Ахременко А.В., Гребенюк А.Ф.
Донецький національний технічний університет
Набільшості коксохімічних заводів України і країн СНД застосовуєтьсясатураторному метод виробництва сульфату амонію з аміаку коксового газу.Особливість цього методу полягає в тому, що процеси абсорбції аміаку іутворення кристалів сульфату амонію здійснюється в одному апараті -сатураторі. При барботаже газу через насичений розчин сульфату амонію, що містить4-6% вільної сірчаної кислоти, аміак поглинається з утворенням сульфату амонію,в результаті чого його концентрація стає вище рівноважної (пересиченихстан розчину) і відбувається утворення кристалів.
Такимчином, для отримання кристалічного продукту за цим методом не вимагаєтьсяохолодження розчину, як це має місце при ізогідріческой кристалізації, абоупаривание його, як при ізотермічної кристалізації. Тому витрати енергіїі тепла на виробництво одиниці продукції по сатураторному методу єнайменшими, що є важливою перевагою цього процесу.
ВВодночас, сатураторному метод має ряд істотних недоліків, основнимиз яких є:
В·Періодичне порушення режиму роботи сатуратора через необхідністьщодобових промивок з метою видалення сольових відкладень. При цьому процес кристалізаціїсульфату амонію стає періодичним, що утрудняє автоматизацію роботисатуратора і отримання якісного продукту. В· Освіта безлічі центрівкристалізації через різке охолодження пересичені розчину на стінкахсатуратора і в циркуляційних трубопроводах, що обумовлює отриманнямелкокристаллического продукту.
В·Підвищена кислотність розчину в сатураторі також перешкоджає ростукристалів і вимагає промивання сульфату амонію водою в центрифузі, що призводитьдо обводнювання системи.
В·Вода, що надходить у систему, може бути видалена лише шляхом випаровування всатураторі, що вимагає підведення додаткового тепла в сатуратор і призводить дозбільшенню теплового навантаження кінцевого газового холодильника і кількостістічних вод.
НаАвдіївському коксохімічному заводі освоєна бессатураторная схема отриманнясульфату амонію, по якій уловлювання аміаку проводиться в форсунковихскрубберах ненасиченим розчином сульфату амонію, що містить 1-2% сірчаноїкислоти в першому ступені і 10-12% в другому щаблі, призначеної дляуловлювання піридинових підстав і доулавліванія аміаку.
Недолікамитакої схеми є:
В·Більш високі втрати аміаку із зворотним газом.
В·Менш надійна робота установки за відмов насосів, що подають розчин вскрубери.
В·Високий вміст дрібних фракцій в сульфаті амонію через недосконалістьконструкції вакуум-кристалізаторів.
В·Необхідність створення глибокого вакууму в випарниках щоб уникнути інтенсивноїкорозії при кислотності розчину 1, 5-2%, що вимагає більшої витрати паритиском 10-12 атм.
Дляотримання крупнокристалічного сульфату амонію в хімічній промисловостіосвоєні кристалізатори, в яких упаривание нейтрального або слабокислоюрозчину проводиться при атмосферному тиску, а зростання кристалів відбувається підзваженому стані в розширенні догори потоці слабопересищеного розчину, що надходитьз випарника.
Длякоксохімічної промисловості ВУХІНом розроблений такий кристалізаторпродуктивністю по солі 3-4 т/год і схема двухкорпусной кристалізаційноїустановки. При концентрації вільної сірчаної кислоти менше 0, 2 г/л можна вестипроцес випарювання в першому корпусі при атмосферному тиску, а утворенийвторинний пар використовувати в якості гріючого у другому корпусі, працюючомупід вакуумом. При цьому витрата пари на отримання сульфату амонію знижуєтьсяприблизно в 2 рази в порівнянні з вакуум-кристалізатора бессатураторнойустановки.
Намалюнку представлена ​​пропонована нами схема сульфатної установки з абсорбцієюаміаку в сатураторі ненасиченим розчином сульфату амонію і кристалізацієюсолі у висхідному розширюється потоці пересичені розчину.
Рис.1Схема кристалізаційної установки для сульфату амонію
1-центрифуга;2-випарник; 3-кристалізатор; 4-підігрівач; 5-збірник
Длявизначення оптимального режиму роботи такої установки нами виконані розрахункиматеріального і теплового балансів сатуратора, нейтралізатора розчину ікристалізаційної установки. Змінними параметрами при виконанні розрахунківбули частка аміачних парів, що подаються в сатуратор і нейтралізатор, концентраціясірчаної кислоти та сульфату амонію у ванні сатуратора, а також концентраціякислоти, яка подається в сатуратор.
Температурагазу та маточного розчину в сатураторі визначалися шляхом спільного вирішеннярівнянь теплового балансу і рівноваги в системі газ-водяна пара - кислийрозчин сульфату амонію.
Критеріямипри визначенні оптимального режиму були витрату гріючої пари у випарнику ікількість водяної пари в газі після сатуратора. Кращі показники отриманіпри використанні 92 -%-ой кислотою і подачі 100% аміачних парів унейтралізатор розчину. При одноступенчатом випарюванні розчину витрата паристановить 0, 9 т/т сульфату амонію, а при двухступенчатом випарюванні -приблизно 0, 5 т/т солі проти 1, 72 т/т солі по бессатураторному методу.
Список літератури
Дляпідготовки даної роботи були використані матеріали з сайту masters.donntu.edu.ua/
