Технология очистки


Технология очистки

Применение АПН для ректификации

Поскольку в АПН увеличение массопередачи связано с ростом гидравлического сопротивления, применение АПН для проведения абсорбции (при давлениях, близких к атмосферному) требует технико-экономического анализа, так как в некоторых случаях возрастание гидравлического сопротивления и соответствующее увеличение расхода энергии может быть нецелесообразным. Поэтому АПН следует применять преимущественно для загрязняющих сред в тех случаях, когда другие аппараты становятся- непригодными. Для чистых сред применение АПН не всегда целесообразно. В то же время при ректификации (кроме случаев вакуумной ректификации) некоторое повышение сопротивления не является нежелательным, и поэтому применение АПН для ректификации представляется весьма перспективным.
Лабораторные исследования по ректификации в АПН проводили в стеклянной колонне диаметром 80 мм с тремя тарелками щелевого типа (доля свободного сечения 0,4, ширина щели 2 мм). Шары - полые фторопластовые диаметром 10 мм и плотностью 600 кг/м3. Высота слоя на первой и третьей тарелках составляла 50 мм, на второй (средней) тарелке ее изменяли от 50 до 100 мм. Ректификации подвергали смесь этанол-вода с содержанием 3-5% (масс.) этанола при полном возврате флегмы. Скорость пара ее рассчитывали по концентрации этанола в верхней части колонны, где концентрация составляла 60-66% (мол.)] изменяли от 1 до 6 м/с. Результаты оценивали эффективностью тарелки (средней) по Мерфри; эффективность возрастала с увеличением скорости пара и высоты статического слоя. Опыты показали, что АПН превосходят тарельчатые и насадочные колонны в 5-6 раз по производительности и в 3-4 раза по эффективности.
В другой работе [68] исследовали односекционную колонну диаметром 45 мм и четырехсекционную колонну диаметром 54 мм. В качестве насадки применяли полы стеклянные шарики диаметром 6-8 мм и плотностью 700 кг/м3. Доля живого сечения решетки составлял, 0,21-0,65, высота слоя 30-110 мм. Скорость пара изменяли от 0,5 до 4 м/с. Опыты проводили как с полным возвратом флегмы, так и с выводом дистиллята. Ректификации подвергали смеси дихлорэтан-толуол, метилэтилкетон-толуол, толуол-бутанол, этанол-бутанол и этанол-вода
Критерий Рейнольдса для пара Reп рассчитывали по скорости пара и диаметру шара.
В работе изучали трехсекционную колонну диаметром 100 мм с насадкой из сплошных полиэтиленовыл шаров диаметром 8 мм и плотностью 910 кг/м3. Доля живого сечения решетки составляла от 0,23 до 0,47 при ширине щели 2 мм или 0,59 при ширине щели 4 мм Высота статического слоя составляла 48-128 мм. Ско рость пара изменяли от 0,5 до 9 м/с, плотность орошения - от 3 до 48 м/ч. Ректификации подвергали смеси метанол-вода, этанол-вода и пропанол-вода, а так же тройную смесь ацетон-и-пропилбензол-фенол.
С целью исследования работы АПН под вакуумом и под давлением проведены опыты по отгонке ацетона в указанной выше тройной смеси под вакуумом ректификации смеси пропан - пропилен под давлением. Отгонку ацетона проводили на описанной выше копонн диаметром 100 мм при остаточном давлении ~4 кПа и полном возврате флегмы. Насадкой служили полые стеклянные шары диаметром ~13 мм и плотностью 850 кг/м3. Доля свободного сечения решетки составляла 0,47, высота статического слоя 100 мм. Проведенные при тех же условиях опыты с неподвижной насадкой из колец Рашига размером 15x15x2 мм показали, что производительность АПН в 2 раза выше производительности насадочной колонны.
Ректификацию смеси пропан-пропилен проводили в двухсекционной колонне диаметром 130 мм под давлением 1,3 МПа при полном возврате флегмы. Насадка состояла из полиэтиленовых шаров диаметром 8 мм, доля свободного сечения решетки была 0,6, высота статического слоя 100 мм, скорость пара 0,5 м/с. В этих условиях производительность АПН диаметром 130 мм эквивалентна производительности провальной тарелки диаметром 390 мм с долей свободного сечения 0,1.
Сообщается [123] о промышленной колонне диаметром 600 мм для разделения изобутан-изобутиленовой фракции под давлением 0,4-0,6 МПа. Колонна имела 24 тарелки. Насадкой служили капроновые шары диаметром 37 мм и плотностью 450 кг/м3. Тарелки были перфорированными с долей свободного сечения 0,4, диа¬метр отверстий 12,5 мм. Высоту статического слоя при испытаниях меняли от 90 до 220 мм. Расстояние между тарелками было равно 600 мм. Большая часть опытов была проведена при полном возврате флегмы, причем эффективность процесса оценивали по к.п.д. колонны (отношение числа теоретических тарелок к числу действительных). При Н= 220 мм максимальный к.п.д, соответствовал скорости пара 0,5-1,2 м/с и достигал 0,46-0,48. При дальнейшем повышении скорости пара до 2,1 м/с к.п.д. уменьшается до 0,41, а затем резко падал до 0,1 при скорости выше 2,7 м/с. Авторы работы предполагают, что это вызывается «прилипанием» насадки к верхней решетке при ограниченной высоте секции. При Н=150 мм, когда возможна более высокая степень расширения слоя, с повышением скорости пара от 0,6 до 2 м/с к.п.д. колонны увеличивался от 0,42 до 0,52-0,53. При дальнейшем повышении скорости пара к.п.д. несколько снижался. На основании сказанного рекомендуется скорость пара 2 м/с при высоте слоя 150 мм; при этом к.п.д. колонны составляет 0,5-0,52. Эти результаты сравниваются с данными для колонны с колпачковыми тарелками, в которой при том же процессе достигается к.п.д. 0,34 при скорости пара 0,4-0,45 м/с.

 

Применение АПН для пылеулавливания

АПН является эффективным аппаратом для пылеулавливания. Его применяют главным образом для улавливания пыли из газов алюминиевого производства и золы из топочных газов. Большей частью очистку от пыли совмещают с поглощением вредных примесей из газов и охлаждением последних.
В отходящих газах алюминиевых электролизеров содержатся газообразный НF, пыль и смолы. В газах из электролизеров с верхним токоподводом содержится 0,4-2 г/м3 пыли и 0,035-0,1 г/м3 смолы, из электролизеров с боковым токоподводом - 0,07-0,3 г/м3 пыли и 0,01-0,02 г/м3 смолы, но в последнем случае объем отходящих газов значительно больше. Присутствие смолы обусловливает склонность к налипанию, что де¬лает применение АПН весьма целесообразным.
Исследования в полупромышленном скруббере диаметром 0,42 м проводили со слоем насадки из полых полиэтиленовых шаров диаметром 35 мм и плотностью 190 кг/м3. В скруббере на расстоянии 1,5 м одна от другой имелись две опорно-распределительные решетки с долей свободного сечения 0,406 из прутков диаметром 8,2 мм и шириной щели 6,1 мм. Высоту слоя изменяли от 35 до 175 мм. Газы поступали при 50-70°С, их запыленность перед аппаратом составляла 70-225 мг/м3; скорость газа в АПН изменяли от 2 до 6 м/с. Орошение проводили раствором с содержанием 40-50 г/л N2СО3. плотность орошения составляла 7-30 м/ч; давление жил кости перед форсункой было 1,4-1,9 кПа. Исследования подтвердили применимость уравнения (111.102), полученного, исходя из энергетической теории, для пыле улавливания. При этом для газов, отходящих из электролизеров алюминиевого производства, получены значения констант А = 0,013 и х = 0,77.
Эти исследования показали, что число единиц переноса возрастает с увеличением скорости газа, причем наибольшая эффективность очистки от пыли при скорости газа 5,5 - 6 м/с составляла 92 - 95%. Опыты но влиянию высоты статического слоя на число единиц переноса доказали, что Nп проходит через максимум при H=105 мм. Снижение эффективности при дальнейшем увеличении статической высоты авторы работы [173] объясняют ухудшением сепарации газа и жидкости, вызванным ростом динамической высоты слоя (при постоянной высоте секции) и ухудшением условий перемешивания шаровой насадки.
В другом исследовании, проведенном в аппаратах диаметром 0,2; 0,4 и 1 м с полиэтиленовыми шарами диаметром 36 мм, плотностью 226 кг/м3 и двумя опорно-распределительными решетками пруткового типа с долей живого сечения 0,4, показано, что эффективность улавливания частиц размером более 5 мкм растет с повышением скорости газа, причем в режиме развитого псевдоожижения они улавливаются практически полностыо. Эти частицы улавливаются в основном за счет развития инерционных сил.
Более сложный характер имеет зависимость эффективности улавливания от скорости газа для частиц размером 0,8 - 1,6 мкм. С повышением скорости газа до 3,5 м/с эффективность их улавливания падает, а при дальнейшем повышении скорости газа - возрастает, достигая 60 - 80% при скорости газа 5 м/с. При частицах такого размера эффективность улавливания зависит от тех же факторов, что и массопередача, в частности, от поверхности контакта фаз и времени пребывания газа в аппарате. При частицах этого размера (в отличит от частиц более крупных) сказывается влияние на процесс плотности орошения, поскольку при орошении увеличивается поверхность контакта. Уравнение для определения коэффициента скорости пылеулавливания частиц размером 0,8 - 1,6 мкм имеет вид [58]
Увеличение высоты статического слоя приводит к повышению эффективности пылеулавливания. Однако и двухсекционном аппарате с высотой слоя на каждой тарелке 0,3 м дальнейшее увеличение высоты не оказывает влияния на эффективность пылеулавливания,
При рекомендуемом режиме в АПН с двумя секциями 5- 5,5 м/с, U =10 м/ч и Н = 0,3 м) эффективность улавливания пыли из электролизеров с обожженными анодами составила 90 - 92%, а пыли, содержащей смолу (из электролизеров с самообжигающими анодами и верхним токоподводом), составила 82% при среднем диаметре пыли 1 - 2 мкм. Расчетная эффективность улавливания пыли с медианным диаметром частиц 5 - 7 мкм из электролизеров с боковым токоподводом составляет 92%.

   

Применение АПН в производстве экстракционной фосфорной кислоты

Применение АПН в производстве экстракционной фосфорной кислоты. Экстракционную фосфорную кислоту получают дигидратным и полутидратным методами. Новые заводы проектируют в расчете на полугидратный метод. Содержащийся в фосфатном сырье фтор выделяется в процессе получения экстракционной фосфорном кислоты в газовую фазу (в виде производства – SiF4 и НF), причем степень выделения фтора его содержания и сырье составляет от 10 до 70% (остальное количество остается в продукционной фосфорной кислоте и в отходе производства - фосфогипсе).
Основными стадиями процесса, на которых выделяется фтор, являются разложение фосфатов в экстракторе и выпаривание фосфорной кислоты (обычно в вакуум-выпарных аппаратах). На большинстве заводов применяют охлаждение экстракционной пульпы в вакууме, что также ведет к выделению фтора. Кроме того, небольшие количества фтора выделяются при санитарно-техническом отсосе газов с поверхности вакуум-фильтра и из баковой аппаратуры.
АПН предусматривают для улавливания фтористых соединений из аппаратов, работающих под давлением, близким к атмосферному, т. е. из экстрактора, а также с поверхности вакуум-фильтра и из баковой аппаратуры. Для аппаратов, работающих под вакуумом, применяют полые абсорберы, хотя, повидимому, и в этом случае возможно применение АПН. Основным фактором, определяющим целесообразность использования АПН в рассматриваемом процессе, является выделение в процессе абсорбции SiF4 твердой фазы - геля кремневой кислоты.
На рис. IV-3 показана схема абсорбции газов, выделяющихся из экстрактора. Такая схема разработана применительно к полугидратному методу. Предусматривается установка последовательно двух аппаратов АПН с двумя или тремя слоями насадки в каждом.

Схема абсорбции фтористых соединений в производстве экстракционной фосфорной кислоты:

Рис. IV-3. Схема абсорбции фтористых соединений в производстве экстракционной фосфорной кислоты:
1,2 - абсорберы с псевдоожиженной насадкой; 3 - вентилятор; 4, 6 - насосы; 5, 7 - сборники; 8 - газоход, промываемый жидкостью; 9 - подача жидкости на про¬мывку газохода.

Каждый абсорбер орошается «на себя» в замкнутом цикле. Часть жидкости из цикла второго (по ходу газа) абсорбера передается в цикл первого абсорбера, из цикла которого выводится кремнефтористоводородная кислота концентрацией 8-12% Н2SiFб или с более низкой концентрацией, если эта кислота направляется на укрепление в систему абсорбции после вакуум-выпарного аппарата. На подпитку цикла второго абсорбера подается вода. Получаемая кремнефтористоводородная кислота используется для производства кремнефторидов или фторидов.
Описанная схема в ряде случаев может быть видо¬изменена. Так, кислотный цикл орошения можно осуществлять лишь в первом (по ходу газа) абсорбере, а второй абсорбер может служить санитарным и орошаться известковым молоком с содержанием 1-2% СаО, при этом фтор из второго абсорбера не утилизи¬руется и направляется на станцию нейтрализации. Если фтор используют для получения кремнефторида аммония, то на абсорбцию подают маточный раствор, остающийся после выделения кристаллоd/
Основные показатели АПН в системе абсорбции газов из экстрактора при полугидратном методе приведены ниже. Количество отсасываемого газа 800 м3 на 1 т фосфатного сырья. Количество выделяемого в экстракторе фтора (по отношению к содержанию в фосфатном сырье) от 6% (при температуре в экстракторе 90- 95 °С и концентрации фосфорной кислоты 36-38% Р2Об) до 30-35% (при температуре в экстракторе ~10°С). Этим условиям соответствует концентрация газа перед абсорбером 2-12 г/м3 (в пересчете на фтор). Температура поступающих газов 75-90°С. Подробнее по параметрам аппарата пишите на почту
Надо отметить, что количество отсасываемого газа, определяется в данном процессе тем, что экстрактор является герметичным и для создания санитарных условий в цехе под крышкой экстрактора должно существовать некоторое разрежение (порядка 50-100 Па) которое и вызывает подсос воздуха из атмосферы. И этих условиях количество отсасываемого газа зависш от температуры в экстракторе и от конструкции последнего, в частности, от площади его поперечного сечения. Так, при дигидратном методе (температура в экс тракторе ~70°С) количество отсасываемого газа составляет 250-300 м3 на 1т фосфатного сырья. Для проектируемой мощной нитки (1000 т Р2О5 в сутки) по полугидратному методу количество отсасываемого газа принято 400-500 м3 на 1 т фосфатного сырья. При осуществлении ряда мероприятий по герметизации экстрактора количество отсасываемого газа может быть значительно снижено.
С целью полной ликвидации выброса вредных веществ в атмосферу разработана схема воздушного охлаждения экстрактора и рециркуляции газа (рис. IV-4). По этой схеме охлаждение пульпы в экстракторе достигается соприкосновением ее с воздухом (барботажем или другим способом) в результате ис¬парения некоторого количества воды. Газы из экстрак¬тора проходят последовательно через два АПН, причем в первом осуществляется абсорбция фтористых соеди¬нений, а во втором - конденсация водяного пара, образовавшегося в экстракторе (с одновременным поглощением остатка фтористых соединений, не поглощен¬ных в первом абсорбере). Тепло конденсации отнимается в холодильнике, через который циркулирует жидкость, орошающая второй абсорбер. Воздух после второго абсорбера, очищенный от фтористых соединений и освобожденный от водяных паров, вентилятором возвращается на охлаждение экстрактора. Схема с рецир¬куляцией газа требует осуществления герметизации экстрактора. Описанная схема упрощается в случае мокрого удаления фосфогипса; при этом второй абсорбер орошается «на проток» большим количеством воды, которую затем направляют на репульпацию фосфогипса.

 Схема получения экстракционной фосфорной кислоты с воздушным охлаждением экстрактора и рециркуляцией газов:

Рис. IV-4. Схема получения экстракционной фосфорной кислоты с воздушным охлаждением экстрактора и рециркуляцией газов:
1 - экстрактор, 2 - барботажныс трубы для подачи воздуха в экстрактор; 3 - вентилятор; 4 - абсорбционная башня (АПН); 5 - конденсационная башня (АПН); 6 - холодильник; 7, 9 - насосы; 8, 10 - сборники.

Были проведены исследования по улавливанию выделяющихся в производстве экстракционной фосфорной кислоты фторсодержащих газов при переработке в полугидратом режиме фосфоритов Каратау. Исследования проводили в абсорбере диаметром 650 мм с двумя слоями полипропиленовых шаров диаметром 38-40 мм, массой ~5 г каждый. Высота статического слоя составляла 200 мм, доля свободного сечения решетки 0,5, расстояние между решетками 1500 мм.
В другой работе испытан абсорбер с тремя тарелками диаметром 300 мм и высотою 7 м с насад-кой из винипластовых колец 25X12X2 мм, насыпная-масса которых составляла 223 кг/м3 (масса кольца 2 г) Тарелки с долей свободного сечения 0,4 имели двойную перфорацию (в центральной части диаметр отвер стий 12 мм, на остальной части 20 мм). Высота статического слоя насадки составляла 50 мм.
Приводятся данные о промышленном абсорбере диаметром 1,6 м производительностью по газу 23000-30000 м3/ч. Абсорбер состоит из двух секций, решетки имеют свободное сечение в нижней секции 0,1 и в верхней 0,5. Насадка из резиновых шаров диаметром 40 мм, плотностью 500-600 кг/м3. Высота насадки в нижней секции 150-200 мм, в верхней 150 мм.
Сообщается [151] о применении АПН фирмой «Йен кавадзима Харима Дзюкогё Кабусики Кайся» (Япония) для улавливания газов, выделяющихся в производстве экстракционной фосфорной кислоты. Расход газа 52000 м3/ч, температура газа 50°С. Концентрация SiF4 на входе 100 мг/м3. Абсорбер с одной тарелко:'}, стальной, гуммированный, диаметром 2,05 м.

   

Применение АПН в производстве удобрений

Применение АПН в производстве простого, двойного суперфосфата

При производстве фосфорных удобрений в газовую фазу выделяются фтористые соединения в виде SiF4,Н и их смесей, улавливаемые как с целью утилизации фтора, так и с целью обезвреживания отходящих газов перед выбросом их в атмосферу. При производстве комплексных удобрений (сложных, сложно-смешанных и смешанных удобрений) в газовую фазу выделяются, кроме фтористых соединений, также аммиак (аммофос, нитроаммофоска и др.) и окислы азота (нитрофоска и др.). При очистке отходящих газов указанных производств в поглощающей жидкости образуются твердые осадки, кроме того, в большинстве случаев и газах, поступающих на абсорбцию, содержится пыль, не уловленная в циклонах либо поступающая с газами после технологического оборудования, что объясняется невозможностью осуществления сухой очистки. Поэтому АПН является наиболее предпочтительным типом абсорбера для очистки отходящих газов минеральных удобрений, в то время как применение абсорберов других типов приводит к значительным эксплуатационным трудностям, обусловленным необходимостью частых периодических остановок аппаратуры для чистки.
Применение АПН в производстве простого и двойного суперфосфата. Простой суперфосфат получают разложением фосфатного сырья серной кислотой (в нашей стране сырьем в основном служит апатитовый концентрат). Процесс разложения фосфатного сырья начинается в смесителе, в который подается и серная кислота, затем процесс разложения продолжается в непрерывно действующих суперфосфатных каме¬рах и завершается при вызревании на складе суперфосфата.
На всех стадиях процесса получения простого суперфосфата в газовую фазу выделяются фтористые соединения в виде четырехфтористого кремния (SiF4). Апатитовый концентрат содержит ~3%F, из которых около 40% выделяется в газовую фазу в виде SiF4 (остальная часть остается в продукционном суперфосфате). Применение АПН для поглощения фторгазов производства простого суперфосфата особенно целесообразно, так как абсорбция последних сопровождается выделением в жидкую фазу осадка в виде кремнегеля. Выпадение кремнегеля в аппаратах и газоходах с образованием на поверхностях пленки гидратированного кремнезема сильно затрудняет и процесс абсорбции [141], и эксплуатацию газоочистных установок, поскольку через 3 - 4 дня работы системы очистки забиваются осадками. Применение АПН в сочетании с мероприятиями по максимально возможному уменьшению длины подводящих к АПН газоходов позволяет обеспечить нормальную работу системы газоочистки.

Схема абсорбции фтористых соединений в производстве простого суперфосфата:

Рис. IV-1 - Схема абсорбции фтористых соединений в производстве простого суперфосфата:
1 - суперфосфатная камера; 2 - смесктель; 3, 4 - абсорберы с псевдоожи-женной насадкой; 5 - вентилятор; 5, 8 - насосы; 7, 9 - сборники.

На рис. IV-1 приведена схема очистки отходящих газов с применением АПН. Объединенные газы от смесителя и суперфосфатной камеры с содержанием 15 - 30 г/м3 фтора поступают в систему очистки, состоящую из двух последовательно установленных АПН. Первая водная ступень абсорбции служит для утилизации фтора, в результате которой получается кремнефтористо-водородная кислота, содержащая 10-12% Н2SiF6. Затем кислота направляется на переработку для получения фтористых солей различного состава. В первом абсорбере утилизируется до 98% фтора, поступившего на очистку. Вторая ступень служит для санитарного обезвреживания от фторсоединекий отходящих в атмосферу газов. В качестве абсорбента применяют раствор известкового молока (~2% СаО).
В отдельных случаях (при условии соблюдения санитарных норм выброса фтора в атмосферу) вторая ступень может орошаться водой с образованием слабой кремнефтористоводородной кислоты (до 1% Н2SiF6), которую затем направляют в качестве абсорбента в первую ступень абсорбции.
Приводятся показатели двухсекционного АПН диаметром 1000 мм, служащего для поглощения отходящих газов производства простого суперфосфата (подробнее писать на почту)
Приведены результаты испытаний промышленных аппаратов Dк=1900 мм с двумя слоями насадки, установленных после камер получения простого суперфосфата. Расход газа 32000-37000 м3/ч; перед поступлением в АПН газ разбавляется атмосферным воздухом; содержание фтора в газе от 0,8 до 1,65 г/м3. Были получены данные для значений H = 0,1 м и H = 0,25 м. (подробнее писать на почту)
Испытаны АПН двух видов при поглощении камерных газов производства простого суперфосфата:
1) АПН цилиндрического типа диаметр 1,85 м с двумя слоями насадки по Н=0,2 м;
2) АПН с конической вставкой по типу СКШН; верхний диаметр конуса 1,8 м, нижний диаметр конуса 0,6 м; Н =1 м.
(подробнее писать на почту engineer-oht.mail.ru)

   

Применение АПН в производстве плавиковой кислоты

Для производства плавиковой кислоты обычно используют фторсодержащие газы, получаемые при разложи нии СаР2 серной кислотой. Абсорбцию проводят в двух или трех последовательно соединенных башнях, причем в последнюю (по ходу газа) подают воду, а из первом получают продукционную кислоту. Обычно применяют насадочные башни с рециркуляцией жидкости в как до и из них. Эти башни недостаточно эффективны и подвержены засорению твердыми частицами, приносимы ми газом. Поэтому представляет интерес замена такт башен АПН.
С этой целью проводили исследования поглощении НF в колонне диаметром 430 мм, высотой 5 м, состоящей из гумированных царг. Колонна предназначена для получения продукционных кислот, содержащих 15 и 30% НF. В качестве насадки применяли полипропиленовые кольца 40X30X3 мм массой 6 г каждое Насадка была размещена на трех решетках с долей свободного сечения 0,25 (диаметр отверстий в решетках 12 мм). Высота статического слоя насадки на каждой решетке составляла 200 мм. АПН присоединялся параллель к работающим насадочным башням. Подробности по параметрам процесса пишите на почту.
На основании проведенных испытаний была разработана конструкция опытно-промышленного АПН с площадью поперечного сечения 2,9 м2, имеющего три слоя насадки из полипропиленовых колец (40X30X3 мм) с высотой статического слоя 200 мм, долей свободного сечения 0,25 и диаметром отверстий 12 мм. Расстояние между решетками 1000 мм. Гидравлическое сопротивление аппарата 1900 - 2500 Па.

   

Cтраница 4 из 7

Яндекс.Метрика Rambler's Top100 www.megastock.com Здесь находится аттестат нашего WM идентификатора 000000000000
Проверить аттестат