В. Потапов - Пособие кислотчику сульфитно-целлюлозного производства
Производительность башни 650–700 м3 кислоты в сутки.
Барботажная колонна. Производительность барботажной колонны в 6 раз больше, чем у башни Гиллера того же объема. Этот аппарат может применяться для получения кислоты со всеми видами основания, т. е. кальциевым, магниевым, натриевым и аммониевым.
Барботажная колонна (рис. 21) состоит из отдельных цилиндрических секций (царг), соединяющихся на фланцах в единую башню высотой 8–9 м. В каждой царге через 250 мм устанавливаются тарелки с некоторым уклоном (угол 3–5°). Для производства сульфитной кислоты применяются тарелки провального типа с отверстиями 4–6 мм и шагом 11–12 мм. В корпусе колонны предусматриваются специальные люки для осмотра и чистки тарелок.
Газ подводится снизу и проходит через отверстия в тарелках навстречу стекающей жидкости. В результате высокой скорости в отверстиях газ создает на тарелке барботажный слой, где газ и жидкость интенсивно перемешиваются. Жидкость подается в колонну сверху. Готовая кислота собирается в нижней части. Установленные на некоторых наших заводах барботажные колонны имеют диаметр 1,5 1 высоту 10 м и оборудованы 20 тарелками с отверстиями 6 мм к шагом 12 мм. Корпус колонны и сами тарелки изготовляются из кислотоупорной стали Х17Н13М2Т. Производительность такой колонны по кислоте 120 м3/ч, по газу 10 000 м3/ч. Сопротивление каждой тарелки 40–50 мм.
Рис. 21. Колонна барботажная:
1 — царга; 2 — тарелка с перфорацией.
Абсорбционные колонны. Абсорбционные колонны, подобно барботажным, также состоят из отдельных металлических цилиндрических царг, внутри которых имеется инертная насадка. Колонна (рис. 22), применяемая на ряде предприятий, состоит из трех зон насадки. Насадка из колец Рашига выкладывается на специальной решетке. Каждая зона заканчивается конусной тарелкой с патрубками одинаковой высоты, вставленными в отверстия. Через эти патрубки раствор равномерно распределяется над следующей зоной насадки.
Поглощающая жидкость подается через боковой штуцер и разливается по верхней распределительной тарелке, снабженном патрубками для орошении. Диаметр патрубков 50 мм, высота над уровнем дна тарелки 50 мм, количество их 260 штук. Газ вводится под нижнюю насадку и удаляется через штуцер в верхней крышке абсорбера. Каждая секция колонны снабжена люками для осмотра и замены насадки. Внутренний диаметр колонны 2600 мм, общая высота 18 490 мм. Колонна изготавливается из кислотоупорной стали Х17Н13М2Т.
Рис. 22. Абсорбер насадочный:
1 — тарелка верхняя; 2 — лаз; 3- тарелка с конусом; 4 — решетка под насадку; 5 — опоры; 6 — кольца Рашига.
Абсорбер распыливающего типа. Эффективным поглотительным аппаратом является абсорбер распыливающего типа (APT), изобретенный советскими химиками (рис. 23). Абсорбер делится на три зоны: распылительную, абсорбционную и разделительную.
Распылительная часть снабжена соплами (3–7 штук), заделанными в освинцованной решетке. Жидкость равномерно переливается через верхнюю часть сопел. Газ подводится сверху и, проходя через сопла со скоростью 20–25 м/сек, распыляет пленку жидкости, стекающей по внутренней поверхности сопел. Сам процесс абсорбции происходит во второй зоне на поверхности капель жидкости. В третьей зоне происходит отделение жидкости от газового потока. По сравнению с насадочными абсорберами интенсивность абсорбции в APT в 15–30 раз выше.
Рис. 23. Абсорбер распыливающего типа (АРТ):
I — распылительная зона; II — абсорбционная зона; III — разделительная зона: 1 — распылительные сопла; 2 — штуцер; 3 — цилиндр; 4 — газоход; 5 — штуцер.
Прочее оборудование для абсорбции. Большое распространение получили для абсорбции газов скрубберы Вентури, которые широко применяются для получения кислоты в системах регенерации химикатов. Основным рабочим элементом скруббера Вентури является сужающая горловина.
Газы поступают в скруббер, где движутся со скоростью 60 м/сек. В горловину вводится через спрыски жидкость. В уз* ком сечении трубы (в горловине) скорость газа резко возрастает (до 120 м/сек), происходит энергичное перемешивание газа и жидкости, в результате чего обеспечивается эффективная абсорбция газа. В системах регенерации основания обычно устанавливают два или три скруббера, обеспечивающих улавливание до 90 % SO2.
Для приготовления кислоты на магниевом основании в последнее время начал применяться турбулентный абсорбер, имеющий по высоте несколько решеток. Специальные шарики из пропилена, расположенные на каждой решетке, при движении газа через абсорбер беспорядочно перемещаются, создавая высокую турбулентность при смешивании газа и жидкости и в результате достигается высокая степень поглощения.
Хранение башенной кислоты. Сырая башенная кислота после абсорбционных аппаратов перекачивается на хранение в кислотные баки. Бак (рис. 24) емкостью 550 м3 имеет диаметр 8,2 м и общую высоту 16 м.
Бак внутри защищен керамической облицовкой. Конструкция облицовки и применяемые материалы зависят от вида основания кислоты. Бак снабжается необходимыми штуцерами для поступления кислоты и ее отбора, выхода непоглощенных газов и уровнемерами. Для выравнивания состава кислоты необходимо иметь не менее чем суточный запас ее, поэтому на целлюлозных заводах всегда имеется несколько баков.
Рис. 24. Бак для кислоты:
1 — корпус; I — футеровка; 3 — термоизоляция; 1 — штуцер ввода кислоты; 5 — штуцер забора кислоты; 6 — штуцер барботера; 7 — труба промывки; 8 — уровнемер.
Кислота на кальциевом и магниевом основании может содержать некоторое количество нерастворимого моносульфита, гипса и других включений, пагубно влияющих на ход варочного процесса. Ряд примесей может оказаться катализаторами реакции саморазложения кислоты. В связи с этим кислота перед хранением обязательно отстаивается или фильтруется. Кислота поступает в отстойник (рис. 25) по центральной трубе. В верхней части отстойника располагается кольцевой желоб в который переливается осветленная кислота и отводится через специальный штуцер. В нижней части отстойника имеется штуцер для отвода грязи и промывки аппарата. Для ускорения процесса отстаивания к кислоте иногда добавляют полиакриламид. Меньшее распространение для очистки кислоты получили песочные фильтры, в которых фильтрация происходит через последовательно расположенные слои гравия и песка с зернами различного размера.
Рис. 25. Отстойник для кислоты:
1 — желоб; 2 — корпус: 3 — футеровка; 4 — термоизоляция; 5 — распределительная труба; 6 — штуцер выхода шлама; 7 — штуцер для слива кислоты.
Вспомогательное оборудование
Трубчатый аппарат для плавления серы состоит из двух вертикальных стальных труб, вставленных одна в другую, в зазор между которыми полается пар давлением 5 атм и температурой 150 °C. Сера поступает сверху внутрь трубы меньшего диаметра и, двигаясь вниз, расплавляется под действием температуры, создаваемой паром в межтрубном пространстве. Производительность плавильников такого типа (при высоте 3,5 ж, диаметре внутренней трубы 0,5 м) достигает 25 т/сутки.
Бункер-плавильник для серы (рис. 26) состоит из металлического короба, сужающегося в нижней части, с расположенными на его внутренних стенках паровыми батареями, иногда змеевиками. Сера грейферным краном загружается в бункер и, постепенно расплавляясь, стекает в отстойник (с паровой рубашкой), откуда насосом подается на сжигание. Производительность такого типа плавильников достигает 100 т/сутки.
Рис. 26. Бункер-плавильник для серы:
1 — бункер-плавильник; 2 — паровые батареи; 3 — кран с паровым обогревом; 4 — отстойник для серы; 5 — насос для серы; 6 — заборная камера.
Оборудование для транспортирования газа. При прохождении газа через систему охлаждения и поглощения ему приходится преодолевать сопротивление, создаваемое различными аппаратами. Примерные величины сопротивления (мм вод. ст.) некоторых аппаратов следующие:
Серная печь ……………………… 15–18
Колчеданная печь ……………………… 2–3
Циклоны НИИОГАЗ ……………………… 52,6
Промывалка спрысковая ……………………… 3–5
Скруббер ……………………… 12–20
Барботажный газопромыватель ……………………… 60–150
Электрофильтр (сухой или мокрый) ……………………… 12–25
Турмы ……………………… 50–120
