краткое описание производств. М. В. Ломоносова Лекционные иллюстративные материалы по курсу общей химической технологии (основные химические производства) Учебное пособие
 Скачать 1.47 Mb.
|
|
1 Московский государственный университет тонких химических технологий имени М.В. Ломоносова Лекционные иллюстративные материалы по курсу общей химической технологии (основные химические производства) Учебное пособие Москва, 2014 г. 2 1. Производство технологических газов Природный газ сжимают в компрессоре 1 до давления 4,6 МПа, смешивают с азотоводородной смесью (авс : природный газ=1:10) и подают в огневой подогреватель 2. Далее нагретый газ подвергается очистке от сернистых соединений: в реакторе 3 на алюмокобальтмолибденовом катализаторе путем гидрирования сераорганических соединений до сероводорода, а затем в адсорбере 4 сероводород поглощается сорбентом на основе оксида цинка. Очищенный газ смешивается с водяным паром в отношении 1:3,7 и полученная парогазовая смесь поступает в конвекционную зону трубчатой печи 12. В радиационной камере печи размещены трубы, заполненные катализатором конверсии метана, и горелки, в которых сжигается природный газ. Полученные в горелках дымовые газы обогревают трубы с катализатором, затем теплота этих газов дополнительно рекуперируется в конвекционной камере, где размещены подогреватели парогазовой и паровоздушной смеси, перегреватель пара высокого давления, подогреватели питательной воды и природного газа. Парогазовая смесь нагревается и под давлением распределяется сверху вниз по большому числу параллельно включенных труб, заполненных катализатором. Выходящая из трубчатого реактора парогазовая смесь содержит 9-10 % метана. При температуре 850 0 С конвертированный газ поступает в конвектор метана II-ой ступени 13 – реактор шахтного типа. В верхнюю часть конвертора 13 компрессором 19 подается технологический воздух, нагретый в конвекционной зоне печи до 500 0 С. парогазовая и паровоздушная смеси поступают в реактор раздельными потоками. Затем газ направляется в котел-утилизатор 14, вырабатывающий пар давлением 10,5 МПа. Здесь реакционная смесь охлаждается с 1000 до 420 0 С и поступает в конвертор СО первой ступени 15, где на железохромовом катализаторе протекает конверсия основного количества оксида углерода водяным паром. Выходящая из реактора при температуре 450 0 С газовая смесь содержит около 3,6 % СО. В паровом котле 16, в котором также вырабатывается пар давлением 10,5 МПа, парогазовая смесь охлаждается до 225 0 С и подается в конвертор СО второй ступени 17, заполненный низкотемпературным катализатором, где содержание СО снижается до 0,5 %. 3 Конвертированный газ на выходе из конвектора 17 имеет следующий состав (%): Н 2 – 61,7; CO 2 – 17,4; CO – 0,5; N 2 + Ar – 20,1; CH 4 – 0,3. Рис. 1. Технологическая схема конверсии метана для получения азотоводородной смеси для синтеза аммиака 1-компрессор природного газа, 2 – огневой подогреватель, 3 – реактор гидрирования сернистых соединений, 4 – адсорбер, 5 – дымосос, 6, 7, 9, 10 – подогреватели природного газа, питательной воды, паровоздушной и парогазовой смесей соответственно, 8 –пароперегреватель, 11 – реакционные трубы, 12 – трубчатая печь (конвертор метана первой ступени), 12 – шахтный конвертор метана второй ступени, 14, 16 – паровые котлы, 15, 17 – конверторы монооксида углерода первой и второй ступеней, 18 – теплообменник, 19 – компрессор воздуха. 4 Основные аппараты процесса конверсии метана Рис. 2. Схема трубчатой печи – конвертора метана I ступени (паровой конверсии метана): 1 - топливная камера печи (реакционная зона), 2 - конвекционная камера печи, 3 - реакционные трубы с катализатором, 4 - горелки, 5 - газоподводящий коллектор, 6 - газоотводящий коллектор, 7 - выхлопная труба, 8 - дымосос, 9 - подогреватель природного газа, 10 - подогреватель парогазовой смеси, 11 - подогреватель воздуха, 12 - перегреватель парового котла утилизатора. 5 . Рис. 3. Шахтный конвертор паровоздушной конверсии метана: 1 - термопары, 2- защитный слой, 3- корпус, 4- водяная рубашка, 5- шары из глинозема, 6- свод, 7- опора, 8- лестница, 9- катализатор, 10- футеровка, 11- смесительная камера, 12- верхняя площадка для обслуживания. Рис.4. Радиальный конвертор паровой конверсии монооксида углерода: 1- основные слои катализатора, 2- запасные слои катализатора. 6 2. Производство аммиака При синтезе аммиака в агрегате мощностью 1360 т/сутки свежая азотоводородная смесь (СГ) после очистки метанированием сжимается в центробежном компрессоре до давления 32 МПа и после охлаждения в воздушном холодильнике (на схеме не показан) поступает в нижнюю часть конденсационной колонны 8 для очистки от остаточных примесей СО 2 , воды и следов масла. Свежий газ (СГ) барботирует через слой сконденсировшегося жидкого аммиака, освобождается от водяных паров и СО 2 и масла, насыщается аммиаком до 3 = 5 % и смешивается с циркуляционным газом (ЦГ). Полученная смесь проходит по трубкам теплообменника конденсационной колонны 8 в направляется в межтрубное пространство выносного теплообменника 4, где нагревается до 185 -195 0 С теплотой газа, выходящего из колонны синтеза 2. Для дополнительного нагрева газа, поступающего в колонну синтеза 2, может использоваться подогреватель газа 1. В колонне синтеза 2 газ проходит снизу вверх по кольцевой щели между корпусом колонны и кожухом насадки и поступает в межтрубное пространство внутреннего теплообменника, размещенного в горловине корпуса колонны синтеза. В теплообменнике циркуляционный газ нагревается до температуры зажигания катализатора 400-440 С теплотой конвертированного газа и затем последовательно проходит четыре слоя катализатора, в результате чего концентрация аммиака в газе повышается до 15 %. Пройдя через центральную трубу, при температуре 500-515 0 С азотовородноаммиачная смесь направляется во внутренний теплообменник, где охлаждается до 300 С. Дальнейшее охлаждение газовой смеси до 25 0 С происходит в трубном подогревателе подогревателя питательной воды 3, в трубном пространстве выносного теплообменника 4 до 65 С холодным циркулирующим газом, идущим по межтрубному пространству, и затем в аппаратах воздушного охлаждения 7 до 40 С, при этом часть аммиака конденсируется. Жидкий аммиак, сконденсировавшийся при охлаждении, отделяется в сепараторе 6, а затем смесь, содержащая 10-12 % аммиака, идет на циркуляционное колесо компрессора 5 азотоводородной смеси, где сжимается до 32 МПа. 7 Циркуляционный газ при температуре 50 0 С поступает в систему вторичной конденсации жидкого аммиака, включающую в себя конденсационную колонну 8 и испарители жидкого аммиака 15. В конденсационной колонне газ охлаждается до 18 0 С и в испарителях вследствие кипения жидкого аммиака в межтрубном пространстве до – 5 0 С. Из трубного пространства испарителей смесь охлажденного циркуляционного газа и сконденсировавшегося аммиака поступает в сепарационную часть конденсационной колонны, где и происходит отделение жидкого аммиака от газа и смешение свежей азотоводородной смеси с циркуляционным газом. Далее газовая смесь проходит корзину с фарфоровыми кольцами Рашига, где отделяется от капель жидкого аммиака, поднимается по трубкам теплообменника и направляется в выносной теплообменник 4, а затем в колонну синтеза аммиака 2. Жидкий аммиак из первичного сепаратора 6 проходит магнитный фильтр 16, где из него выделяется катализаторная пыль, и смешивается с жидким аммиаком из конденсационной колонны 8. Затем его дросселируют до давления 4 МПа и отводят в сборник жидкого аммиака 11. Жидкий аммиак как продукт выводится частично непосредственно из сборника 11, частично через промежуточную дренажную емкость 14. В результате дросселирования жидкого аммиака до 4 МПа происходит выделение из него растворенных в нем газов – водорода, азота, кислорода и метана. Эти газы, называемые танковыми, содержат 16-18 % аммиака и направляются в испаритель 12 для утилизации аммиака конденсацией его при минус 25 0 С. Из испарителя танковые газы и сконденсировавшийся аммиак поступают в сепаратор 13 для отделения жидкого аммиака, направляемого в сборник жидкого аммиака. 11. Для поддержания в циркуляционном газе постоянного содержания инертных газов, не превышающих10 %, проводят продувку газа после первичной конденсации аммиака (после сепаратора 6). Продувочные газы содержат 8-9 % аммиака, который выделяется при температуре минус 25-30 0 С в конденсационной колонне 9 и испарителе 10 продувочных газов. Смесь танковых и продувочных газов после выделения аммиака используют как топливный газ. 8 Рис.5. Технологическая схема получения аммиака при давлении 32 МПа: 1 – подогреватель газа; 2 – колонна синтеза аммиака; 3 =- подогреватель воды; 4 – выносной теплообменник: 5 – циркуляционное колесо компрессора; 6 – сепаратор жидкого аммиака; 7 – блок аппаратов воздушного охлаждения; 8 – конденсационная колонна; 9 – конденсационная колонна продувочных газов; 10 – испаритель жидкого аммиака на линии продувочных газов; 11 – сборник жидкого аммиака; 12 – испаритель жидкого аммиака на линии танковых газов: 13 – сепаратор; 14 – промежуточная дренажная емкость; 15 – испарители жидкого аммиака; 16 – магнитный фильтр; ПрГ – природный газ; ДГ – дымовой газ; ПГ – продувочный газ; СГ – свежий газ (азотоводородная смесь); ЦГ – циркуляционный газ; ТПГ – смесь танковых и продувочных газов; 9 Основные аппараты производства аммиака Рис.6 . Колонна синтеза аммиака: 1 – люк для выгрузки катализатора, 2 –центральная труба, 3 – корпус катализаторной коробки, 4 – термопарный чехол, 5 – загрузочный люк, 6 – теплообменник, 7, 9, 11, 13 – ввод байпасного газа, 15 – корпус колонны. Основной поток газа (азотоводородная смесь) поступает в колонну снизу, проходит по кольцевой щели между корпусом колонны 15 и кожухом катализаторной коробки 3 и поступает в межтрубное пространство теплообменника 6. 10 Здесь синтез газ нагревается конвертированным газом до 420-440 0 С и проходит последовательно четыре слоя катализатора 8, 10, 12, 14, между которыми подается холодный байпасный газ. После четвертого слоя катализатора газовая смесь при 500-515 0 С поднимается по центральной трубе 2, проходит по трубкам теплообменника 6, охлаждаясь при этом до 320-350 0 С, и выходит из колонны. Конденсационная колонна Представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, состоит из теплообменника и сепаратора, размещенного под теплообменником. Охлаждаемый газ идет по межтрубному пространству теплообменника, а газ после сепарации аммиака – по трубам. 1 – корпус, 2 - теплообменник, 3 – отбойник, 4 – сепарационное устройство. Газ, охлажденный в испарителе, через нижний штуцер поступает в сепарационное устройство 4, в котором создается вращательное движение, при этом частицы жидкости отделяются от газового потока, собираются в нижней части аппарата и непрерывно выводятся. Газ поднимается вверх, проходит отбойник 3 и, проходя трубное пространство, отдает свой холод. Свежий газ, входящий через боковой штуцер в нижней части аппарата, барботирует через слой жидкого аммиака, освобождаясь от паров воды и СО 2 Рис.7. Конденсационная колонна: 1–корпус, 2- теплообменник, 3 –отбойник, 4 –сепарационное устройство. 11 3. Производство азотной кислоты Атмосферный воздух проходит очистку в фильтре 1. Очищенный воздух сжимают двухступенчатым воздушным компрессором (16,18). Основной поток воздуха после сжатия нагревают в подогревателе воздуха 12 до 250-270 °С теплотой нитрозных газов и подают на смешение с аммиаком в смеситель 6. Газообразный аммиак, после очистки от влаги, масла и катализаторной пыли через подогреватель 5 при температуре 150 °С также направляют в смеситель 6. После очистки аммиачно-воздушную смесь с содержанием NH 3 не более 10% подают в контактный аппарат 14 на конверсию аммиака. Конверсия аммиака протекает на платинородиевых сетках (14а) при температурах 870 - 900 ºС, причем степень конверсии составляет ≈ 96%. Нитрозные газы при 890-910 °С поступают в котел-утилизатор 15, расположенный под контактным аппаратом. В котле за счет охлаждения нитрозных газов до 170 °С происходит испарение воды, питающей котел-утилизатор; при этом получают пар с давлением 1,5 МПа и температурой 230°С. Нитрозные газы поступают в окислитель нитрозных газов 13. Частично окисление нитрозных газов происходит уже в котле-утилизаторе (до 40%). В окислителе 13 степень окисления возрастает до 85%. За счет реакции окисления нитрозные газы нагреваются до 300 - 335 °С. Эта теплота используется в подогревателе воздуха 12. Охлажденные в теплообменнике 12 нитрозные газы поступают в теплообменник 11, где происходит снижение их температуры до 150 °С и нагрев выхлопных (хвостовых) газов до 110-125 °С. Затем нитрозные газы направляют в холодильник-конденсатор 7. При этом конденсируются водяные пары, и образуется слабая азотная кислота. Нитрозные газы отделяют от сконденсировавшейся азотной кислоты в сепараторе 8, из которого азотную кислоту направляют в адсорбционную колонну 9 на 6-7-ю тарелку, а нитрозные газы - под нижнюю тарелку абсорбционной колонны. Кислота направляется в продувочную колонну 10, а отбеленная азотная кислота поступает на склад. Воздух после продувочной колонны подается в нижнюю часть абсорбционной колонны 9. 12 Степень абсорбции оксидов азота достигает 99%. Выходящие из колонны хвостовые газы с содержанием оксидов азота до 0,11% при температуре 35 °С проходят подогреватель 11, где нагреваются до 110-145 °С и поступают в топочное устройство (камера сжигания 3 установки каталитической очистки). Здесь газы нагреваются до температуры 390-450 °С за счет горения природного газа, подогретого в подогревателе 4, и направляются в реактор с двухслойным катализатором (палладий на оксиде алюминия) 2. Очистку осуществляют при 760 °С. Очищенные газы поступают в газовую турбину 17 при температуре 690-700 °С; энергия, вырабатываемая турбиной за счет теплоты хвостовых газов, используется для привода турбокомпрессора 18. Содержание оксидов азота в очищенных выхлопных газах составляет 0,005- 0,008 %, содержание СО 2 - 0,23 %. Рис.8. Технологическая схема производства азотной кислоты под давлением 0,716 МПа: 1 — фильтр воздуха, 2 — реактор каталитической очистки; 3 — топочное устройство: 4 — подогреватель метана; 5 — подогреватель аммиака; 6 — смеситель аммиака и воздуха с поролитовым фильтром; 7 — холодильник-конденсатор; 8 — сепаратор; 9 — абсорбционная колонна; 10 — продувочная колонна; 11 — подогреватель отходящих газов; 12 — подогреватель воздуха; 13 — сосуд для окисления нитрозных газов; 14 — контактный аппарат; 14а – катализатор; 15 — котел-утилизатор; 16, 18 — двухступенчатый турбокомпрессор: 17 — газовая турбина. 13 Конструкция контактного аппарата Рис. 9. Контактный аппарат, совмещенный с картонным фильтром: 1- аварийная мембрана, 2- картонные фильтры, 3-распределительная решетка, 4- катализаторные сетки, 5- слой колец, 6- жаростойкая футеровка. Контактный аппарат состоит из двух частей: верхней в виде усеченного конуса и нижней цилиндрической. Между конусообразной и цилиндрической частями в специальной кассете расположены 12 платиновых катализаторных сеток. Кассета с катализаторными сетками установлена на решетке из концентрических колец. Под ними на колосниковой решетке размещен слой керамических колец, уложенных правильными рядами. Слой колец, с одной стороны, частично улавливает платину, с другой – стабилизирует тепловой режим на катализаторных сетках. 14 Аммиачно-воздушная смесь поступает в контактный аппарат сбоку, огибает внутренний конус и сверху подается на катализаторные сетки. Верхний штуцер аппарата перекрыт предохранительной взрывной пластиной, которая разрывается в случае внезапного повышения давления внутри аппарата. 4. Производство метанола 4.1. Описание технологической схемы получения метанола при давлении 5МПа Природный газ сжимается турбокомпрессором 1 до давления 3 МПа, подогревается в подогревателе 2 за счет сжигания в межтрубном пространстве природного газа и направляется на сероочистку в аппараты 3 и 4, где последовательно осуществляется каталитическое гидрирование органических соединений серы на алюмокобальтмолибденовом катализаторе и поглощение образующегося сероводорода адсорбентом на основе оксида цинка. После этого газ смешивается с водяным паром и диоксидом углерода в соотношении СН 4 : Н 2 О : СО 2 = 1 : 3,3 : 0,24. Смесь направляют в трубчатый конвертор 5, где на никелевом катализаторе происходит паро-углекислотная конверсия при температуре 850 - 870 0 С. Теплоту, необходимую для конверсии, получают в результате сжигания природного газа в специальных горелках. Конвертированный газ поступает в котел- утилизатор 6, где охлаждается до 280 - 290 0 С. Теплоту выходящего газа используют в теплообменнике 7 для подогрева питательной воды, направляемой в котел- утилизатор. Пройдя воздушный холодильник 8 и сепаратор 9, газ охлаждается до 35-40 0 С. Охлажденный конвертированный газ сжимают до 5 МПа в компрессоре 10, смешивают с циркуляционным газом и подают в теплообменники 11, 12, где он нагревается до 220-230 0 С. Нагретая газовая смесь поступает в колонну синтеза 13, температурный режим в которой регулируют с помощью холодных байпасов (проведение процесса синтеза метанола по ЛОТ). Далее газовая смесь охлаждается в холодильнике-конденсаторе 14, сконденсировавшийся метанол-сырец отделяется в сепараторе 15 и поступает в сборник 16. Циркуляционный газ возвращается на синтез, продувочные газы отдают на сжигание в трубчатую печь. 15 Вследствие снижения температуры синтеза при низком давлении процесс осуществляется в условиях, близких к равновесию, что позволяет увеличить производительность агрегата. Рис. 10. Технологическая схема получения метанола при давлении 5 МПа. 1, 10 –турбокомпрессоры, 2 –подогреватель природного газа, 3 –реактор гидрирования сернистых соединений, 4 –адсорбер, 5 –трубчатый конвектор, 6 –котел-утилизатор, 7, 11, 12 – теплообменники, 8, 14 –холодильники-конденсаторы, 9, 15 –сепараторы, 13 –колонна синтеза, 16 –сборник. 4.2. Описание технологической схемы получения метанола при давлении 32 МПа. Сжатый до 32 МПа синтез-газ очищается в масляном фильтре 1 и в угольном фильтре 2, после чего смешивается с циркуляционным газом и поступает в колонну синтеза 3. Смещанный газ (на схеме – синтез-газ), пройдя через кольцевой зазор между катализаторной коробкой и корпусом колонны 3 (рис.11) (колонна синтеза метанола высокого давления – рис.13), поступает в межтрубное пространство 16 теплообменника, расположенного в нижней части колонны (рис.13). В теплообменнике 1 (рис.13) газ нагревается до 330-340 0 С и по центральной трубе, в которой размещен электроподогреватель 3 (рис.13), поступает в верхнюю часть колонны и проходит последовательно пять слоев катализатора 4 (рис.13). После каждого слоя катализатора, кроме последнего, в колонну синтеза вводят определенное количество холодного циркуляционного газа (холодный байпас) 2 (рис.13)для поддержания необходимой температуры (проведение процесса синтеза метанола по ЛОТ). После пятого слоя катализатора контактный газ направляется в теплообменник, где охлаждается до 300-385 0 С 130 0 С, а затем в холодильник-конденсатор типа «труба в трубе» 4 (рис.11). Здесь газ охлаждается до 30-35 0 С и продукты синтеза конденсируются. Метанол-сырец отделяют в сепараторе 5 и направляют в сборник 7, после чего выводят на ректификацию. Газ проходит второй сепаратор 5 для выделения капель метанола, компримируется до давления синтеза турбоциркуляционным компрессором 6 и возвращается на синтез. Продувочные газы выводят перед компрессором и вместе с танковыми газами используют в качестве топлива. 17 Рис.11. Технологическая схема получения метанола при давлении 32 МПа: 1, 2 – фильтры (масляный и угольный), 3 – колонна синтеза, 4 – холодильник- конденсатор, 5 – сепараторы, 6 – компрессор, 7 – сборник метанола-сырца. Колонны синтеза метанола Рис. 12. Колонна синтеза метанола при 5 МПа: 1- фарфоровые шары; 2 - катализатор 18 Рис.13. Колонна синтеза метанола при 32 МПа: 1 – теплообменник; 2 – холодный байпас; 3 –электроподогреватель; 4 - катализатор 19 5. Производство этанола Свежий и оборотный этилен сжимаются в компрессорах 1,2 отдо 8 МПа, смешиваются с водяным паром, подогреваются в теплообменнике 4 теплом отходящей от реактора смеси и перегреваются в трубчатой печи 3 до 275 0 С, после чего подаются в реактор-гидрататор 5. Перед входом в реактор в поток вбрызгивается фосфорная кислота для подпитки катализатора. Реактор представляет собой полую колонну высотой 10 м и диаметром 1,5 м, работающую в режиме идеального вытеснения. Для исключения влияния коррозии от фосфорной кислоты изнутри он выложен листами красной меди. Реакционные газы содержат пары унесенной фосфорной кислоты, которая нейтрализуется гидроксидом натрия, а образующиеся соли выделяютсяв солеотделителе 6. Унос фосфорной кислоты составляет 0,4 – 0,5 т/час с 1 м 3 катализатора. Теплота отходящих реакционных газов регенерируется в теплообменнике 4 для нагрева входящей смеси. В холодильнике 7 происходит конденсация продуктов реакции, а в сепараторе 8 разделяются жидкие и газовые потоки. Вода, как менее летучий компонент, конденсируется с большей полнотой. Для дополнительного выделения спирта из газ производится его отмывка водой в абсорбере 9. Не прореагировавший газ, содержащий 90 – 92% этилена, рециркулируют компрессором 2, а часть его сбрасывают, чтобы избежать накопления примесей в системе. Величина отдувки составляет примерно 20% от введенного этилена и направляется на установку газоразделения для выделения этилена. Водный конденсат после сепаратора 8 и жидкость из абсорбера 9 дросселируют (сбрасывают давление), в результате чего выделяются растворенные газы, отделяемые в сепараторе низкого давления 10 и направляемые в топливную линию. Жидкая фаза из сепаратора 10 представляет собой 15% -ный водный раствор этанола, содержащий примеси диэтилового эфира, ацетальдегида и низкомолекулярных полимеров этилена. Этот раствор подвергают ректификации в ректификационных колоннах 11 и 12. В первой отгоняют наиболее летучий 20 диэтиловый эфир и ацетальдегид, а во второй – этиловый спирт в виде азеотропной смеси, содержащей 95% этанола и 5% воды. Обогрев колонны осуществляется острым паром. В кубе колонны 12 остается вода, которую очищают от соли в ионообменной установке 13 и возвращают на гидратацию. При этом реализуется замкнутый цикл по технологической воде, что позволяет значительно снизить расход свежей воды, исключить сброс отработанной воды в стоки и сократить потери этилового спирта. При необходимости получения безводного этилового спирта ректификат направляют в дегидрататор. Рис. 14. Технологическая схема получения этанола: 1,2- компрессоры; 3 – трубчатая печь; 4 – теплообменник; 5 – реактор; 6 – солеотделитель; 7 – холодильник; 8,10 – сепараторы; 9 – абсорбер; 11 – ректификационная колонна отгонки легкой фракции; 12 – «этанольная» ректификационная колонна; 13 – установка ионообменниой очистки воды. 21 6. Получение серной кислоты. Серу подают в циклонную печь 1, пропуская через плавитель, где она плавится и проходит через сетчатые фильтры для очистки от возможных механических примесей. В циклонную печь 1 (рис.15) в качестве окислителя подают воздух, предварительно осушенный продукционной серной кислотой (93 %) в сушильной башне 9. Воздух предварительно нагревается в теплообменниках - 8 затем в топке 4, в теплообменниках 5 и 6 и поступает в контактный аппарат. Выходящий из циклонной печи обжиговый газ (SO 2 ) поступает в котел- утилизатор 2, где он охлаждается с 1100-1200 0 С до 440-450 0 С (температура зажигания ванадиевого катализатора) Затем его направляют на первый слой контактного аппарата 7. В контактном аппарате размещены пять слоев катализатора. Температурный режим, необходимый для приближения рабочей линии процесса к ЛОТ, регулируется пропусканием потоков контактного газа через теплообменники 8, где происходит его охлаждение нагреваемыми потоками газа после абсорбции (или осушенного воздуха). После третьей ступени контактирования контактный газ охлаждают в теплообменниках 8 и направляют в первый моногидратный абсорбер 10, орошаемый циркулирующей через сборник кислоты 12 серной кислотой с концентрацией, близкой к 98,3 %. После извлечения в абсорбере 10 триоксида серы контактный газ вновь нагревают до температуры зажигания катализатора в теплообменниках 8 и направляют на четвертый катализаторный слой контактного аппарата 7 В данной схеме для охлаждения газа после четвертой ступени контактирования и дополнительного смещения равновесия к нему добавляют часть осушенного воздуха. Прореагировавшие в контактном аппарате газы пропускают для охлаждения через экономайзер (водоподогреватель) 3 и направляют во второй моногидратный абсорбер 11, из которого практически не содержавшие оксидов серы газы выбрасывают через выхлопную трубу 13 в атмосферу. Товарная серная кислота – 92,5% постоянно выводится из сушильной башни 9. 22 Рис.15. Технологическая схема получения серной кислоты из серы методом ДК-ДА: 1 – серная печь, 2 – котел-утилизатор, 3 – экономайзер, 4 – пусковая топка, 5, 6 – теплообменники пусковой топки, 7 – контактный аппарат, 8 – теплообменники, 9 – сушильная башня, 10, 11 – первый и второй моногидратные абсорберы, 12 – сборники кислоты, 13 – выхлопная труба. Рис. 16. Циклонная печь для сжигания серы:1 – форкамера; 2, 3 – камеры досжигания; 4 – воздушный короб; 5,6 – пережимные кольца; 7,9 – сопла для подачи воздуха; 8, 10 – форсунки для подачи серы. 23 Циклонная печь для сжигания серы состоит из двух горизонтальных цилиндров – форкамеры 1 и двух камер дожигания 2 и 3. Печь имеет воздушный короб (рубашку) 4 для снижения температуры наружней обшивки печи и предупреждения утечки диоксида серы. В форкамеру через две группы сопл 7 тангенциально подают воздух, через форсунку механического типа 8 также тангенциально поступает расплавленная сера. Образующийся при сжигании жидкой серы обжиглвый газ вместе с парами серы поступает через пережимное кольцо 6 из форкамеры в первую камеру дожигания 2, в которой также расположены воздушные сопла 9 и форсунки для подачи серы 10. Из первой камеры дожигания газ через пережимное кольцо 5 поступает во вторую камеру дожигания 3, где сгорают остатки серы (в пространстве между пережимными кольцами 5 к газу добавляют воздух). Из печи обжиговый газ поступает в котел-утилизатор (рис. 17) и далее в последующие аппараты. Рис.17. Котел-утилизатор: 1─ входная камера, 2 ─ лазы, 3 ─ выходная камера, 4 ─ испарительные трубки, 5 ─ предохранительный клапан, 6 ─ паросборник, 7 ─ трубки насыщенного пара, 8 ─ пароперегреватель. |