бесплатно рефераты

бесплатно рефераты

 
 
бесплатно рефераты бесплатно рефераты

Меню

Регенерация азотной и серной кислоты бесплатно рефераты

нитрозилсерную кислоту. С 20 по 22 царги (в зоне гидролиза) при температуре

H2SO4 150-160 ОС происходит гидролиз нитрозилсерной кислоты.

Слабая 68-70% серная кислота с долей оксидов не более 0,003%,

получаемая в процессе гидролиза из 22 царги колонны с t=160-170 ОС,

перекачивается в отделение концентрирования серной кислоты.

Дистилляция HNO3 из отработанных кислот и ее концентрирование

сопровождается выделением нитрозных газов. Это приводит не только к

значительным потерям HNO3, но и к загрязнению окружающей среды. Поэтому

после конденсатора (10) несконденсировавшиесяя пары HNO3 направляются

вентилятором (24) в поглотительные башни (20-22), орошаемые кислотами

различных концентраций.

У каждого абсорбера установлены циркуляционные насосы (31), которые из

нижней части каждого абсорбера через холодильники (23) подают кислоту на

орошение, причем концентрация орошающей кислоты последовательно

увеличивается от колонны (22) к (20). Вода для орошения абсорбционной

системы подается в последний по ходу абсорбер.

Охлаждение циркулирующей кислоты необходимо потому, что при

взаимодействии ее в башне с окислами азота она нагревается, а поглощаются

окислы азота тем лучше, чем холоднее кислота.

Температура поглощающей кислоты 25-35 ОС.

Пары HNO3 и окислы азота входят в абсорбер снизу, а орошающие кислоты

сверху, то есть движутся противотоками. Орошающая кислота, контактируя на

поверхности насадки с нитрозными газами, стекает вниз, охлаждая окислы

азота и поглощая HNO3. Циркуляция продолжается до тех пор, пока вода,

поглощая окислы азота и пара, не превратится в слабую 48-50% HNO3, поле

чего она выводится из цикла, а в цикл накачивают свежую воду. Слабая HNO3

после абсорбера направляется в холодильник слабой HNO3, где охлаждается до

t=35 ОС, затем поступает в сборник (25) и насосом (34) перекачивается в

хранилище (2) концентрирования HNO3.

В результате водной абсорбции содержание окислов азота в газах

снижается до 0,1-0,3%. Для окончательной доочистки газы вентилятором (28)

направляются в абсорбер (22), орошаемый крепкой H2SO4, поступающей по

трубопроводу 6.1. После этого абсорбера газы с содержанием NOx 0,01-0,03%

выбрасываются в атмосферу, а получаемая при этом H2SO4 насосом

перекачивается на склад.

Концентрирование отработанной 70% H2SO4 осуществляется в вихревой

ферросилидовой колонне (17), путем непосредственного соприкосновения

горячих топочных газов и кислоты. Горячие газы, нагретые в топке (16) до

t=800-900 ОС подаются на первую по ходу газового потока ступень колонны.

Воздух в топку нагнетается воздуходувкой (32) а природный газ в топку

подается по трубопроводу 5,7. Отработанная 70% серная кислота с

температурой 150-170 ОС из колонны ГБХ отделения денитрации насосом (29)

через промежуточную емкость (14) подается на 5 ступень вихревой колонны.

Контактирование горячих газов и кислоты в колонне осуществляется в

противоточном режиме. Топочные газы, поступающие на первую ступень,

поднимаясь вверх, взаимодействуют в вихревом потоке с H2SO4 и десорбируют

из нее воду. H2SO4 перетекает со ступени на ступень вниз, укрепляется и

выходит из первой ступени контакта фаз в виде продукционной 91-92% H2SO4 в

холодильник (19). Из холодильника H2SO4 насосом перекачивается в отделение

денитрации в хранилище серной кислоты (3).

Горячие газы по мере движения в колонне вверх отдают тепло и

насыщаются парами воды. Температура отходящих газов после верхней

брызгоуловительной ступени составляет 110-130 ОС.

Далее отходящие газы охлаждаются до t=60-70 ОС в эжектирующем

устройстве (17) колонны. Затем отходящие газы с содержанием кислых газов

(0,1-0,2 г/м3 ) через трубу выбросов (30) выбрасываются в атмосферу.

Концентрирование H2SO4 на ступенях вихревой колонны осуществляется в

высокотурболизированном вихревом восходящем жидкостном потоке, что

позволяет интенсифицировать теплообменные процессы и повысить надежность

сепарации фаз при повышенных скоростях газа, предотвратить перегрев и

разложение серной кислоты до сернистого ангидрида (рис. 2.1)

2.2 Принцип работы колонны концентрирования H2SO4

Работа основана на следующих принципах:

1. Применение прямоточного взаимодействия газовой и жидкой фаз в зоне

контакта при сохранении противоточного движения потока по аппарату в

целом.

2. Использование вихревого движения газожидкостного потока в зоне

контакта фаз, обеспечивающего максимальную турбулизацию потока,

обновление метафазной поверхности, широкий диапазон устойчивости

работы контактных ступеней, а также эффективную сепарацию жидкости в

поле центробежных сил.

3. Применение восходящего движения фаз в зоне контакта, обеспечивающего

максимальный диаметр многоступенчатых аппаратов.

Принцип прямоточного движения газовой и жидкой фаз осуществляется в

вихревом контактном устройстве (рис. 2.2.), состоящем из тарелки 3, на

которую установлен завихритель 5, и контактного патрубка 4.

Завихритель газового потока расположен внутри контактного патрубка и

изготовлен в виде цилиндра, имеющего 8 тангенциально расположенных лопаток

6, образующих между собой тангенциальные щели для прохода газа.

В нижней части контактного патрубка 4 имеются прорези для прохода

жидкости.. Завихритель расположен на нижней царге 1, а контактный патрубок

– на верхней царге 2 ступени. Подача жидкости на ступень осуществляется в

нижнюю царгу, а ее выход из верхней царги.

Контактирующий газ входит в щель между лопатками завихрителя и

приобретает вращающее движение. Серная кислота из вышележащей ступени по

линии перетока поступает в нижнюю царгу ступени, протекает через прорези

контактного патрубка во внутреннюю полость между завихрителем и внутренней

стенкой контактного патрубка. Поток кислоты разделяется на 2 части. Часть

кислоты эжектируется внутрь завихрителя и вылетает из него в виде капель и

струй. Основная доля жидкости раскручивается газожидкостным потоком и

движется по спирали вверх по внутренней стенке контактного патрубка. При

этом жидкостная пленка непрерывно бомбардируется каплями и струями кислоты,

вылетевшими из завихрителя и непрерывно многократно обновляет свою

поверхность. Выходящий из щелей завихрителя свежий газовый поток образует

вихри жидкости, которые сливаются и движутся по спирали в выходящем потоке

в виде высокотурбулированного слоя жидкости, основная часть которого

отсекается от газового потока под вышележащей царгой, служащей отбойником.

Часть серной кислоты уносится газовым потоком на вышележащую ступень.

Количество уносимой кислоты определяется расходами газовой и жидкой

фаз, поступающих на ступень. За счет уноса определенного количества H2SO4

со ступени на ступень осуществляется такое распределение концентраций

серной кислоты на ступенях, при которой величины пересыщения паров серной

кислоты на ступенях не достигают критического значения и исключаются

условия образования тумана серной кислоты. Отсепарированная в верхней царге

серная кислота перетекает через внешний гидрозатвор на нижнюю царгу

нижележащей ступени. Серная кислота перетекает со ступени на ступень вниз,

концентрируется и поступает в нижнюю часть колонны. На первой ступени

кислота газовым потоком в виде капель и струй по тангенциальному каналу

поступает в днище колонны, где раскручивается газовым потоком и поднимается

в виде высокотурбулированного слоя жидкости, струй, брызг по внутренней

стенке днища колонны вверх, в зону сепарации, расположенную между первой и

второй ступенями. Отсепарированная крепкая (91-93%) серная кислота

перетекает через штуцер из зоны сепарации по трубопроводу в холодильник.

Газовый поток, контактируя на ступенях с кислотой, отдает ей свое

тепло, освобождается от брызг кислоты в брызгоуловительных ступенях и с

содержанием кислых компонентов в пределах санитарной нормы выбрасывается

через трубу выброса газов в атмосферу.

2.3. Стандартизация. Технологическая характеристика сырья, полуфабрикатов,

готового продукта. ГОСТ и технические требования.

Технологический процесс регенерации отработанных кислот позволяет

получить концентрированную HNO3 и H2SO4, от вещающие требованиям

соответствующих стандартов.

1. Азотная кислота концентрированная

Таблица №3 - Технические характеристики на HNO3 по ГОСТ 701-78

|№ |Наименование показателей |Нормы |

| | |Высший |I сорт |II сорт|

| | |сорт | | |

| |Содержание HNO3, в %, не менее |98,9 |98,2 |97,5 |

| |Содержание H2SO4, в %, не менее |0,04 |0,05 |0,06 |

| |Содержание окислов азота N2O4, в %, не |0,2 |0,3 |0,3 |

| |более | | | |

| |Содержание прокаленного остатка, в % |0,005 |0,015 |0,03 |

2. Кислота серная техническая регенерированная (купоросное масло)

Таблица №4 - Технические условия на H2SO4 по ГОСТ 2184-77

|№ |Наименование показателей |нормы |

| |Содержание H2SO4, в %, не менее |91,0 |

| |Содержание нитросоединений, в %, не менее |0,2 |

| |Содержание прокаленного остатка, в % |0,4 |

| |Содержание окислов азота N2O3, в %, не более |0,01 |

| |Содержание железа, в %, не более |0,2 |

3. Отработанные и вытесненные кислоты представляют собой тройную смесь

азотной и серной кислот, а также воды.

Таблица №5 - Состав тройных смесей

|№ |Наименование составных частей |Отработанной |Вытесненной |

| | |кислоты |кислоты |

| |Азотная кислота, в % |15-22 |15-22 |

| |Серная кислота, в % |35-40 |35-40 |

| |Окислы азота, в % |4-5 |0,5-1,0 |

| |Вода, в % |33-46 |37-49,5 |

4. Слабая серная кислота

Таблица №6 Состав слабой H2SO4 должен удовлетворять условиям ГОСТа 1500-78

|№ |Наименование составных частей |Нормы |

| | | |

|1. |Содержание серной кислоты, в % |67-70 |

| | | |

|2. |Содержание азотной кислоты, в % |0,03 |

| | | |

Топливо (природный газ)

Природный газ должен соответствовать требованиям по ГОСТ 5542-70

Таблица №7 Технические условия на природный газ

|№ |Наименование показателей на 100 гр. Газа |Нормы |

| | | |

| |Содержание сероводорода в гр., не более |2 |

| |Содержание аммиака в гр., не более |2 |

| |Содержание синильной кислоты в гр., не более |5 |

| |Содержание смол и пыли в гр., не более |0,1 |

| |Содержание нафталина в гр., не более |10 |

| |Содержание кислорода в гр., не более |1 |

Природный газ используется для получения тепла при концентрировании

кислот.

Серная кислота концентрированная должна быть изготовлена в

соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологическому

регламенту, утвержденному в установленном порядке. По физико-техническим

показателям СК должна соответствовать нормам, указанным в таблице 8 по ГОСТ

2184-77.

Таблица №8

|№ |Наименование показателей |норма |

| | |Контактная |Олеум высший |

| | |высший |I сорт |высший сорт |I |

| | |сорт | | |сорт |

| |Внешний вид |Не нормируется |Маслянистая |

| | | |жидкость без |

| | | |механических |

| | | |примесей |

| |Массовая доля моногидрата|92,5 |94 |92,5 |94 |

| |(H2SO4), в % | | | | |

| |Массовая доля свободного |- |- |24 |24 |

| |серного ангидрида (SO3) в| | | | |

| |%, не менее | | | | |

| |Массовая доля железа, не |0,006 |0,015 |0,006 |0,01 |

| |более | | | | |

| |Массовая доля остатка |0,02 |0,03 |0,02 |0,03 |

| |после прокаливания, %, не| | | | |

| |более | | | | |

| |Массовая доля |Не нормируется |Не нормируется |

| |нитросоединений, %, не | | |

| |более | | |

| |Массовая доля окислов |0,00005 |0,0001 |0,0002 |0,0005 |

| |азота (N2O3), %, не более| | | | |

| |Массовая доля мышьяка |0,00008 |0,00001|0,00008 |0,00001|

| |(As), %,не более | | | | |

| |Массовая доля хлористых |0,0001 |0,0005 |Не нормируется |

| |соединений, в %,не более | | | |

| |Массовая доля свинца |0,001 |0,01 |0,0001 |0,001|

| |(Pb), %,не более | | | | |

| |Прозрачность |Не нормируется |Разбавление |

| |Цвет в мл. раствора, |1 |2 |Не нормируется |

| |сравнение | | | |

Свойства готовых продуктов, сырья и полуфабрикатов.

1. Азотная кислота концентрированная HNO3 в чистом виде – бесцветная

жидкость с едким, удушливым запахом; имеет удельный вес 1,5 гр/см3 ; 100%

HNO3 плавится при температуре –42 ОС; кипит при температуре +86 ОС. HNO3

действует на все металлы, кроме серебра и платины. Хранится и

транспортируется в алюминиевых цистернах. На свету медленно разлагается с

выделением кислорода и двуокиси азота NO2. Туман азотной кислоты и окиси

азота в виде NO2, N2O3 вызывает тяжелые отравления. ПДК в рабочей зоне – до

5 мг/м3 .

2. H2SO4 техническая, регенерированная. H2SO4 в чистом виде –

прозрачная бесцветная жидкость. Удельный вес – 1,81-1,84 гр/см3 .

Температура кипения безводной серной кислоты 275 ОС, Температура плавления

10,45 ОС.

Концентрированная СК на холоде не действует на металлы, поэтому ее

можно хранить в емкостях из черного металла. ПДК туманообразной кислоты в

воздухе рабочей зоны 1мг/м3 .[ ]

2.4. Химизм основных и побочных реакций [4]

При установившемся в денитрационной колонне ГБХ равновесном процессе,

HNO3 из смеси кислот, поступающий в колонну на тарелку испарения, частично

уходит на нижележащие тарелки, откуда снова отгоняется на тарелку

испарения. В процессе дистилляции, то есть отгонки HNO3 из тройной смеси,

поднимающиеся вверх пары обогащаются более летучим компонентом – HNO3, а в

движущуюся вниз жидкость преходит менее летучий компонент – вода.

Процесс испарения HNO3 происходит главным образом в средней части

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9