Впровадження безсатураторного методу отримання сульфату амонію (стр. 3 из 13)
У випарнику 14 відбувається випарювання води з розчину і кристалізація сульфату амонію. Завдяки вакууму (тиск дорівнює 75 мм рт. ст.), що створюється двоступінчатим паровим ежектором, температура кипіння розчину дорівнює 50-60° С. Випарник обігрівається парою низького тиску, близько 2 кгс/см2. У випарнику є внутрішня циркуляційна труба 19 більшого діаметру, ніж трубки, внаслідок чого створюється термічна циркуляція розчину усередині апарату, яка сприяє росту кристалів.
Пульпа, що утворюється в нижній частині випарника, є сумішшю кристалів сульфату амонію (приблизно 50-60% від маси пульпи) і насиченого маткового розчину, відкачується відцентровим насосом 15 в центрифугу безперервної дії 16. Матковий розчин після центрифуги повертається в циркуляційний збірник 5 нижнього ступеня абсорбера. Туди ж поступає промивна вода з центрифуги.
Вологий сульфат амонію з центрифуги поступає в сушарну установку 20 і далі на розфасовку.
Вакуум у випарнику створюється за допомогою парових ежекторів 17, 18, в які подається пара високого тиску. Між випарником і першим ступенем ежектора 17 встановлений поверхневий трубчастий конденсатор 21, охолоджуваний водою. Між ступенями ежектора є також конденсатор 22, охолоджуваний водою.
Конденсат гріючої пари, що утворюється у випарнику, поступає у збірник конденсату 23, а конденсати, що утворюються в конденсаторах 21 і 22 поступають у збірник брудного конденсату 24. З цих збірників конденсати передаються насосом 25 в напірний бак 10 і, отже йдуть на поповнення циклів або використовуються для інших цілей.
У верхньому ступені абсорбера, окрім доуловлювання аміаку, відбувається також уловлювання піридинових основ. Уловлювання піридинових основ здійснюється більше концентрованим розчином сірчаної кислоти (10-12%) що містить меншу кількість сульфату амонію (20-30%), чим забезпечується висока міра уловлювання піридинових основ з газу і велика концентрація їх в розчині.
Для виведення поглинених піридинових основ частина маткового розчину з верхнього ступеня абсорбера безперервно відводиться в піридинову установку.
Після вилучення піридину розчин з нейтралізатора піридинової установки поступає в розкислювач куди подається також сірчана кислота, тут доводиться її вміст до 4-5%, внаслідок чого осідає шлам, який відділяється в шламовому відстійнику. Після шламового відстійника розчин поступає у збірник циркуляції міцного розчину 7.
Таким чином, в циркуляційний збірник нижнього ступеня абсорбції поступають: розчин з нижнього ступеня абсорбера, вода для поповнення циклу з напірного баку 10, сірчана кислота з напірного баку 9, матковий розчин з центрифуги, а також надмірний розчин з циклу циркуляції верхнього ступеня абсорбера, зі збірника 7; у циркуляційний збірник верхнього ступеня абсорбера поступають: розчин з верхнього ступеня абсорбера, вода для поповнення циклу з напірного баку 10, сірчана кислота з напірного баку 9, матковий розчин з ловушки 4, знепіридинений розчин з піридинової установки.
Аміачні пари з дефлегматора аміачно-вапняної колони, як і при сатураторному методі отримання сульфату амонію, поступають в абсорбер і в піридинову установку.
1.3 Уловлювання аміаку водою
Основні реакції при уловлюванні аміаку водою - це реакції утворення в розчині гідроксиду амонію, гідрокарбонату, гідросульфіду і ціаніду амонію на стадії абсорбції. Частково відбувається фізична абсорбція молекулярного аміаку і цианістого водню, добре розчинних у воді. Виділення аміаку з розчину на стадії регенерації здійснюється десорбцією - аналогічно очищенню надлишкової надсмольної води в аміачних колонах. При цьому леткий аміак і кислі домішки з води практично повністю відганяються і переходять в пароаміачну суміш. У сучасних процесах цю суміш направляють або на очищення від кислих домішок (Н2S, НСN), а далі аміак спалюється в суміші з водяними парами, або на каталітичне розкладання аміаку і цианістого водню у відновній середі. У варіанті із спалюванням аміаку витягненні з газу сірководень, діоксид вуглецю і цианістий водень повертаються в прямий коксовий газ. При каталітичному руйнуванні аміаку в прямий коксовий газ повертаються заздалегідь охолоджені гази з каталітичного реактора, що містять водень, сірководень, діоксид вуглецю і частково непрореагваний аміак.
Перевагою технології уловлювання аміаку слід вважати поєднання процесів абсорбції аміаку з кінцевим охолоджуванням газу і відсутність хімічних реагентів. Газ з абсорбера аміаку при 30°С поступає в абсорбер бензольних вуглеводнів. Вживані в цій технології процеси - безперервні, здійснюються в герметичній апаратурі; відсутнє забруднення атмосфери шкідливими викидами; застосовується АСУТП з дистанційним контролем оператором з диспетчерського пункту.
В той же час технологія має і недоліки, які неможливо усунути:
1. Повне очищення газу від аміаку досягається при температурі абсорбенту 30°С , що вимагає підвищення ступеня очищення газу від нафталіну при первинному охолоджуванні газу (залишковий вміст нафталіну в газі 0,8 г/м ). У сучасних схемах цього типу з цієї причини газ охолоджують в холодильниках з горизонтальними трубами до зниженої температури (20 °С). Використовують холодильні машини для подачі в нижню секцію газових холодильників води при температурі 18 °С .
2. Обов'язкове практично повне очищення газу перед аміачним абсорбером від смоли (концентрація в очищеному газі 20 мг/м3 ).
З. Вода є неселективним абсорбентом аміаку і володіє невисокою аміакоємністю. Для підвищення аміакоємкості за рахунок хімічних реакцій - утворення з'єднань аміаку з кислими газами використовують абсорбери з більшою поверхнею насадки і максимальним часом контакту фаз. При цьому разом з аміаком абсорбується до 30-40% сірководню і цианістого водню від ресурсів в коксовому газі.
4. При невисокій аміакоємкості розчину в циклі кругового очищення газу («абсорбер — десорбер - теплообмінники - абсорбер») обробляється великий об'єм абсорбенту (100 м3 на 100 тис. м3 газу в годину). Наслідок цього великі поверхні холодильників і теплообмінників води, дорогі десорбери, велика витрата пари на відгін аміаку і кислих газів з абсорбенту і так далі.
5. Абсорбент і пароаміачна суміш, що містять сірководень, діоксид вуглецю і ціаністий водень, вьісококорозіонноактивні при підвищеній температурі. Тому апаратуру регенерації аміачної води виготовляють з високолегированої сталі або титану. Сталева апаратура швидко виходить з роботи унаслідок корозії.
6. Навіть за умови ефективного очищення коксового газу від смоли спостерігаються відкладення в теплообмінній апаратурі вузла регенерації розчину. Великий об'єм абсорбенту і летючість домішок, що містяться в ньому, не дозволяють використовувати поширені способи очищення розчину від суспензій (смоли, вугільний пил).
7. Переробка пароаміачних сумішей, забруднених сірководнем і цианістим воднем, в цьому процесі ускладнена. При спалюванні аміаку пароаміачна суміш заздалегідь очищується від кислих домішок. При каталітичному руйнуванні аміаку утворюється низькокалорійний газ (до 500 ккал/м3), що містить водень, аміак, сірководень, цианістий водень, оксид вуглецю в об'ємі 8% від коксового газу, який при його поверненні в прямий газ до первинних газових холодильників збільшує навантаження на апаратуру по всіх відділеннях обробки коксового газу. Каталітичний реактор вимагає складної системи автоматичного регулювання і блокування.
Комплексно автоматизована технологія очищення коксового газу від аміаку водою у поєднанні з круговим аміачним очищенням газу від сірководню каталітичним розкладанням аміаку і цианістого водню і отриманням сірки по методу Клауса один з широко поширених сучасних способів комплексного очищення коксового газу з підвищеним вмістом сірководню.
На деяких заводах для уловлювання аміаку з коксового газу використовують холодну воду. На рисунку 1.3 показана схема уловлювання аміаку з охолодженням газу перед скрубером в трубчастому газовому холодильнику .
Охолоджений в холодильнику 1 коксовий газ поступає в послідовно включені аміачні скрубери 3, де промивається водою з аміачної колони. З першого по ходу газу скрубера вода спрямовується на дистиляцію.
1-холодильник;2-збірник конденсату;3-скрубери;4-насоси.
Рисунок 1.3 Схема уловлювання аміаку водою у скруберах[7]
В результаті проведення дистиляції в якості продукту виходить концентрована аміачна вода. Після виділення аміаку і охолодження вода повертається на останній по ходу газу скрубер (круговий процес).
Вміст аміаку в газі після скруберів не повинен перевищувати 0,03 г/м3. Витрата води на уловлювання аміаку складає 0,6-0,7 л/м3 газу. Поверхня насадки аміачних скруберів складає 0,7- 1 м2 на 1 м3/ч газу.[7]
Одночасно з аміаком з газу уловлюються двоокис вуглецю, сірководень і цианістий водень, що розчиняються у воді і взаємодіють з аміаком. Вміст аміаку та інших компонентів у воді залежить від їх вмісту в газі, температури уловлювання величини поверхні і тривалості контакту газу з водою.
Зазвичай в скруберній воді міститься 10-20 г/л аміаку, 8-10 г/л двоокису вуглецю, 2-4 г/л сірководню, близько 1 г/л цианістого водню, близько 1 г/л фенолів. Частина аміаку знаходиться в скруберній воді у вигляді солей, що розкладаються при кип'яченні, (NH4)2СO3, (NН4)2S, NH4CNі частина аміаку - у вигляді з'єднань NH4Cl, NH4CNS, (NH4)2SO4, (NH4)2SO3, (NH4)2S2O3 та ін. [7]
Температура газу до кінцевого холодильника і точка роси залежать від температури газу після первинного охолодження і міри стискування газу в нагнітачі. Нормальна температура газу перед кінцевим холодильником не повинна перевищувати 65°С, а точка роси має бути не вище 35°С. Температура газу після кінцевого холодильника залежить від температури охолоджувальної води і не повинна перевищувати 28°С. Більш глибше охолодження газу сприяє інтенсивному поглинанню аміаку і, отже збільшенню його концентрації в скруберній воді. Це дозволяє понизити витрату пари на відгін аміаку .