В. Потапов - Пособие кислотчику сульфитно-целлюлозного производства
Приготовление кислоты в барботажных колоннах ведется при совместной подаче известкового молока и аммиачной воды, но при этом известковое молоко подается сверху, а аммиачная вода вводится в среднюю часть колонны.
Укрепление башенной кислоты
На практике по ряду причин иногда необходимо повысить крепость башенной кислоты, увеличить содержание всего SO2 при сохранении основания на определенном уровне.
Повысить крепость башенной кислоты можно тремя путями: снизив температуру поглощающей жидкости, повысив давление печных газов или увеличив концентрацию SO2 в них.
Снижение температуры воды — основной способ повышения содержания всего SO2 в кислоте, применяемый производстве. Например, при концентрации печных газов 10 % и заданном содержании CaO в кислоте 1 %, применяя воду с 15°, можно получить кислоту крепостью около 3,25 % всего SO2. Снижение температуры воды на 10° повышает содержание всего SO2 примерно до 3,9 %. Для получения холодной воды большинство заводов использует пароэжекторные установки. Понижение температуры воды связано с ухудшением растворимости известняка и может привести к затруднениям с получением нужного количества CaO.
Рис. 32. Способы укрепления кислоты:
а — компрессионный; б — абсорбционно-десорбционный: 1 — турма; 2 — башня давления; 3 — компрессор; 4 — вентилятор; 5 — абсорбер; 6 — десорбер.
Более рациональным способом является повышение давления печного газа за счет сжатия его компрессором (рис. 32). Для того чтобы получить кислоту с тем же содержанием связанного SO2 (1,0 %) и всего SO2 (3,9 %) при начальной температуре 15°, необходимо увеличить давление газа на 0,5 ата.
В практике повышение давления может составлять 1,5–2 ата и более. В качестве абсорбера обычно применяется башня давления (металлическая колонна с инертной насадкой, рассчитанная на давление до 1,5 атм). Непоглощенные газы поступают на допоглощение в основной абсорбционный аппарат. Компрессор в этом случае должен быть в кислотоупорном исполнении. Можно использовать вместо компрессора струйные аппараты, но расход энергии на сжатие газа при этом в 2 раза выше.
Повышение концентрации печного газа в обычных условиях возможно только до некоторого предела. Дальнейшее повышение концентрации становится возможным только при использовании для горения чистого кислорода при сжигании серы (концентрация газа 90 % SO2) или парокислородного дутья при сжигании колчедана (концентрация газа 80 % SO2).
Существует способ укрепления башенной кислоты за счет получения газа с высоким содержанием SO2. Это так называемый абсорбционно-десорбционный способ (см рис. 32). Суть его заключается в отгонке SO2 из раствора. Прежде всего получают водный раствор SO2 в обычном абсорбере. Затем, нагрев его предварительно в теплообменниках до 100°, подают в десорбер. Здесь раствор нагревают паром и выделяют концентрированный сернистый газ вместе с парами воды. Пар конденсируют в теплообменнике, подогревающем раствор перед десорбером, и отделяют таким образом 100 %-ный сернистый газ. Жидкость из десорбера, охлажденная в теплообменнике направляется на получение свежего раствора SO2.
Сбор селена
В оборотных водах скрубберов и других промывалок газа, а также в конденсате и промывных водах селеновых камер содержатся различные соединения селена. Селен является ценным сырьем для приборостроительной, радиотехнической и других отраслей промышленности. Вследствие этого на ряде комбинатов уже сейчас организован сбор селенового шлама. Действующие установки просты по аппаратурному оформлению, но имеют недостаточно большой коэффициент улавливания селена, так как они не отбирают селен, находящийся к растворенном состоянии в виде селенистой кислоты в оборотной воде и конденсате селеновых камер.
Действующие установки представляют собой прямоугольные ямы-отстойники, где собирается оборотная вода, конденсат селеновых камер и промывная вода от периодической последних. После отстаивании осветленную жидкость сливают, а шлам, содержащий селен, промывают водой, отфильтровывают через шерстяную ткань, вторично промывают горячей водой до нейтральной реакции, а затем нейтрализуют содой до слабощелочной реакции. Промытый шлам сушат при 100 °C в сушильных шкафах, упаковывают и деревянную тару и отправляют потребителю. Более совершенной является схема, приведенная на рис. 33.
Рис. 33. Принципиальная схема сбора селена:
1 — бак аккумулятор; 2 — инжектор; 3 — отстойник;4 — известковая мешалка; 5 — рамный фильтр-пресс; 6 — сушильный шкаф.
Избыточная оборотная вода от скрубберов второй ступени (0,5–1 м3/ч) с температурой 60–70 °C поступает в горизонтальный металлический сборник емкостью 12 м3. Внутренняя сборника освинцована. Сюда же поступает конденсат от селеновых камер и промывные воды от них. Из сборника селеносодержащая жидкость откачивается в один из двух или трех (в зависимости от производительности установки) цилиндрических вертикальных отстойников. После заполнения одного из них происходит переключение подачи жидкости на второй отстойник.
Отстойник имеет стальной корпус, защищенный с внутренней стороны свинцовой обкладкой. Нижняя коническая часть отстойника служит для сбора селеносодержащего шлама. В месте перехода цилиндрической части в коническую имеется карман для слива осветленной жидкости. По высоте конической части имеется еще ряд штуцеров для постепенного слива осветленной жидкости. После заполнения отстойника производится циркуляция жидкости циркуляция жидкости по системе отстойник-насос-отстойник через инжектор в течение 1 ч.
В инжектор подается небольшое количество сернистого газа, который при взаимодействии с селенистом кислотой образует металлоидный селен.
В это же время производится нагрев всей жидкости до температуры 90°, что также способствует переходу селена в нерастворимое состояние. Затем производится отстаивание в точение 8–12 ч. После отстаивания осветленная жидкость, пройдя через мешалку с известковым молоком, где она нейтрализуется до слабокислой или нейтральной среды, сбрасывается в канализацию. Оставшийся в отстойнике осадок разбавляется свежей водой и после кратковременной циркуляции (отстойник-насос-отстойник) опять отстаивается в течение 8 ч. Осветленная вода сливается в канализацию через мешалку с известковым молоком. После этого шлам нейтрализуется в отстойнике до слабощелочной среды и откачивается на рамный фильтр-пресс. Отбор жидкости на рамный фильтр-пресс производится при разбавлении содержимого отстойника горячей водой и циркуляции (отстойник — насос — фильтр-пресс — отстойник).
После осветления фильтра циркуляцию прекращают. Содержимое отстойника сливают в канализацию. Остаток ни рамах фильтр-пресса промывают горячей водой и производят подщелачивание до слабощелочной среды и отжим.
Осадок счищают с рам фильтр-пресса деревянными лопатками в бункер или на специальный поддон. Затеи шлам укладывают на многоярусную тележку с противнями и помещают ее в сушильный шкаф, где производятся сушка селена горячим воздухом. Воздух забирается из верхней зоны сушильного шкафа и, пройдя паровой калорифер, подается под нижний противень. Сушка производится при температуре 105 °C. Высушенный шлам упаковывают и отправляют заказчику.
Указанный способ дает возможность улавливать до 60 % всего селена, находящегося в серусодержащем сырье.
Устройство кислотных цехов
Площадь, занимаемая кислотным цехом, зависит от его производительности, вида применяемого сырья, технологической схемы сжигания серусодержащего сырья, очистки и охлаждения сернистого газа, а также получения сырой кислоты.
Кислотные цехи по возможности блокируются со складами серусодержащего сырья и основания. В случае работы кислотного цеха на расплавленной сере плавление ее обычно производится в здании склада. Расплавленная сера насосом подается в печное отделение.
При работе кислотного цеха на колчедане тракт подачи колчедана в печь и бункер огарка (во избежание пыления) выгораживают от основного цеха. Установка по сбору селена располагается в отдельном помещении.
Турбовоздуходувки для подачи воздуха в печь при установке печен для сжигания колчедана в кипящем слое располагаются или в отдельном помещении, или вне здания.
При строительстве кислотных цехов в районах с умеренным климатом для уменьшения капитальных затрат на строительство здания часть оборудования (скрубберы, абсорберы, электрофильтры и т. д.) может быть расположена вне помещения.
