Схемы с однократным использованием поглотителя (без десорбции компонента)

Проектирование отчетов по 2ТП воздух от 4000руб

Эти схемы применяют в тех случаях, когда в результате абсорбции получается готовый продукт или полупродукт и поэтому регенерация поглотителя не требуется. В качестве примера можно назвать получение минеральных кислот (абсорбция SО3 в производстве серной кислоты, абсорбция НСl с получением соляной кислоты, абсорбция окислов азота в производстве азотной кислоты и др.), солей (абсорбция окислов азота щелочными растворами с получением нитрит-нитратных щелоков, абсорбция СО2 раствором NН3 и NaCl в производстве соды и т. д.) и других веществ (абсорбция NH3 водой для получения аммиачной воды и т. п.).
Схемы с однократным использованием поглотителя находят применение также при очистке газов от вредных примесей, когда поглотитель дешев, а извлеченный компонент не представляет ценности или получается в незначительных количествах. В этом случае целесообразнее сбрасывать использованный поглотитель как отход или применять его для каких-либо других целей, чем проводить дорогостоящий процесс десорбции. Примером может служить санитарная очистка газов, содержащих малые количества фтористых соединений (SiF4 и НF), путем промывки их водой, причем образующийся слабый раствор Н2SНF6 или НF после нейтрализации сбрасывают в канализацию. К рассматривае¬мым схемам можно отнести также каталитический метод извлечения SО2 из газов низкой концентрации; в этом методе раствор содержит катализатор (например, пиролюзит), в присутствии которого происходит окисление SО2 и образование серной кислоты [1].
В некоторых случаях (например, при абсорбции СО2 раствором NаОН) в результате абсорбции образуется химическое соединение, которое не разлагается путем десорбции. В этом случае, если полученное соединение нецелесообразно использовать, раствор после абсорбции сбрасывают в канализацию или химически регенерируют поглотитель.
При применении установок с однократным использованием поглоти¬теля последний обычно поступает на абсорбцию без примеси раство¬ренного компонента (иногда, например при абсорбции СО2 раствором ЫаОН, в поступающем растворе содержится некоторое количество СО3 в виде Nа2СО3, поскольку карбонат натрия обычно присутствует в едком натре).
Если абсорбцию производят для получения готового продукта, конечное содержание компонента в поглотителе определяется требованиями, предъявляемыми к продукту. Расход поглотителя при этом зависит от содержания компонента в газе и степени его извлечения, максимум которой стремятся достигнуть. Таким образом, расход поглотителя в данном случае нельзя выбрать произвольно, и обычно, особенно при невысокой концентрации компонента в газе, он не бывает большим, т. е. объемное отношение газ : жидкость велико. Это ограничивает возможные типы аппаратов или ведет к необходимости работать с циркуляцией поглотителя.
В случаях, если в результате абсорбции не получают готового продукта, обычно также стремятся достигнуть высокой концентрации компонента в поглотителе, так как при этом упрощается дальнейшая переработка раствора, например выпаривание его при получении солей. Иногда концентрация компонента в поглотителе ограничивается техно¬логическими условиями, например выпадением кристаллов.
Если процесс абсорбции сопровождается значительным выделением тепла, его отводят одним из способов, описанных выше (см. с. 213). Наиболее целесообразно отводить тепло путем адиабатической абсорбции (при летучем поглотителе) или внутренних охлаждающих элементов. Отвод тепла адиабатической абсорбцией летучим поглотителем широко используется при абсорбции НСl в производстве соляной кислоты по методу Гаспаряна.
В качестве примера абсорбционных установок с однократным использованием поглотителя рассмотрим схему абсорбции SО3 (в сочетании с осушкой газа) в производстве серной кислоты контактным способом (рис. VIII-!). Охлажденный очищенный газ, содержащий 6-7 объемн. % SO2, поступает в сушильную башню 3, орошаемую 95- 96%-ной кислотой, и далее направляется на контактирование, где SО2 окисляется в SО3.

Рис. VIII-1. Схема абсорбции SО3 в производстве контактной серной кислоты:
1 - олеумный абсорбер; 2 - моногидратный абсорбер; 3 - сушильная башня; 4 - сборники; 5 - насосы; 6 - холодильники; С - концентратомер; H - уровнемер; Q - расходомер.
После контактирования и охлаждения газы проходят последовательно через олеумный и моногидратный абсорберы 1 и 2. Сушильная башня и абсорберы выполнены в виде насадочных колонн, орошаемых кислотами соответствующей концентрации. Кислоты стекают в сборники 4, из которых насосами 5 через холодильники 6 возвращаются на орошение тех же башен. Количество рециркулирующих кислот настолько велико, что в башне не происходит сколько-нибудь значительного изменения их концентрации и большого повышения температуры. Олеумный абсорбер орошается олеумом, содержащим 20% свободного SО3, а моногидратный абсорбер - моногидратом (98%-ная Н2SО4). Над моногидратом давление SО3 практически равно нулю, что обеспечивает полноту улавливания SО3. Требуемые концентрации циркулирующих кислот поддерживаются путем передачи части сушильной кислоты в цикл моногидратного абсорбера, а части 98%-ной Н2SО4 в циклы сушильной башни и олеумного абсорбера.
На рис. VIII-2 показана аналогичная схема с применением барботажных аппаратов (с провальными тарелками) и внутреннего отвода тепла. Вместо олеумного и моногидратного абсорберов установлен один абсорбер 2, орошаемый 98%-ной Н2SО4 и дающий продукционный олеум (20% свободного 5Оз). Из сушильной башни выходит Н2SО4 концентрацией 93%. Моногидрат получается в аппарате 5 смешением части олеума с 93%-ной Н2SО4. По этой схеме значительно уменьшается поверхность холодильников, так как большая часть тепла отводится при помощи внутренних холодильников (помещенных в барботажный слой) с коэффициентом теплопередачи около 1000 Вт/(м2-К) [вместо 200- 300 Вт/(м2-К) для выносных холодильников]. Кроме того, резко сокращается количество перекачиваемых кислот и уменьшаются габариты оборудования.

Рис. VIII-2. Схема абсорбции SО3 с применением барботажных аппаратов:
1 - сушильная башня; 2 - абсорбер; 3 - холодильники; 4 - погружной насос; 5 - сместитель олеума и купоросного масла; С - концентратомер; H - уровнемер; Q - расходомер.