Справочник по наилучшим доступным технологиям производство прочих основных неорганических химических веществ
 Скачать 5.21 Mb.
|
|
9.2.5.3 Сведения об используемом природоохранном оборудовании В таблице 9.18 представлено основное природоохранное оборудование, предназначенное для очистки промышленных выбросов производства водорода, хлора и гидроксида калия мембранным методом электролиза от загрязняющих веществ. Представленный в таблице 9.18 перечень природоохранного оборудования не может рассматриваться как исчерпывающий, поскольку возможно применение иного природоохранного оборудования, позволяющего достичь установленных технологических показателей НДТ (см. приложение Б). Таблица 9.18 Природоохранное оборудование производства водорода, хлора и гидроксида калия мембранным методом электролиза Наименование оборудования Назначение оборудования Технологические характеристики Санитарная колонна (колонна абсорбции хлора) Очистка выбросов (газовоздушной смеси - ГВС) от хлора Вертикальный аппарат с крышкой; разрежение от минус 0,6 до минус 1,2 кПа, вместимость 82 м ; расход ГВС - 0,0199 м /с; температура ГВС 30 °C; эффективность очистки - до 100%; высота трубы - 22 м Санитарная колонна Очистка газовых выбросов на участке склада и станции испарения жидкого хлора Вертикальный цилиндрический аппарат; расход ГВС - 0,074 м /с; температура ГВС 22,0 °C; эффективность очистки - до 100%; высота трубы - 17 м 9.2.5.4 Основные факторы, характеризующие охрану окружающей среды и устойчивое развитие производства водорода, хлора и гидроксида калия мембранным методом электролиза Основными факторами, характеризующими охрану окружающей среды при производстве водорода, хлора и гидроксида калия мембранным методом электролиза, являются: - удельное потребление электроэнергии и тепловой энергии; - 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 очистки или повторного использования сточных вод производства, содержащих сульфат и хлорид калия; - контроль загрязнения атмосферного воздуха (хлор, серная кислота). Основными факторами, характеризующими устойчивое развитие производства водорода, хлора и гидроксида калия мембранным методом электролиза, являются: - наличие и близость расположения месторождений по добыче раствора хлорида калия или твердого хлорида калия - сильвина KCl с целью обеспечения производства сырьем и сохранения запасов в течение 20 - 40 лет; - обеспеченность производства электроэнергией; - обеспеченность стабильного и сбалансированного сбыта или использования (переработки) всех трех продуктов производства. 9.2.6 Описание технологических процессов, используемых в настоящее время в производстве синтетической соляной кислоты В настоящем разделе рассматриваются технологические процессы, основное и природоохранное оборудование производства синтетической соляной кислоты методом синтеза хлорида водорода с последующей абсорбцией водой. Технология производства синтетической соляной кислоты заключается в последовательной реализации следующих технологических стадий: - синтез хлорида водорода из хлора и водорода; - абсорбция хлорида водорода водой с получением соляной кислоты; - очистка или нейтрализация абгазов производства от хлорида водорода; 2 3 3 3 e-ecolog.ru/docs - получение ингибированной соляной кислоты (при необходимости); - фасовка, хранение (складирование) и отгрузка готового продукта. Химизм процесса производства соляной кислоты описывается следующей экзотермической химической реакцией: H + Cl = 2HCl + 184,7 кДж/моль. 9.2.6.1 Общие сведения о производстве соляной кислоты В настоящее время в Российской Федерации в промышленном масштабе реализованы два метода (способа) производства соляной кислоты: - метод взаимодействия хлора и водорода с образованием хлорида водорода с последующей его абсорбцией водой с получением синтетической соляной кислоты; - метод абсорбции водой абгазного хлорида водорода, образующегося при хлорировании органических соединений газообразным хлором, либо при окислении (сжигании) хлорорганических соединений, с получением абгазной соляной кислоты. Основным методом производства соляной кислоты является взаимодействие хлора и водорода с образованием хлорида водорода с последующей его абсорбцией водой с получением высококачественной синтетической соляной кислоты. Данный метод позволяет получать высокочистую соляную кислоту с массовой долей HCl до 35% - 38%. В отличие от первого метода получения метод абсорбции водой абгазного хлорида водорода, образующегося при хлорировании различных органических соединений газообразным хлором, характеризуется получением менее чистой, так называемой абгазной, соляной кислоты, содержащей органические примеси и активный хлор. Кроме того, в абгазной соляной кислоте массовая доля хлорида водорода составляет 20% - 28%, т.е. ниже, чем в синтетической соляной кислоте. Данный метод производства соляной кислоты следует рассматривать как метод получения попутной продукции - абгазной соляной кислоты в производствах хлорметанов, хлорированных парафинов, гексахлор-пара-ксилола, хлорбензола, хлорированного полиэтилена и других хлорированных углеводородов. Основные области применения соляной кислоты приведены в таблице 9.13. В настоящем справочнике НДТ представлены сведения и технологические показатели производства синтетической соляной кислоты методом взаимодействия хлора и водорода с последующей абсорбцией образующегося хлорида водорода водой. 9.2.6.2 Описание процесса получения синтетической соляной кислоты Технологический процесс получения синтетической соляной кислоты включает в себя следующие стадии: - синтез хлорида водорода взаимодействием хлора и водорода в специальных печах синтеза, снабженных горелкой; - абсорбция хлорида водорода в абсорбционных колоннах с получением кислоты соляной синтетической технической; - очистка и/или нейтрализация абгазов производства; - хранение и отгрузка соляной кислоты потребителю. Н а рисунке 9.9 приведена принципиальная схема производства кислоты соляной синтетической технической, которую никоим образом не следует рассматривать как единственную схему производства кислоты соляной синтетической, соответствующую критериям и технологическим показателям НДТ. Производство кислоты соляной синтетической технической Рисунок 9.9 - Принципиальная схема производства кислоты соляной синтетической технической Ниже в таблице 9.19 приведено основное технологическое оборудование производства синтетической соляной кислоты 2 2 e-ecolog.ru/docs методом синтеза хлорида водорода из водорода и хлора с последующей абсорбцией хлорида водорода водой. Таблица 9.19 Основное технологическое оборудование производства синтетической соляной кислоты Наименование оборудования Назначение оборудования Технологические характеристики Буфер Прием и распределение абгазного и/или электролитического хлора Вместимость 10 м ; H = 2500 (4430) мм; D = 2000 мм; давление рабочее 0,6 - 1,5 МПа; среда - хлор Печь синтеза Получение хлорида водорода путем синтеза хлорида водорода из абгазного хлора и/или хлора технического и водорода электролитического 1. Вертикальный цилиндрический аппарат из двух усеченных конусов, верхний конус: высота 3800 мм; диаметр верха 1100 мм; диаметр низа 1700 мм. Нижний конус: H = 1600 мм; диаметр верха 1700 мм; диаметр низа 900 мм; температура 450 °C - 580 °C; среда - хлор, водород. 2. Вертикальные цилиндрические цельносварные аппараты с коническим днищем и крышкой: D = 1800 мм, H = 9660 мм; D = 1400 мм, H = 9000 мм; D = 1600 мм, H = 9000 мм; снабжены горелкой. 3. Аппарат с рубашкой D = 600 мм, H = 7500 мм, горелка состоит из двух кварцевых труб: диаметр наружный 100 мм; диаметр внутренний 50 мм. 4. Цилиндрический аппарат, вместимость 25 м , D = 2000 мм, P - 0,06 МПа, температура 450 °C. Горелка диаметром 100 мм. Среда: хлор, водород, хлористый водород Абсорбер Абсорбция хлорида водорода водой Коробон; площадь поверхности теплообмена 12,5 м ; температура до 200 °C; среда - хлористый водород Емкость хранения кислоты Прием, хранение и выдача кислоты соляной синтетической технической Стеклопластик или гуммиров. емкость; вместимость 100 м ; L = 14 500 (14 895) мм, D = 3000 мм; среда - соляная кислота Абсорбер Абсорбция хлорида водорода водой Коробон; площадь поверхности теплообмена 12,5 м , среда - соляная кислота, хлористый водород Абсорбер Абсорбция хлорида водорода водой Коробон; площадь поверхности теплообмена 16 м , среда - соляная кислота, хлористый водород Абсорбер Абсорбция хлорида водорода водой Коробон; площадь поверхности теплообмена 12,5 м , среда - соляная кислота, хлористый водород Абсорбер Абсорбция хлорида водорода водой Площадь поверхности теплообмена 368 м ; D = 1380 мм; H = 7900 мм. В трубном пространстве: температура минус 40 °C - 60 °C, давление 0,07 МПа. Среда: хлористый водород, кислота соляная. В межтрубном пространстве: давление 0,45 МПа; среда - вода оборотная Абсорбер Абсорбция хлорида водорода водой Площадь поверхности теплообмена 370 м ; D = 1480 мм; H = 6607 мм. В трубном пространстве: давление рабочее 0,07 МПа, температура рабочая минус 40 °C - 60 °C. Среда - хлористый водород, кислота соляная. В межтрубном пространстве: давление рабочее 0,30 - 0,45 МПа, температура рабочая 27 °C. Среда - вода оборотная Колонна Абсорбция хлорида водорода водой Вместимость 2,4 м ; давление - от атмосферного до 0,07 МПа. Температура 40 °C - 60 °C. Внутренний диаметр 600 - 800 мм. Высота 6012 мм. Насадка: фторопластовые кольца Рашига 50 x 50 мм. Высота насадки 3500 мм. Среда - кислота соляная Емкость Прием, хранение и отгрузка кислоты соляной Вместимость 70 м , L = 8800 мм, D = 3200 мм; среда - соляная кислота Емкость Прием, хранение и отгрузка кислоты соляной Вместимость 50 м , D = 2400 мм, среда - соляная кислота Емкость Прием, хранение и отгрузка кислоты соляной Вместимость 40 м , D = 3000 мм, L = 5460 мм; среда - соляная кислота Емкость Прием, хранение и отгрузка кислоты соляной Вместимость 20 м ; L = 5500 мм; D = 2500 мм; среда - соляная кислота Емкость Прием, хранение и отгрузка кислоты соляной Вместимость 80 м ; среда - соляная кислота Емкость Прием, хранение и отгрузка кислоты соляной Вместимость 105 м ; давление 0,3 МПа; температура 90 °C. D = 3200 мм; L = 12000 мм. Среда - кислота соляная Ниже приведено описание технологического процесса производства кислоты соляной синтетической, которое никоим образом не следует рассматривать как единственное и исчерпывающее описание процесса, соответствующего критериям и 3 3 раб 2 3 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 e-ecolog.ru/docs показателям НДТ. 9.2.6.3 Описание стадий производства соляной кислоты Синтез хлорида водорода В основе синтеза хлорида водорода лежит экзотермическая химическая реакция взаимодействия технического хлора (хлоргаза) с электролитическим водородом: H + Cl = 2HCl + 184,7 кДж/моль. При нагревании смеси хлора и водорода или под действием яркого света молекула хлора диссоциирует на атомы (фотохимическая диссоциация), при этом образуются два радикала хлора (Cl + = 2Cl ), которые затем вступают в реакцию с молекулами водорода, образуя хлористый водород и радикал водорода: H + Cl = HCl + H . Последний в свою очередь реагирует с молекулой хлора, образуя хлористый водород и радикал хлора: H + Cl = HCl + Cl и т.д. Таким образом, образуется как бы цепь последовательных реакций, причем за счет каждой первоначально распавшейся молекулы хлора образуется в среднем сто тысяч молекул хлорида водорода, и реакция протекает с большой скоростью. Реакции подобного типа называются цепными. В производственных условиях синтез осуществляется в специальных установках (печах синтеза), в которых водород непрерывно сгорает ровным пламенем в токе хлора, смешиваясь с ним непосредственно в факеле горелки. Абсорбция хлорида водорода водой и получение кислоты соляной синтетической технической Кислота соляная синтетическая техническая образуется при абсорбции (поглощении) синтезированного хлористого водорода обессоленной или иной технической водой. При абсорбции газ переходит из газообразной фазы (газовой смеси) во внутренние слои абсорбента, образуя раствор газа в жидкости. При изотермической абсорбции тепло отводится путем непосредственного охлаждения абсорбера водой. Получение кислоты соляной синтетической технической осуществляется в последовательно установленных абсорберах или абсорбционных колоннах. Каждый абсорбер представляет собой пластинчатый теплообменник типа "Коробон" или иной аппарат для абсорбции - абсорбционную колонну. В абсорбер через трубку с боковыми отверстиями подается обессоленная или речная отстоянная вода или слабая соляная кислота, которые, поглощая хлористый водород, образуют соляную кислоту. Хранение и отгрузка соляной кислоты Стадия предназначена для хранения и отгрузки готового продукта потребителю, в том числе в гуммированные железнодорожные цистерны, танк-контейнеры, полимерные контейнеры объемом 1 м или иным объемом. Данная стадия характеризуется относительно низким удельным потреблением электроэнергии, умеренным потреблением оборотной воды, применяемой для охлаждения полученного продукта, незначительным уровнем эмиссии хлора и хлорида водорода в атмосферный воздух. Сточные воды и производственные потери на данной стадии отсутствуют. 9.2.6.4 Сведения об используемом природоохранном оборудовании В таблице 9.20 представлено основное природоохранное оборудование, предназначенное для очистки промышленных выбросов производства синтетической соляной кислоты. Таблица 9.20 Природоохранное оборудование производства синтетической соляной кислоты Наименование оборудования Назначение оборудования Технологические характеристики Санитарная колонна Очистка выбросов от хлорида водорода Вертикальный цилиндрический аппарат с насадкой - кольцами Рашига 50 x 50 мм; D = 600 - 1115 мм, H = 5500 - 6650 мм; расход ГВС - 0,036 м /с; эффективность - до 100% (95% - 99%) Санитарная колонна Очистка газовых выбросов от хлорида водорода Высота трубы - 15 м, диаметр устья - 0,160 м, объем (расход) ГВС - 0,036 м /с, температура ГВС - 21,3 °C, эффективность ГОУ - до 100% Санитарная колонна Очистка газовых выбросов от хлорида водорода D = 600 мм, H = 9700 мм, высота насадки - 5000 мм, эффективность 95% - 99% Санитарная колонна Очистка газовых выбросов от хлорида водорода D = 800 мм, H = 4540 мм; насадка - фторопластовые кольца Санитарная колонна Очистка газовых выбросов от хлорида водорода D = 1000 мм, H = 4590 мм; насадка - фторопластовые кольца Санитарная колонна Очистка газовых выбросов от хлорида водорода D = 900 мм, H = 3500 мм; насадка - фторопластовые кольца 32 x 32 мм, 50 x 50 мм, 80 x 80 мм Санитарная Очистка газовых D = 600 мм, H = 3600 мм; насадка - фторопластовые кольца 50 x 50 мм 2 2 2 ` 2 ` ` ` 2 ` 3 3 3 e-ecolog.ru/docs колонна выбросов от хлорида водорода Санитарная колонна Очистка выбросов методом абсорбции хлорида водорода Коробон; площадь поверхности теплообмена 12,5 м . Среда - соляная кислота, HCl Санитарная колонна Очистка выбросов методом абсорбции хлорида водорода Коробон; площадь поверхности теплообмена 5 м . Среда - соляная кислота, хлористый водород Санитарная колонна Очистка газовых выбросов от хлорида водорода Вместимость 7,7 м . Насадка - кольца Рашига 50 x 50 мм; давление 0,45 МПа; температура 40 °C. D = 1050 мм; H = 9100 мм Среда - раствор едкого натра Данное производство характеризуется практически полным отсутствием отходов производства и крайне низким уровнем образования промышленных сточных вод, а общая эмиссия хлора и хлорида водорода в окружающую среду весьма незначительна. Хозяйственно-бытовые сточные воды, образующиеся в результате деятельности персонала производства, направляются на биологические очистные сооружения организации, осуществляющей водоотведение и очистку сточных вод. 9.2.6.5 Основные факторы, характеризующие охрану окружающей среды и устойчивое развитие производства соляной кислоты Основными факторами, характеризующими охрану окружающей среды при производстве соляной кислоты, являются: - наличие и эффективность системы улавливания отходящих газов производства (газовых выбросов) с возвратом хлорида водорода в технологический цикл; - рекуперация тепловой энергии, выделяющейся при производстве; - контроль загрязнения атмосферного воздуха (хлор, хлорид водорода); - практическое отсутствие отходов производства и промышленных сточных вод. Основными факторами, характеризующими устойчивое развитие производства соляной кислоты, являются: - обеспеченность производства водородом и хлором; - обеспечение стабильного сбыта и/или использования (переработки) производимой соляной кислоты. Как правило, получаемая синтетическая соляная кислота в значительном объеме используется непосредственно самим предприятием-производителем или соседними предприятиями для производства различных хлоридов металлов: - хлорида кальция; - хлорида бария; - хлорида алюминия; - оксихлорида и полиоксихлорида алюминия, - также для получения хлористого метила и ингибированной соляной кислоты. 9.3 Текущие уровни эмиссии в окружающую среду и потребления ресурсов Основными видами воздействия на окружающую среду, связанными с производством водорода, хлора и гидроксида натрия (гидроксида калия), являются потребление электроэнергии, тепловой энергии и загрязнение атмосферного воздуха маркерными загрязняющими веществами. Стадия электролиза насыщенного раствора хлорида натрия или хлорида калия связана с существенным потреблением электроэнергии и является основным источником электромагнитного излучения и воздействия на рабочую зону производства. Основными видами воздействия на окружающую среду, связанными с производством хлорида водорода и соляной кислоты, являются незначительное загрязнение атмосферного воздуха маркерными загрязняющими веществами на стадии синтеза хлорида водорода. К промышленным источникам эмиссий в окружающую среду или объектам негативного воздействия на окружающую среду относятся любые предприятие, установка, технологический процесс, производственный объект, потребляющие электрическую и/или тепловую энергию и выделяющие в окружающую среду загрязняющие вещества в виде выбросов в атмосферный воздух, сбросов сточных вод в водные объекты или в виде отходов производства и потребления, которые подлежат обработке, размещению, утилизации или обезвреживанию. Конкретные источники эмиссий - это предприятия, осуществляющие инвентаризацию выбросов и/или сбросов загрязняющих веществ, отходов и специальный учет эмиссий (производственный экологический контроль) от источников негативного или любого техногенного воздействия. На основании указанного учета эмиссий по предприятиям отрасли и была выполнена оценка текущих уровней эмиссий в окружающую среду и потребления ресурсов. |