Справочник по наилучшим доступным технологиям производство прочих основных неорганических химических веществ
 Скачать 5.21 Mb.
|
|
9.2.3.5 Сведения об используемом природоохранном оборудовании Применение природоохранного оборудования в данном производстве обусловлено необходимостью очистки промышленных выбросов (абгазов) от хлора и ртути, содержащих в выбросах, с целью снижения эмиссии хлора и ртути в атмосферный воздух и снижения потерь целевого продукта с выбросами, а также необходимо для сокращения общей эмиссии ртути в окружающую среду с отходами и сточными водами производства, включая сокращение общего количества образующихся ртутьсодержащих отходов, обезвреживание или утилизацию этих отходов с целью выделения из них металлической ртути и ее возврата в технологический цикл. Кроме того, очистка ртутьсодержащих сточных вод от ртути также ставит своей целью либо возврат ртути в технологический цикл, либо перевод токсичных форм ртути (ионной или металлической ртути) в нетоксичную и неопасную форму сульфида ртути - HgS, который является веществом 4-го класса опасности в соответствии с классификацией по ГОСТ 12.1.007 [49]. В таблице 9.14 представлено основное природоохранное оборудование, предназначенное для очистки промышленных выбросов производства водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом электролиза от загрязняющих веществ. Таблица 9.14 Природоохранное оборудование производства водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом электролиза Наименование оборудования Назначение оборудования Технологические характеристики Вентилятор абгазный Транспортировка абгазов из карманов электролизеров и буферных емкостей Титан, Q = 5000 м /ч, H = 300 мм вод. ст. Холодильник абгазный Охлаждение абгазов из щелочных карманов Титан F = 197 м , L = 6000 мм, D = 800 мм Скруббер абгазный Очистка абгазов из карманов и буферных емкостей электролизеров от хлора и ртути Титан, D = 1400 мм, H = 5120 мм, кольца Рашига - 50 x 50 мм, 80 x 80 мм Сборник Для сбора щелочного раствора гипохлорита, циркулирующего через скруббер Сталь гуммиров. D = 1200 мм, H = 1600 мм, V= 1,5 м Насосы Для циркуляции щелочного раствора гипохлорита натрия через скруббер Титан, Q = 45 м , N = 17 кВт, n = 3000 об./мин Адсорбер угольный Для очистки водорода от ртути Сталь гуммиров., D = 3000 мм, H = 5770 мм, V = 32 м , насадка ХПР-3П, УПР Фильтр аэрозольный Для улавливания графитовой пыли из водорода после адсорбера Сталь гуммиров., D = 2800 мм, H = 5225 мм, V = 22,5 м , H = 1370 мм, стекловолокно 2 мкм Паровой подогреватель Для подогрева водорода перед подачей в адсорбер Сталь, F = 7,5 м , D = 325 мм, L = 1500 мм Хлоратор Для поглощения хлора из абгазов от продувки оборудования, разбавленного Титан, D = 2000 мм, H = 6000 мм, V= 18 м , 3 2 3 3 2 3 3 2 3 3 3 3 нас 2 тр 3 2 e-ecolog.ru/docs хлоргаза при пуске-остановке P = 0,5 кгс/см Колонна насадочная (санитарная колонна) Для доочистки абгазов от хлора после хлораторов Сталь гуммиров., футеров. или титан D = 1800 мм, H = 8000 мм, H = 3200 мм, насадка - кольца Рашига из Ф-4 50 x 50 мм Бак циркуляционный Для сбора щелочного раствора, циркулирующего через колонну Титан, D = 2400 мм, H = 4000 мм, V = 18 м Нейтрализаторы Для нейтрализации ртутных стоков с полов зала электролиза соляной кислотой Сталь гуммиров. D = 1800 мм, H = 5220 мм, V = 6,3 м Емкость буферная Для сбора сточных вод и усреднение состава Сталь с защитой фторлаком D = 7000 мм, H = 4480 мм, V = 170 м Приемные баки сточных вод Для приема сточных вод из буферной емкости Сталь, эпоксидная смола, V = 200 м , D = 7000 мм, H = 8300 мм Напорный бак Для подачи сточных вод на очистку в каскад реакторов Сталь, V = 1 м , D = 1000 мм, H = 1250 мм Бак напорный для раствора гидросульфида натрия Подача гидросульфида натрия в бак-реактор для осаждения ртути и нейтрализации гипохлорита натрия Сталь, V = 1 м , D = 1000 мм, H = 1250 мм Бак напорный для раствора сульфата железа Для подачи сульфата железа в бак-реактор для связывания избытка гидросульфида Сталь гуммиров., V = 1,4 м , D = 1200 мм, H = 1265 мм Бак напорный для раствора щелочи Для подачи раствора щелочи в бак-реактор для нейтрализации избытка сульфата железа Сталь, V = 1 м , D = 1000 мм, H = 1250 мм Баки-реакторы Для осаждения ртути, связывания избытка сульфида натрия и сульфата железа Сталь гуммиров., V = 3,2 м , D = 1600 мм, H = 1600 мм, N =13 кВт, n = 64 об./мин Бак стоков с мешалкой Для приема сточных вод из баков-реакторов и фильтровспомогателя (перлита) Сталь гуммиров., футеров., V = 32 м , D = 3000 мм, H = 4500 мм, N - 5,5 кВт, n = 160 об./мин Фильтр-пресс Для фильтрации осадков из химочищенных сточных вод на ткани ТТФ, ТЛФ Фильтр-пресс; 08X22H6T, F = 25 м , 3780 x 2150 x 4240 мм Бак (емкость) для сбора фильтрата Для сбора фильтрата сточных вод с фильтров Сталь, V = 10 м , D = 2400 мм, H = 2200 мм Фильтр насадочный Для дополнительной фильтрации фильтрата сточных вод с фильтров Сталь гуммиров., V = 10 м , D = 2000 мм, H = 3700 мм, насадка - кварцевый песок 0,5 - 2 мм Фильтр ионообменный Для доочистки сточных вод от ртути на смоле Сталь эпоксид., V = 25 м , D = 2600 мм, H = 4885 мм, H = 2000 мм Колонна с ионообменной смолой Для очистки избыточного анолита от ртути - Скруббер Для отмывки от механических примесей абгазов из печи прокалки загрязненного ртутью оборудования Сталь 20, H = 3000 мм, D = 600 мм, V = 0,7 м . Насадка - фарфоровые кольца Буферная емкость Для сбора циркуляционной воды со скруббера отмывки абгазов Сталь, H = 1240 мм, D = 800 мм, V = 1 м Газодувка Для отсоса паров ртути из печей отжига и прокалки оборудования Чугун, Q = 4230 м /ч, N = 11 кВт, n = 3000 об./мин Адсорбер Для очистки воздуха с системы прокалки шламов и оборудования от ртути после газодувки Сталь, горизонтальный цилиндрический аппарат с колосниковой решеткой, на которой насыпан слой УПР или ХПР-3П высотой 1 м, D = 2000 мм, L = 4000 мм, V = 12 м Абсорбер полочный Нейтрализация абгазов от хлора Вместимость 21,2 м , насадка - керамические кольца Рашига, орошение раствором натра едкого 10% - 20%, температура 20 °C - 60 °C Абсорбер Нейтрализация абгазов от хлористого водорода Поверхность теплообмена 12,5 м раб 2 нас 3 3 3 3 3 3 3 3 3 меш меш 3 меш меш 2 3 3 3 нас 3 3 3 3 3 2 3 e-ecolog.ru/docs Адсорбер Очистка промышленных выбросов от ртути Вместимость 10,2 м , поглотитель химических паров ртути марки ХПР-3П или углеродный ртути марки УПР-Г Адсорбер Очистка промышленных выбросов от ртути Вместимость 22,1 м , поглотитель химических паров ртути марки ХПР-3П или углеродный поглотитель ртути, марки УПР-Г Аварийная колонна Нейтрализация хлора Вертикальный цилиндрический аппарат, H = 7780 мм D = 800 мм, среда - щелочь, гипохлорит натрия Сборник- нейтрализатор Нейтрализация сточных вод, содержащих гипохлорит натрия Вместимость 14,11 м , D = 2100 мм, L = 4470 мм, температура окружающей среды, среда - сточные воды Приведенный в таблице 9.14 перечень основного природоохранного оборудования производства водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом электролиза не следует рассматривать как исчерпывающий перечень оборудования, соответствующего критериям и технологическим показателям НДТ для данного производства (см. приложение Б). 9.2.3.6 Основные факторы, характеризующие охрану окружающей среды и устойчивое развитие производства водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом электролиза Основными факторами, характеризующими охрану окружающей среды и ресурсосбережение при производстве водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом электролиза, являются: - удельное потребление электроэнергии и тепловой энергии; - удельное потребление металлической ртути и ее эмиссия в окружающую среду; - удельное потребление и эмиссия серной кислоты при получении хлора; - наличие и эффективность утилизации (использования) отходов производства, содержащих серную кислоту и шламы очистки рассола, в том числе в других отраслях экономики; - наличие и эффективность обезвреживания или утилизации (использования) отходов производства, содержащих ртуть; - наличие и эффективность очистки ртутьсодержащих сточных вод и/или использования сточных вод производства, содержащих сульфат и хлорид натрия; - контроль загрязнения атмосферного воздуха по веществам хлор, хлорид водорода, ртуть, гидроксид натрия. Основными факторами, характеризующими устойчивое развитие производства водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом электролиза, являются: - наличие и близость расположения месторождений по добыче раствора хлорида натрия (рассола) или каменной (поваренной) соли с целью обеспечения производства сырьем и сохранения запасов в течение ближайших 10 - 17 лет; - обеспечение производства электроэнергией; - обеспечение стабильного и сбалансированного сбыта, использования, в том числе более глубокой переработки всех трех продуктов производства. Однако в настоящее время положениями пункта 2 статьи 5 и приложением В (часть I) Минаматской конвенции по ртути [48], подписанной Российской Федерацией на основании Распоряжения Правительства РФ N 1242-р от 7 июля 2014 г. [50], установлен срок поэтапного вывода из обращения хлорнощелочного производства ртутным методом электролиза - 2025 г. Согласно пунктам 1 - 6 статьи 6 Минаматской конвенции любое государство или региональная организация экономической интеграции может зарегистрировать одно или несколько исключений в отношении сроков поэтапного вывода из обращения, указанных в приложении Б Минаматской конвенции [48], общей продолжительностью не более 10 лет, т.е. максимально продлить срок эксплуатации хлорщелочного производства ртутным методом до 2035 г. В связи с указанным выше технология производства водорода, хлора и гидроксида натрия ртутным методом электролиза может рассматриваться в качестве НДТ только вплоть до периода 2025 - 2030 гг., т.е. на срок действия настоящего справочника НДТ. После этого периода данная технология не может рассматриваться как наилучшая доступная технология и должна быть выведена из обращения, в том числе путем замены на энергетически более эффективную и экологически безопасную технологию производства водорода, хлора и каустика мембранным методом электролиза. 9.2.4 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время в производстве твердого гидроксида натрия (едкого натра) При производстве твердого гидроксида натрия (едкого натра) основным сырьевым материалом является: - раствор едкого натра с массовой концентрацией NaOH не менее 45%. Основным видом энергетических ресурсов, используемым в производстве твердого гидроксида натрия (едкого натра), является тепловая энергия, генерируемая сжиганием природного газа и/или водорода. В настоящем разделе рассматриваются технологические процессы производства твердого гидроксида натрия. 9.2.4.1 Общие сведения о производстве твердого гидроксида натрия (едкого натра) Товарный твердый гидроксид натрия (едкий натр, каустик), содержащий не менее 98,5% NaOH, используется в различных отраслях промышленности, в том числе в химической отрасли промышленности. Основные области применения твердого гидроксида натрия приведены в таблице 9.1. 9.2.4.2 Описание технологических процессов, используемых в производстве твердого гидроксида натрия (едкого натра) 3 3 3 e-ecolog.ru/docs Технология производства твердого гидроксида натрия (едкого натра) заключается в последовательной реализации следующих технологических стадий: - нагрев и циркуляция органического теплоносителя - дифенилоксида (динила); - нагрев и циркуляция расплава неорганического теплоносителя - нитрит-нитратной смеси (при наличии данной стадии); - выпаривание влаги из натра едкого очищенного с использованием контура или пара высокотемпературного органического теплоносителя (динила); - выпаривание влаги из раствора едкого натра при непосредственном контакте раствора каустика с продуктами сгорания водорода в кислороде или с использованием контура расплава неорганического теплоносителя; - кристаллизация и чешуирование или гранулирование продукта; - фасовка, хранение (складирование) и отгрузка готового продукта. Пример общей принципиальной схемы технологического процесса производства гидроксида натрия (твердого натра), включающей две ступени выпаривания, представлен ниже на рисунке 9.5. Данный пример никоим образом не может рассматриваться как единственный и исчерпывающий вариант схемы технологического процесса, соответствующий критериям и установленным технологическим показателям НДТ (см. приложение Б). Рисунок 9.5 - Пример принципиальной технологической схемы производства твердого едкого натра (чешуированного) Ниже представлен типичный пример описания технологического процесса производства твердого гидроксида натрия (едкого натра), который никоим образом не может рассматриваться как единственное и исчерпывающее описание технологического процесса, соответствующее критериям и установленным технологическим показателям НДТ (см. приложение Б). Описание производства твердого едкого натра с использованием органического теплоносителя, природного газа, водорода и кислорода (пример) Исходным сырьем для получения твердого едкого натра является натр едкий очищенный ртутного электролиза с массовой долей основного вещества не менее 45%, например, раствор марки РР, или натр едкий марки РМ, произведенный методом мембранного электролиза, который поступает в приемные емкости. На случай аварийного слива каустика из системы предусмотрен слив в приемные емкости. Расход принятого раствора едкого натра контролируется по контуру, температура в приемных емкостях контролируется и регистрируется с помощью специальных контуров в пределах (20 - 60) °C. Минимальное значение температуры 20 °C фиксируется сигнализацией (свет, звук). Уровень едкого натра в приемных емкостях контролируется двумя независимыми датчиками уровня с помощью специальных контуров в пределах (150 - 2700) мм или (5 - 90)% с сигнализацией (свет, звук) минимального 150 мм, предминимального - 500 мм, предмаксимального - 2600 мм и максимального - 2700 мм значений и регистрируется. При максимальном значении уровня автоматически закрывается отсечной клапан для предотвращения перелива каустика из приемных емкостей со световой и звуковой сигнализацией. После снижения уровня в приемных емкостях менее 2400 мм отсечной клапан открывается и производится продувка трубопровода приема каустика в отдельную емкость азотом для исключения кристаллизации едкого натра в трубопроводе. На линии воздушки приемных емкостей установлен влагоотделитель для разделения продувочного азота от уносимых капель раствора едкого натра. После влагоотделителя азот через воздушку сбрасывается в атмосферу, а уловленные капли раствора едкого натра сливаются в приемную или отдельную емкость. Из приемных емкостей едкий натр насосами подается в колонну дегазации с расходом в пределах (0,5 - 5,0) м /ч, где смешивается с соковым паром, поступающим в верхнюю часть колонны из сепаратора. Расход едкого натра в колонну дегазации контролируется контуром поз. FRC-29 и регулируется клапаном. Раствор едкого натра на выходе из колонны дегазации поступает в бак поз. J-5 с температурой не более 200 °C. Колонна дегазации работает под вакуумом, вакуум в данной системе создается вакуум-насосами и регулируется клапаном. Пары с инертными газами из колонны дегазации отсасываются через каплеотбойник и барометрический 3 e-ecolog.ru/docs конденсатор поз. J-4, орошаемый оборотной водой, и сбрасываются в атмосферу. В барометрическом конденсаторе пары конденсируются за счет смешивания с оборотной водой и по барометрической трубе сливаются в гидрозатвор поз. J-17. Температура оборотной воды на выходе из барометрического конденсатора поз. J-4 не более 50 °C регулируется клапаном, установленным на трубопроводе подачи оборотной воды в барометрический конденсатор поз. J-4. Раствор едкого натра из колонны дегазации и каплеотбойника поз. J-3 сливается в бак поз. 5. Сепаратор поз. J-15, колонна дегазации поз. J-2, каплеотбойник поз. J-3 работают под вакуумом в пределах (42 - 63) кПа (0,42 - 0,63 кгс/см ), создаваемым вакуум-насосами через барометрический конденсатор поз. J-4. Температура сокового пара на выходе из каплеотбойника составляет в пределах (100 - 210) °C. Едкий натр насосами параллельно подается в нижнюю часть выпарного аппарата поз. J-7 с расходом в пределах (5,0 - 10,0) м /ч. Вторичный пар из сепаратора поз. J-13 с температурой в пределах (180 - 250) °C и давлением не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см ) подается в верхнюю часть межтрубного пространства выпарного аппарата. Подача раствора едкого натра в выпарной аппарат регулируется регулятором уровня в пределах (650 - 1170) мм (50 - 90)%, установленным на баке поз. 10 и клапаном, установленным на трубопроводе подачи раствора едкого натра от насосов в выпарной аппарат поз. J-7. Раствор едкого натра из выпарного аппарата снизу вверх по трубкам поступает в сепаратор поз. J-8, где под вакуумом в пределах (68 - 95) кПа (0,68 - 0,95) кгс/см выпариваются водяные пары из раствора едкого натра. Температура едкого натра на выходе из сепаратора поз. J-8 составляет не более 130 °C. Водяные пары из сепаратора поз. J-8 отсасываются вакуум-насосами в барометрический конденсатор поз. J-9, где орошаются оборотной водой. Температура оборотной воды на выходе из конденсатора поз. J-9 не более 50 °C регулируется клапаном, установленным на трубопроводе подачи оборотной воды в конденсатор поз. J-9. Вторичный пар после конденсации в выпарном аппарате поз. J-7 поступает в гидрозатвор. На выходе из гидрозатвора поз. J-17 контролируется водородный показатель оборотной воды в пределах (6,0 - 9,0) pH с помощью контура поз. AIR-400. Подогретый раствор едкого натра из сепаратора поз. J-8 с температурой не более 130 °C сливается в бак поз. J-5, а также предусмотрен перелив едкого натра по переливной линии в бак поз. 10. В баке поз. J-5 потоки едкого натра из аппаратов поз. J-2, поз. J-7 смешиваются и насосом подаются в контактный выпарной аппарат поз. X-102. Из контактного выпарного аппарата поз. X-102 через гидрозатвор поз. E-115 выпаренный едкий натр с концентрацией не менее 60 мас. % поступает в бак поз. 10. Едкий натр из бака поз. J-10 погружным насосом поз. J-11 подается в выпарной аппарат поз. J-12 с температурой не более 250 °C. Для предотвращения переполнения бака поз. J-10 предусмотрена линия слива в приемную емкость поз. J-73A. В выпарном аппарате поз. J-12 раствор едкого натра нагревается парами дифенильной смеси и поступает в сепаратор поз. J-13, где происходит выпаривание водяных паров из раствора едкого натра. Водяные пары из сепаратора поз. J-13 поступают в межтрубное пространство выпарного аппарата поз. J-7, а раствор едкого натра после сепаратора поз. J-13 разделяется на два потока. Первый поток самотеком поступает в тройник, где смешивается с раствором едкого натра, подаваемым от насоса поз. J-11. Второй поток самотеком поступает в выпарной аппарат поз. J-14, где нагревается парами дифенильной смеси и далее поступает в сепаратор поз. J-15. Температура раствора едкого натра в сепараторе поз. J-15 составляет в пределах (340 - 365) °C. Сепаратор поз. J-13 работает под давлением не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см), сепаратор поз. J-15 - под вакуумом в пределах (42 - 63) кПа (0,42 - 0,63 кгс/см ). В выпарных аппаратах поз. J-12 и поз. J-14 раствор едкого натра нагревается парами дифенильной смеси, поступающими из сепаратора поз. J-22. В выпарных аппаратах пары дифенильной смеси конденсируются и возвращаются обратно в нижнюю часть сепаратора поз. J-22. Температура дифенильной смеси на выходе из выпарного аппарата поз. J-12 и на выходе из выпарного аппарата поз. J-14 - не более 340 °C. Разность температуры раствора едкого натра и конденсата сокового пара в пределах (80 - 160) °C в выпарных аппаратах поз. J-12 и поз. J-7 регулируется при помощи клапана, установленного на выходе конденсата дифенильной смеси из выпарного аппарата поз. J-12. Расплав едкого натра из сепаратора поз. J-15 через гидрозатвор поз. J-16 поступает в распределительную емкость поз. J- 16/1 и разделяется на три потока при помощи откидной ручки: - первый поток на чешуировочную машину поз. J-18a, - второй поток на чешуировочную машину поз. J-18, - третий поток - в бак поз. J-10 (на циркуляцию). Предусмотрена возможность подачи расплава каустика одновременно на чешуировочные машины поз. J-18a и поз. J-18. Для контроля циркуляции расплава едкого натра на крышке распределительной емкости поз. J-16/1 на каждой секции предусмотрены смотровые люки. |