В. Потапов - Пособие кислотчику сульфитно-целлюлозного производства
Из приемного бункера колчедан поступает на грохот — ящик, установленный под углом 35–40°, имеющий в днище отверстия размером 40 мм. Крупные куски отделяются за счет вибрации ящика и направляются в щековую дробилку, где они измельчаются, проходя между подвижной и неподвижной щеками, имеющими рифленую поверхность.
Измельченный колчедан ковшовым элеватором в просевной вращающийся барабан, на корпус которого натянута сетка с отверстиями диаметром 7–8 мм. Барабан располагается под некоторым углом, достаточным для продвижения не прошедших через отверстия кусков колчедана. Эти куски поступают для тонкого измельчения в вальцовую мельницу, состоящую из двух валов, вращающихся навстречу друг другу, в зазор между которыми и подается колчедан. Измельченный до размеров 5–7 мм, колчедан вновь направляется на просевной барабан, откуда, отделившись от крупных включений, подается на сжигание.
Склады серы. Располагаются они в закрытых помещениях, в непосредственной близости от кислотного цеха и по устройству аналогичны колчеданным.
Склад известкового камня. Известковый камень доставляется на комбинат на открытых платформах, и для его хранения не требуется специальных помещений. Единственное требование, предъявляемое к открытые складам известкового камня, — это хорошо подготовленная площадка, расположенная в непосредственной близости от турм для облегчения подачи его к подъемным механизмам.
Склад извести. Известь, доставляемая из карьеров, где организован ее обжиг, или обожженная непосредственно на предприятии, хранится либо в складах в насыпном виде, либо в специальных железобетонных бункерах. При складе извести размещается оборудование для ее гашения и разводки. Наиболее распространенным оборудованием для этой цели являются аппараты Мика.
Аппарат Мика представляет собой вращающийся на роликах барабан, внутрь которого подается известь и вода. Перемешивание и передвижение извести с одного конца барабана на другой происходит за счет лопаток на внутренней поверхности барабана. У выходного отверстия барабана расположен ковш, вычерпывающий шлам в отвал: известковое молоко отводится по специальному желобу.
Полученное известковое молоко содержит значительное количество примесей (песка и недожога), которые должны быть удалены во избежание забивания коммуникаций и аппаратуры для приготовления кислоты. Для очистки известкового молока часто применяют мешалки Русселя. Они представляют собой горизонтальную цилиндрическую ванну, разделенную на ряд отделении поперечными стенками. В этих отделениях оседают примеси, выпадающие из протекающего по мешалке известкового молока. Осевшая грязь продвигается в направлении, противоположном движению известкового молока, при помощи гребков, насаженных на вращающийся вал.
Более совершенным аппаратом для гашения извести является, гаситель-классификатор — бак с мешалкой, совмещенной со шнековым наклонным классификатором, для удаления крупных примесей.
Эффективной является очистка известкового молока в вихревых очистителях, где отделение тяжелых примесей происходит за счет центробежной силы. Вихревой очиститель (фортрап) представляет собой циклон, в который по касательной под давлением питательного насоса вводится известковое молоко. Тяжелые частички под действием центробежной силы отбрасываются к стенкам циклона и отводятся в нижней его части. Очищенное известковое молоко поднимается вверх и отводится через центр верхней части аппарата.
Склады окиси магния. Окись магния хранят подобно извести в специальных бункерах, куда она подается из вагонов элеваторами. Для гашения окиси магния применяют баки емкостью 10 и 45 м3, с вертикальными скоростными мешалками (рис. 3). Гашение окиси магния происходит при температуре 90–95 °C в течение 5–6 ч. Поддержание нужной температуры осуществляется подачей острого пара. Гидроокись магния концентрацией 200 г/л из гасителей направляется в баки-мешалки для хранения. При подаче гидроокиси магния в расходную мешалку она разбавляется до концентрации 50 г/л.
Рис. 3. Бак для гидратации:
1 — штуцер для подачи магнезита, 2 — перелив, 3 — диффузор, 4 — мешалка, 5 — выход, 6 — грязевик, 7 — лаз, 8 — штуцер для разбавления, привод мешалки.
Склад соды. Существуют два способа хранения кальцинированной соды — сухой и мокрый. При сухом способе складом служат обычные бункера (как для извести и окиси магния). Более прогрессивным способом является мокрое хранение соды (рис. 4).
Рис. 4. Схема мокрого хранения соды:
1 — мешалка для разводки соды; 2 — бак для мокрого хранения и растворения соды; 3 — смесители; 4 — бак для хранения раствора соды.
Сода из железнодорожных вагонов выгружается в мешалку, где происходит приготовление раствора концентрацией около 700 г/л. Собственно складом служит специальный бак; в нижней части его находится барботер для подачи перемешивающего воздуха и пара, при помощи которого поддерживается определенная температура. Температура 35° является оптимальной, так как при ней не происходит кристаллизации соды. Перед подачей в производство раствор разбавляется до концентрации 100–200 г/л.
Склад аммиачной воды. Аммиачная вода поступает на заводы в виде 25 %-ного раствора и при такой концентрации хранится в металлических (в черном исполнении) баках различной емкости.
Склад жидком двуокиси серы. Жидкая двуокись серы поступает на склад в железнодорожных цистернах и передавливается в танки сжатым воздухом (давление 8–12 кг/см2). Обычно устанавливаются три танка: приемный, расходный и резервный. Из танков SO2 сухим сжатым воздухом передавливается в испаритель (змеевиковый подогреватель), где испаряется за счет тепла горячей воды. Подогрев воды до 50° ведется острым паром (с температурой 142,9° и давлением 3 ат), подаваемым в испаритель. Газообразная SO2 после испарителя направляется в производство.
ТЕОРИЯ ПОЛУЧЕНИЯ СУЛЬФИТНОЙ КИСЛОТЫ
Сжигание серусодержащего сырья
При горении серы происходит следующая основная реакция
S + O2 = SO2 + 70 900 кал.
Так как молекулярный вес серы и кислорода одинаков (32), то на 1 кг серы расходуется 1 кг кислорода и образуется 2 кг SO2.
При сгорании 32 г серы выделяется 70 900 кал, следовательно, при сгорании 1 кг серы выделится тепла
(70 900 1000) / 32 = 2 210 000 кал.
Содержание кислорода в воздухе по объему составляет 21 %, остальные 79 % занимает азот; в случае полного расходования кислорода воздуха на горение максимальное содержание SO2 в газовом смеси составит 21 %. Однако сжигание серы практически происходит с некоторым избытком воздуха, поэтому концентрация SO2 меньше теоретически возможной и составляет 12–15 % (в печах новейшей конструкции до 18 %). Содержание SO2 можно приблизить к теоретически возможному, сжигая серу в чистом кислороде.
Коэффициент избытка воздуха α по по отношению к теоретически необходимому можно вычислить по формуле
α = 21 / %SO2 в газовой смеси.
Для вращающихся печей он составляет 1,25–1,5; для стационарных 1,1–1,2.
Объем воздуха, необходимый для горения 1 т серы, можно подсчитать по формуле
V = 70 °Cs / CSO2
где: V — объем воздуха при нормальных условиях (при 0 °C и 760 мм рт. ст.), м3;
Cs — содержание выгорающей серы в сырье, %;
CSO2 — содержание SO2 в обжиговом газе, объемных %;
Объем газовой смеси, образующейся при сжигании 1 кг серы, можно подсчитать следующим образом.
Объем 1 кг SO2 при 0° и 760 мм рт. ст. составляет 0,35 м3, следовательно, при сжигании 1 кг серы образуется около 0,7 м3 SO2. Если содержание SO2 в газовой смеси CSO2, %, то объем всей газовой смеси составит
V0°; 760 мм = (0,70 / CSO2) 100 = 70 / CSO2 м3.
При крепости газа 14 % SO2 объем газовой смеси при сгорании 1 кг серы составит
V0°; 760 мм = 70 / 14 = 5 м3.
Состав газовой смеси: 14 % SO2; 79 % N2; (21–14)=7 % O2 или в объемном выражении:
SO2 = 5 x 0,14 = 0,70 м3,
N2 = 5 x 0,79 = 3,95 м3,
O2 = 5 x 0,07 = 0,35 м3.
В весовом выражении 1 м3 SO2 весит: 2,85 кг; 1 м3 N2 — 1,257 кг; O2 — 1,43 кг. Состав газовой смеси равен:
SO2 = 0,70 x 2,85 = 2 кг, или 26,8 %;
N2 = 3,95 x 1,257 = 4,96 кг, или 66,5 %;
O2 = 0,35 x 1,43 = 0,50 кг, или 6,7 %;
