Впровадження безсатураторного методу отримання сульфату амонію - Дипломная работа

5.1.1 Кількість розчину, що перетікає з абсорберу другого ступеня в абсорбер першого ступеня 5.1.2 Кількість розчину, що виводиться з першого ступеня абсорберу у випарник 5.3 Матеріальний та тепловий баланси збірника першого ступеня 5.3.2 Тепловий баланс збірника першого ступеня 5.4 Матеріальний та тепловий баланси абсорберу другого ступеняЗалежно від схеми охолодження прямого коксового газу і уловлювання з нього аміаку розрізняють три способи отримання сульфату амонію : непрямий, прямий та напівпрямий.[4] При непрямому способі частина аміаку (20-30% від загальних ресурсів) уловлюється з коксового газу конденсатом, що утворюється при охолодженні газу в первинних холодильниках до 25-35°С, а інша частина (80-70%) оборотною водою при промиванні газу в аміачних скруберах. Надсмольна вода (газовий конденсат) і слабка аміачна вода із скруберів переробляються потім в аміачних колонах з отриманням парогазової суміші, що складається з пари води, аміаку, вуглекислоти, сірководню, ціаністого водню та інших компонентів. Ця суміш спрямовується в сатуратор, де аміак звязується з сірчаною кислотою з утворенням насиченого розчину сульфату амонію і кристалів солі, які виводяться з дна апарату з частиною розчину на центрифугу, а після промивання і сушки передаються на склад. З газозбірника гарячий коксовий газ поступає в електрофільтр для очищення від туманоподібної смоли, а потім в сатуратор, де аміак звязується сірчаною кислотою з утворенням насиченого розчину і кристалів сульфату амонію.Коксовий газ, охолоджений в первинних газових холодильниках і очищений від туманоподібної смоли в електрофільтрах подається нагнітачем в паровий підігрівач 1 сульфатного відділення. В підігрівачі газ підігрівається до 65-70°С та поступає в сатуратор 2 по центральній газопідводящій трубі, яка закінчується газорозподільним зонтом, який знаходиться в матковому розчині ванні сатуратора 1 - паровий підігрівач; 2 - сатуратор; 3 - кислотна ловушка; 4, 10, 12-насоси; 5 - кристалоприймач; 6 - кастрюля зворотніх токів маткового розчину; 7-центрифуга; 8 - циркуляційна кастрюля; 9 - збірник маткового розчину; 11 - напірний бак з сірчаною кислотою;13-транспортер; 14-сушка. Коксовий газ, який пройшов крізь шар маткового розчину і звільнився від аміаку і піридинових основ, крізь газовий патрубок направляється в кислотну ловушку 3, в якій із газу уловлюються краплі маткового розчину. З нижньої частини кристалоприймача 5 суміш кристалів сульфату амонію з матковим розчином самотіком поступає в центрифугу безперервної дії 7, де кристали відділяються від маткового розчину і промиваються горячою водою (78-80°С).Подальше вдосконалення методів отримання сульфату амонію на коксохімічних заводах привело до появи бессатураторного процесу уловлювання аміаку з коксового газу в насадних або безнасадних (форсуночних) абсорберах. Безсатураторний процес отримання сульфату амонію може здійснюватися по двох принципово різним схемам: уловлювання аміаку пересиченим розчином, що містить кристали, і ненасиченим розчином з подальшим отриманням в окремому апараті кристалів солі сульфату амонію шляхом упарювання частини розчину[5]. На вітчизняних коксохімічних заводах частіше застосовується друга схема у якій передбачається установка двоступінчатого абсорбера для здійснення роздільного уловлювання з газу аміаку і піридинових основ і кристалізація сульфату амонію, що утворився, в окремому апараті - випарнику (під вакуумом). Ця схема має ряд переваг: абсорбери зрошуються ненасиченим розчином, що усуває їх засолення; при кристалізації солі в окремому апараті можна отримати кристали практично будь-якого розміру, процес легко керований; процес кристалізації можна здійснювати періодично і насичений розчин може складуватися. Коксовий газ, що містить аміак і піридинові основи, поступає в абсорбер 1, що є полим апаратом із форсуночним зрошенням, що складається з двох ступенів, - нижнього та верхнього, розділених між собою горизонтальною тарілкою.У сучасних процесах цю суміш направляють або на очищення від кислих домішок (Н2S, HCN), а далі аміак спалюється в суміші з водяними парами, або на каталітичне розкладання аміаку і цианістого водню у відновній середі. 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 ). При невисокій аміакоємкості розчину в циклі кругового очищення газу («абсорбер - десорбер - теплообмінники - абсорбер») обробляється великий обєм абсорбенту (100 м3 на 100 тис. м3 газу в годину). При каталітичному руйнуванні аміаку утворюється низькокалорійний газ (до 500 ккал/м3), що містить водень, аміак, сірководень, цианістий водень, оксид вуглецю в обємі 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. Одночасно з аміаком з газу уловлюються двоокис вуглецю, сірководень і цианістий водень, що роз

Зміст

Вступ

1. Аналітичний огляд методів виробництва

1.1 Сатураторний метод

1.2 Безсатураторний метод

1.3 Уловлювання аміаку водою

1.4 Отримання безводного аміаку

1.5 Очищення коксового газу круговим фосфатним способом зі знищенням аміаку

2. Фізико-хімічні основи виробництва

2.1 Заходи проти злежування

3. Характеристика сировини, напівпродуктів і готової продукції

Вступ

Аміак утворюється в процесі коксування з азоту і водню камяного вугілля. Велика частка азоту вугілля (до 60%) залишається в коксі у вигляді термічно стійких азотистих поєднань, а остання частка видаляється з вугілля разом з леткими продуктами коксування - газом, смолою і надсмольною водою.

Утворення аміаку при коксуванні вугілля починається при температурі біля 600°С, а максимальний вихід його досягається при температурах 800-900°С.

По даним [1] вихід аміаку від сухої шихти для донецького вугілля варіюється в межах 0,25-0,30%, а для кузнецьких може досягати 0,45 %.

Вміст аміаку в газі для різного вугілля [1] може варіюватися в межах 5,5 - 12,5 г/м3 (0 °С).

Вилучення аміаку з коксового газу - обовязкова технологічна операція при підготовці газу до його подальшого використання. Норми допустимого вмісту аміаку в газі: не більше 0,03 г/м3[2], тобто повнота витягання аміаку з газу повинна складати 99,7 - 99,8 % мас. Такі серйозні вимоги визначаються чисто технологічними причинами [3]: - необхідність видалення компонента, який призводить до корозії газопроводів та обладнання;

- для попередження виникнення відкладань в газопровідних комунікаціях і регулючих пристроях коксових батарей;

- для нормальної експлуатації бензольно-скруберних відділень і цехів сіркоочистки;

- аміак з ціаністим воднем, що знаходиться в газі, різко посилює корозію устаткування, утворюючи добре розчинне комплексне зєднання - гексацианферрат - (NH4)4[FECN6];

- аміак, що залишається в газі, при спалюванні перетворюється переважно на токсичні і корозійно-небезпечні оксиди азоту;

- аміак стабілізує емульсії води і олії при уловлюванні бензольних вуглеводнів.

У результаті уловлювання аміаку сірчаною кислотою утворюється сульфат амонію.

Сульфат амонію виробляється на коксохімічних заводах у великих кількостях. На 1 т сухої шихти виробництво сульфату амонію (сухого) складає 11,0-11,5 кг.

Сульфат амонію являється дуже ефективним азотним добривом. Особливістю цього вигляду добрива є ті, що він дозволяє підпитувати ґрунт не лише азотом, але і сіркою. Остання входить до складу білків і амінокислот рослин і тому разом з азотом є одним з важливих елементів живлення сільськогосподарських культур. По мірі важливості для рослин сірку можна поставити на третє місце після азоту і фосфору. Продукт володіє важливою для життєдіяльності рослин властивістю. Він переводить фосфор, що знаходиться в ґрунті з нерозчинної форми в розчинну і тим самим підсилює процес поглинання рослиною цієї речовини. Це дозволяє понизити кількість фосфорних добрив, що вносяться до ґрунту.

Не дивлячись на те, що продукт найширше використовується в сільському господарстві, він також застосовується і в інших галузях. Наприклад, у біохімії переосадження сульфатом амонію є загальним методом очищення білків. Використовується в технології хлорування води з амонізацією, вводиться в оброблювану воду за декілька секунд до хлору, з хлором утворює хлораміни - звязуючи вільний хлор, завдяки чому значно скорочується утворення хлорорганіки шкідливої для організму людини, скорочується витрата хлору, зменшується корозія трубопроводів. В харчовій промисловості його використовують як харчову добавку Е517 (речовини проти злежування). В промисловості сульфат амонію використовують як сировину при виробництві акумуляторів, у виробництві віскозного волокна і як основу при виробництві вогнезахисних просочень для дерева.

Так як сатураторний метод не дає можливості регулювати розмір отримуваних кристалів, то пропонується для впровадження безсатураторний метод отримання сульфату амонію на ПАТ ЕВРАЗ «Днепродзержинский КХЗ», у якому на стадії абсорбції отримують ненасичений розчин солі, що піддається вакууму, - випарці в умовах інтенсивної циркуляції , що забезпечує незначне пересичення і керований ріст кристалів.[3]