5%, I=1100 кг/м3*сутки.

Недостатки:

- Высокая запылённость газа (90% огарка уносится с обжиговым газом и поэтому требуется более сложное оборудование для очистки обжигового газа. 10% огарка удаляется из нижней части печи).

- В пылевидную печь необходимо подать колчедан определённого гранулометрического состава. При изменении химического состава колчедана изменяется концентрация SO2 в обжиговом газе, что нарушает технологический режим процесса.

Преимущества:

1) Более высокая интенсивность, чем в печах ВХЗ

2) Высокая концентрация SO2, низкая концентрация SO3

3) Более высокая степень выгорания серы.

 


Печь состоит из форкамеры, зоны кипящего слоя, сепарационного пространства. В зоне кипящего слоя имеется беспровальная газораспределительная решётка.

В форкамере устанавливается провальная газораспределительная решётка и при попадании крупных кусков колчедана и инородных предметов они проваливаются через решётку и выводятся из печи, а мелкодисперсный колчедан потоком воздуха подаётся в зону кипящего слоя.

В зоне кипящего слоя в псевдоожиженном слое состоянии происходит выгорание серы. Для поддержания температурного режима в зоне кипящего слоя вмонтированы теплообменные элементы, внутри которых циркулирует вода и на выходе образуется пар с давлением 4 Мпа.

Число псевдоожижения в печи кипящего слоя для флотационного колчедана составляет 10 – 14.

В зоне кипящего слоя поддерживается Т=800-9000С. При этом достигаются следующие показатели С(SO2)=14%, C(SO3)=0,1 %, I=1800-2000 кг/м3*сутки, содержание серы в огарке меньше 1 %.

Характерной особенностью печи кипящего слоя является высокая степень поглощения оксидов мышьяка огарком. Содержание мышьяка после печей кипящего слоя в газе в 100-200 раз меньше, чем в газе после других печей. Наиболее активно оксиды мышьяка пылят при 7000С.

Достоинство аппарата:

1) Высокая степень выгорания серы

2) Высокая интенсивность обжига

3) Высокая концентрация SO2 и низкая SO3

4) Высокая степень поглощения оксидов мышьяка огарком

Недостатки:

1) Высокая запылённость газа

2) Высокий расход энергии на создание псевдоожиженного слоя

Аппарат КСЦВ (кипящий слой с циклонным возвратом)

В аппаратах КСЦВ после печи установлен циклон, и несгоревший колчедан после циклона возвращается снова в печь. В этой печи скорость подачи воздуха больше, чем скорость уноса частиц колчедана и частично огарок улавливается и возвращается в печь кипящего слоя. Скорость частиц не зависит от гранулометрического состава. I=2500- 3000 кг/м3*сутки.

В печи кипящего слоя за счёт интенсивного перемешивания и высокой линейной скорости процесс обжига происходит в переходной области, в печи пылевидного обжига и ВХЗ процесс идёт в диффузионной области.

Мелкоизмельчённый колчедан (0,01- 3 мм) ленточным транспортёром подаётся в приёмный бункер, откуда поступает через тарельчатый питатель в форкамеру.

Для первоначального пуска печи и её разогрева в печи монтируются специальные горелки, или форсунки посредством чего осуществляется медленный разогрев печи до 7000С. При первоначальном пуске печи в неё загружается огарок или песок. После печи газ поступает в котёл – утилизатор, где необходимо газ очень быстро охладить, т.к. интервале температур 450-6500С интенсивно протекает процесс окисления SO2 в SO3. Время охлаждения газа в котле – утилизаторе составляет 0,3-0,5 сек. Давление пара в котле не ниже 2,5 МПа, т.к. при меньшем давлении температура стенок труб котла будет меньше 2750С, а при этой температуре и более низкой начинается конденсация присутствующей серной кислоты на стенках труб, что чревато интенсивной коррозией. Газ в котле – утилизаторе движется по трубам, а межтрубное пространство поступает вода. В котле газ меняет своё направление на 1800 и за счёт этого он работает как инерционный пылеосадитель. Крупные частицы огарка осаждаются в нижней части и периодически отводятся из котла. Далее газ от огарка очищается в батарейном циклоне. Частицы огарка с размерами меньше 50 мкм не отделяются в циклоне и, для более полной очистки, газ поступает в сухой электрофильтр. Осадительным электродом являются пластины, а коронирующим электродом является нихромовая проволока, натянутая между пластинами.

Газ, проходя между электродами, на которые подаётся высокое напряжение постоянного поля (70-100 кВт), частицы пыли ионизируются и осаждаются на электроде с помощью специальных приспособлений, электроды периодически стряхиваются и осевшая пыль собирается в нижней части фильтра.

Требования к фильтрам:

Температура не более 5000С и не менее 2750С. При температурах выше 5000С происходит деформация пластин электродов. При температуре меньше 2750С конденсируется кислота.

Печное отделение работает под небольшим разряжением, которое создаётся турбогазодувкой контактного отделения.

Утилизация огарка:

- получение чугуна

- использование при получении цемента

- получение пигментов

Мокрая очистка газа.

Газ из пенного отделения поступает на мокрую очистку в промывное отделение. Содержание пыли после сухих электрофильтров не должно превышать 50 – 100 мг/м3. В обжиговом газе также содержаться соединения селена, мышьяка, фтора и др. соединения As, F являются каталитическими ядами. В связи с этим газ необходимо очищать от этих соединений. Мокрая очистка такого газа осуществляется кислотой. Более эффективно бы процесс протекал при обжигового газа водой, а образующиеся капли тумана серной кислоты имели бы большой размер и легче их можно было выделить в электрофильтрах. Однако в газе содержится SO3 и при промывке водой будет образовываться слабый раствор СК, который необходимо будет нейтрализовывать, что повлечет

большой расход нейтрализующего агента и увеличит расходные коэффициенты по сырью, поэтому процесс очистки проводят уже кислотой. В промывном отделении также происходит охлаждение обжигового газа.

Обжиговый газ после сухих электрофильтров поступает в промывное отделение, в котором происходит мокра очистка газа от пыли соединения селена, мышьяка, фтора и охлаждение газа.

Промывка газа осуществляется в двух башнях. Первая промывная башня орошается 50 – 70% СК, а вторая - 15 – 30% СК.

Первая промывная башня представляет собой полый скруббер, футерованный кислотоупорным кирпичом.

Применение полого скруббера связано с тем, что:

-- если применять насадочный скруббер, то он будет забиваться огарковой пылью и в связи с этим будет повышаться гидравлическое сопротивление;

-- в первой башне газ охлаждается с 350 – 400 оС до 80 – 120 оС и за счет резкого перепада температур насадка будет растрескиваться.

В первой башне происходит частичное улавливание As и Se. Оксиды Se восстанавливаются диоксидом серы до металлического Se.

SeO2 + 2 SO2 + 2H2O = Se + 2H2 SO4

Первая промывная башня может работать в двух режимах:

обычный

испарительный

При обычном режиме охлаждение кислоты происходит в холодильнике. При испарительном режиме холодильник отсутствует, а охлаждение проводится за счет испарения воды из кислоты, при этом в башне поддерживается более высокая температура и низкая концентрация СК.

Достоинства испарительного режима:

1) отпадает необходимость установки холодильника;

2) отвод тепла осуществляется за счёт испарения большого количества воды. Пары воды конденсируются во второй башне, что приводит к увеличению размера капель тумана, при этом отпадает необходимость в установке увлажнительной башни между первой и второй ступенью электрофильтров.

Недостатки испарительного режима:

При испарительном режиме используется кислота с меньшей концентрацией (~50%), что увеличивает количество промывной кислоты. Эту кислоту в отделении абсорбции закрепляют до 92% и получают термическую СК т.о. при применении этого метода выпуск улучшенной СК уменьшается.

Кислота, вытекающая из первой башни, поступает в отстойник, где осаждается бедный селеновый шлам, содержащий 5 – 10% Se. Избыток кислоты из цикла первой башни поступает в абсорбционное отделение.

В первой промывной башне полностью поглощается SO3 и концентрация СК возрастает. Для поддержания постоянной концентрации в цикл первой промывной башни подается 20 – 30% СК из цикла второй промывной башни.

После первой промывной башни газ поступает в насадочный скруббер

(вторая промывная башня), который орошается 15 – 30% СК. За счёт брызгоуноса из первой промывной башни концентрация СК в башне повышается. Для поддержания постоянной концентрации в цикл второй башни поступает 5% СК из цикла увлажнительной башни или вода. Во второй башне происходит полностью очистка газа от соединений селена, мышьяка, фтора.

За счёт резкого охлаждения газа в первой и второй башне с 400 до 80ОС происходит интенсивное образование тумана СК. Этот туман не улавливается в абсорберах, проходя все аппараты и выходит в атмосферу, что ведёт к загрязнению окружающей среды и увеличивает расходные коэффициенты по сырью. В связи с этим необходимо минимизировать образование тумана СК. Охлаждение газа можно провести без образования тумана. Для этого необходимо производить медленное охлаждение газа, при этом конденсация паров происходит на поверхности жидкости.

Образование тумана зависит от степени пересыщения пара – это отношение парциального давления паров воды к парциальному давлению насыщения:

При медленном охлаждении туман не образуется, но возрастает объем

аппаратов. Для очистки газа от тумана СК, газ поступает на первую ступень мокрых электрофильтров.

Электрофильтр состоит из осадительных электродов, выполненных в виде сот и коронирующих, выполненных из освинцованной проволоки. На электроды подается напряжение постоянного тока 70 – 100кВ. газ в электрофильтрах проходит снизу вверх с скоростью 0,5 – 0,6 м/с. Частицы тумана под действием высокого напряжения ионизируются и приобретают заряд, и осаждаются на электродах. При последующих встряхиваниях электродов капли стекают в нижнюю часть электрофильтра и далее поступают в сборник кислоты, откуда подаются на установку по извлечению селена.

При резком охлаждении газа туман образуется на центрах кристаллизации мельчайших частиц металлического Se и поэтому шлам после электрофильтров после фильтрации конденсировавшейся кислоты содержит значительное количество Se до 50% и называется богатым шламом.

Степень улавливания тумана зависит от размера капель его, а размер капель тумана в свою очередь зависит от концентрации кислоты.

С увеличением размера капель, они воспринимают в электрофильтрах больший заряд и соответственно с большей силой притягиваются к осадительным электродам. В связи с этим после первой ступени очистки газа от тумана в электрофильтре, где происходит выделение только крупных капель, газ увлажняют в увлажнительной башне, орошая 5% СК. При этом происходит увеличение размера оставшихся капель.

После увлажнительной башни газ поступает на вторую ступень мокрых электрофильтров, где происходит полная очстка от тумана.

В новых технологических схемах увлажнительная башня отсутствует, а увлажнение газа происходит за счет вбрызгивания воды в газоход между первым и вторым электрофильтрами.

Se относится к редким и рассеянным элементам и сернокислотная промышленность является его основным поставщиком. Количество Se в получаемом шламе зависит от количества его в колчедане или сере и от количества пыли не уловленной в сухих электрофильтрах.

Осушка обжигового газа.

После промывного отделения обжиговый газ насыщен парами воды. Содержание пара в газе зависит от температуры обжигового газа. Чем выше температура, тем больше количество воды поступает с газом. Температура воды после промывного отделения не должна превышать 350С. Так как при более высокой температуре количество паров воды в газе буде больше, чем нужно для связывания SO3 получения кислоты товарной концентрации.

Пары воды не оказывают вредного действия на катализатор, но при их наличии в контактном и абсорбционном отделении будет образовываться туман серной кислоты, что приведёт к загрязнению окружающей среды. Туман серной кислоты может конденсироваться на поверхности газоходов и теплообменной аппаратуры, вызывая сильную коррозию металла. Особенно не желательно содержание тумана в контактном отделении, т.к. пары кислоты реагируют с металлами с образованием сульфатов металлов. Эти сульфаты способствуют спеканию контактной массы, что приводит к увеличению гидравлического сопротивления аппарата и понижению активности катализатора, поэтому газ перед контактным отделением подвергают осушке. Осушка осуществляется серной кислотой. Содержание водяных паров после осушки не должно превышать 0,08 г/м3.

С повышением температуры количество паров воды над кислотой повышается, а с повышением концентрации – понижается, т.е. при этом будет повышаться степень очистки, но при поглощении паров воды серной кислотой выделяется большое количество тепла и при этом часть кислоты испаряется. При охлаждении паров кислоты в объёме башни пары кислоты конденсируются с образованием паров серной кислоты. С повышением концентрации орошаемой кислоты количество тумана увеличивается.

Осушка обжигового газа осуществляется кислотой с концентрацией 93 %. Кислота с такой концентрацией обладает наименьшей температурой кристаллизации (-380С) и является продукционной.

Осушка газа осуществляется в насадочных абсорберах, и очень важно, чтобы абсорбер имел наименьшие размеры, а объём абсорбера определяется поверхностью насадки. Поверхность насадки также зависит от концентрации кислоты. Чем выше концентрация кислоты, тем меньшая поверхность насадки необходима для абсорбции паров воды. Наиболее интенсивное уменьшение поверхности насадки происходит при концентрации кислоты 93 %.

При абсорбции паров воды из обжигового газа наряду с поглощением паров воды происходит поглощение SO2. Количество поглощённого SO2 зависит также от концентрации кислоты и её температуры.

Поглощенный SO2 выводится с продукционной кислотой, где попадает в атмосферу, что приводит к загрязнению окружающей среды и увеличивает расходные коэффициенты по сырью.

В связи с этим, кислоту, которая после осушки поступает на склад необходимо очищать от SO2.Очистка осуществляется путём продувки воздухом в отдувочной башне, при этом SO2 из кислоты десорбируется и возвращается в процесс.

При получении олеума устанавливаются две сушильные башни: первая орошается 93 % кислотой, вторая – 95-97 % кислотой.

Обжиговый газ из промывного отделения поступает в первую сушильную башню, которая орошается 93 % кислотой. В первой башне абсорбируется 90 % паров воды, кислота при этом разогревается. Её охлаждение осуществляется в холодильнике поз.7. Температура кислоты, подаваемой на орошение, составляет 100С. Температура кислоты на выходе из башни составляет 600С. При поглощении паров воды кислота разбавляется и для поддержания постоянной концентрации в цикл сушильной башни подаётся 98,3% кислота из цикла моногидратного абсорбера. Часть 93 % кислоты передаётся в цикл моногидратного абсорбера. Избыточная 93 % кислота подаётся в отдувочную башню. Назначение этой башни:

1) разбавление обжигового газа воздухом до концентрации 7,5-8 %. Такая концентрация является оптимальной для процесса окисления SO2 в SO3.

2) отдувка растворённого в кислоте газа SO2.

Отдувка осуществляется воздухом. Количество воздуха, поступающего в отдувочную башню, регулируется шибером. Все аппараты до контактного отделения работают под разряжением, поэтому для подачи воздуха достаточно открыть шибер.

После первой сушильной башни газ поступает во вторую сушильную башню, которая орошается 95-97 % кислотой. Для поддержания постоянной концентрации в цикл второй башни подаётся 98,3% кислота из цикла моногидратного абсорбера, а избыток кислоты из второй башни поступает в цикл первой башни. После второй сушильной башни газ поступает в брызгоуловитель (насадка из колец Рашига) или фильтры и поступает в контактное отделение. При изготовлении улучшенной кислоты холодильники и трубопроводы изготавливается из легированной стали, а сборники и башни футеруются кислотоупорной керамикой. При получении технической кислоты трубопроводы и холодильники изготавливаются из чугуна или углеродистой стали.

Каталитическое окисление SO2 в SO3.

Требования к контактным аппаратам:

- в контрактном аппарате должен обеспечиваться оптимальный технологический режим

- степень превращения должна быть не ниже 89 %

- аппарат должен иметь низкое гидравлическое сопротивление

- контактные аппараты должны работать в автотермичном режиме (т.е. тепло химической реакции используется для нагрева исходных реагентов до температуры зажигания катализатор<







Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.