Улавливание аммиака бессатураторным способом в условиях АО

После промывки кристаллы досушивают в сушилках, и охлаждают для уменьшения слеживаемости. Охлаждение проводят для высушивания пленка раствора соли, насыщенного при данной температуре, находящейся на поверхности теплых частиц.





















3. Бессатураторный метод получения очистки коксового газа от аммиака

Бессатураторные технологии разработаны для получения крупнокристаллического СА. В отличие от сатураторного способа, на стадии абсорбции аммиака получают ненасыщенный раствор СА. Передавая его на последующую стадию вакуум-выпаривания в условиях интенсивной циркуляции, обеспечивают незначительное пересыщение и управляемый рост кристаллов СА. Таким образом, в отличие от сатуратора, кристаллизация СА осуществляется в отдельных аппаратах. Разработано несколько вариантов реализации бессатураторного способа, отличающихся конструкцией аппаратов для абсорбции аммиака с получением ненасыщенного раствора СА, имеющего оптимальную для выращивания крупных кристаллов избыточную кислотность (около 1 % (масс.)). Доказано, что для этого можно использовать противоточные абсорберы (2–3 тарелки), скрубберы Вентури, форсуночные аппараты и др. В РФ применяются в основном двухступенчатые форсуночные абсорберы. Технологическая схема с использованием такого аппарата представлена на рис. 5 [1].
Бессатураторный процесс получения сульфата аммония может быть осуществлен по двум принципиально различным схемам:
1. улавливание аммиака пересыщенным, содержащим кристаллы раствором и
2. улавливание аммиака ненасыщенным раствором с последующим получением в отдельном аппарате кристаллов соли сульфата аммония путем упарки части раствора.
Чаще применяется вторая схема, в которой предусматривается установка двухступенчатого абсорбера для осуществления раздельного улавливания из газа аммиака и пиридиновых оснований и кристаллизация образовавшегося сульфата аммония в отдельном аппарате – испарителе (под вакуумом).
Преимуществом 2-й схемы является то, что абсорберы орошаются ненасыщенным раствором, поэтому уменьшается из засоление. Также при кристаллизации соли в отдельном аппарате можно получить кристаллы практически любой крупности, процесс легко управляем; процесс кристаллизации можно осуществлять периодически и насыщенный раствор может складироваться. Такой режим не нарушает работу улавливающей установки.
Кроме того проведение процесса улавливания аммиака, пиридиновых оснований и кристаллизация соли сульфата аммония в отдельных аппаратах, позволяет поддерживать для каждого из процессов более целесообразный режим.
Таким образом, получение сульфата аммония по бессатураторному методу осуществляется в двух установках – абсорбционной и испарительно-кристаллизационной. Получение сульфата аммония из коксового газа по бессатураторному способу на коксохимических заводах проводят в насадочных или безнасадочных или форсуночных абсорберах.
По бессатураторному способу КГ поступает в нижнюю часть первой секции форсуночного абсорбера 1, где через форсунки орошается раствором с кислотностью в пределах 1–3 % масс., затем, проходит через внутреннюю ловушку и поступает в верхнюю секцию 2, где орошается раствором с кислотностью 6–10 % масс.
В каждой из секций удельная плотность орошения КГ составляет 3-4 дм3 /м3 при 20 °С. В растворе первой секции абсорбера концентрация СА составляет около 40 % масс. Циркулирующий раствор из каждой секции подается в свой сборник 3, 5, откуда насосами вновь возвращается в цикл.
Переток из второго в первый цикл регулируется с учетом кислотности первого цикла. Подача серной кислоты и конденсата для пополнения циклов автоматически регулируется по показаниям кислотомеров и плотномеров. Часть маточного раствора из первой секции абсорбера 1 отводится через смолоотделитель насосом 7 в установку вакуумной кристаллизации 9.

Рис. 5. Технологическая схема бессатураторного производства сульфата аммония: 1, 2 — секции абсорбера; 3, 5 — промежуточные емкости (сборники); 4, 6–8 — насосы; 9 — вакуум-кристаллизатор; 10 — кристаллоприемник; 11 — центрифуга; 12 — конденсатор; 13 — ловушка; I — серная кислота; II — вода; III — пар; IV — конденсат пара; V — очищенный КГ
На большинстве предприятий, работающих по бессатураторной схеме улавливания аммиака, используют кристаллизаторы с циркуляцией пульпы по схеме «термосифона» английской фирмы Симон - Карве. Для этого раствор СА подается в нижнюю часть аппарата и включается в цикл пульпы, а циркуляция создается благодаря тому, что раствор, нагреваясь в трубках, вытесняется более плотной пульпой, опускающейся в центральной трубе аппарата, поступает в зону испарения, где поддерживается вакуум в 91 кПа с помощью эжектора (парового) и поверхностного конденсатора.
Часть раствора испаряется и образуется пересыщение, которое снимается благодаря росту кристаллов в пульпе. Тяжелая охлажденная пульпа опускается по центральной трубе и кристаллы осаждаются в конической части аппарата, а пульпа выводится на центрифугу.
На установках такого типа получают частицы размером 0,3 - 1,0 мм.
Опыт показал, что однородные кристаллы требуемого размера получают в кристаллизаторах со взвешенным слоем. В таких аппаратах раствор с минимальным пересыщением из зоны испарения поступает в кристаллизатор, в котором поддерживается взвешенный слой растущих кристаллов и преимущественно снимается пересыщение. Раствор, содержащий СА с вновь образующимися центрами кристаллизации и мелкими кристаллами, подается в подогреватель, где они растворяются. Далее этот раствор поступает в зону испарения. Для получения крупных кристаллов размерами от 2 до 4 мм требуется увеличение размеров кристаллизатора, что экономически не выгодно при получении СА.
Бессатураторные схемы имеют меньшее, чем сатураторные схемы, гидравлическое сопротивление примерно в пределах 2,0–2,25 кПа. Но в то же время они характеризуются большим расходом пара.








Заключение


Коксохимические предприятия действующие в настоящее время построены в основном во второй половине ХХ века с учетом специфики сырьевых материалов.
Важным переделом для коксохимических производств является улавливание химических продуктов коксования.
Улавливание продуктов коксования состоит из таких основных операций как отвод коксового газа из печей коксования, первичное охлаждение коксового газа, сжатие КГ в нагнетателях и очистка коксового газа в электрофильтрах, улавливание аммиака и пиридиновых оснований из КГ в сатураторах или абсорберах с получением сульфата аммония и конечное охлаждение коксового газа с поглощением части цианистого водорода.
Кроме того проводится улавливание из КГ бензольных углеводородов поглотительным маслом, очистка КГ от сероводорода вакуум-карбонатным методом с получением серной кислоты методом мокрого катализа.
Дальнейшее развитие технологических схем улавливания направлено на снижение основных недостатков технологии, основным из которых является высокий объем образования загрязненных сточных вод, сложность сернокислотной технологии улавливания аммиака и получение удобрения на основе аммиака (сульфата аммония) с низкой концентрацией питательных веществ. Использование бессатураторного способа получения сульфата аммония из извлеченного аммиака, несмотря на сложность процесса и высокую коррозионную агрессивность серной кислоты, используемой при извлечении аммиака, дает возможность производить азотное удобрение, имеющее спрос на мировом рынке.


Использованная литература

1. Химическая технология твердых горючих ископаемых: учебник для учащихся вузов. М.: Химия-1986.- 496 с.
2. Кауфман А.А., Харлампович Г.Д. Технология коксохимического производства. Екатеринбург : Изд-во ВУХИН, 2005. - 288 с.
3. Технология коксохимического производства: учебник для вузов. М.: Металлургия.-1995. -384 с.
4. Кауфман А.А., Филоненко Ю.Я. Основы современной технологии коксохимического производства. в 2 т. Т. 1. Липецк.- 2011.- 319 с.
5. Лейбович Р.Е., Яковлева Е.И., Филатов А.Б. Технология коксохимического производства. - М.: Металлургия. 1982.- 359 с.
6. Гребенюк А.Ф. Улавливание химических продуктов коксования: учеб. пособие для учащихся вузов, специализирующихся по химической технологии. Донецк: Вост. изд. Дом. - 2002. -208 с.
7. Коляндр Л.Я. Улавливание и переработка химических продуктов коксования. Харьков: Гос. науч.-техн. изд-во лит. по черной и цветной металлургии.- 1962.- 467 с.
8. Сабирова Т.М. Основы технологии улавливания и переработки химических продуктов коксования. М.: М-во образования и науки РФ, Урал. Федер. Ун-т.- Екатеринбург: изд. Урал. Ун-та.- 2018. -154 с.
9. Антонов А. В. Коксование в печах без улавливания химических продуктов коксования. М. ; Екатеринбург : Черметинформация; Новости черной металлургии за рубежом. 2009. № 4. С. 9.













4