2. Технологическая схема отделения абсорбции
В отделении абсорбции должна быть обеспечена высокая степень очистки отходящих газов от аммиака, поэтому здесь газы промывают свежим рассолом или рассолом, содержащим минимальное количество аммиака. Кроме того, в отделении абсорбции должен быть получен рассол, содержащий 100— 106 н. д. аммиака. Для этого необходимо отводить тепло, выделяющееся при растворении NН3 и СО2 в рассоле и их взаимодействии, а также при конденсации водяных паров.
В зависимости от способа отвода тепла различают несколько технологических схем отделения абсорбции. Чаще всего применяются схемы с одновременным охлаждением и жидкой и газовой фазы.
Очищенный рассол подают в напорный бак 1, расположенного на высоте 48,5 м, откуда самотеком он направляется в промыватели. Во второй промыватель газа колонн (ПГКЛ-2) 3 обычно поступает 75% всего количества рассола; остальные 25% — в промыватель воздуха фильтров (ПВФЛ) 2. Из промывателей 3 и 2 рассол двумя потоками поступает в промыватель газа 4.
В промывателе воздуха фильтров поглощается аммиак из воздуха, прошедшего через фильтрующую ткань вакуум-фильтров и содержащего 0,5—2,0 % (об.) NНз, увлекаемого из фильтровой жидкости. В промывателе 4 рассол поглощает аммиак, оставшийся в газе после абсорберов. Наконец, в ПГКЛ-2 извлекается аммиак из отходящих газов отделения карбонизации, содержащих до 10% (об.) аммиака.
После промывки отходящих газов рассол из промывателя 4 поступает в первый абсорбер (АБ-1) 5, а затем во второй (АБ-2) 6. Противотоком рассолу через абсорберы проходит аммиачный газ из отделения дистилляции. Этот газ поступает в отделение абсорбции при 70 °С. Перед поступлением в АБ-2 он охлаждается до 58 °С в холодильнике газа дистилляции (ХГДС) 7.
В первом абсорбере 5 поглощается примерно половина аммиака, поступающего из отделения дистилляции. Попутно из газа извлекается также диоксид углерода. В результате поглощения аммиака и его взаимодействия с СО2 температура рассола в АБ-1 возрастает до 60—63 °С. Дальнейшее поглощение аммиака во втором абсорбере 6 протекает одновременно с охлаждением рассола и газа в трубчатых холодильниках, расположенных внутри АБ-2. Охлаждающие трубки холодильников орошаются сверху через распределительную плиту рассолом изАБ-1, а снизу в межтрубном пространстве поднимается газ из холодильника 7. Выделяющееся при поглощении NH3 и СО2 тепло отводится охлаждающей водой, проходящей внутри трубок.
Аммонизированный рассол, выходящий из АБ-2 при 65°С, охлаждается далее в холодильнике 8 и при температуре не более 40°С поступает в сборник аммонизированного рассола (САР) 10. Для охлаждения рассола чаще всего используют оросительные, трубчатые и пластинчатые холодильники.
КАРБОНИЗАЦИЯ АММОНИЗИРОВАННОГО РАССОЛА
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА КАРБОНИЗАЦИИ
Процесс насыщения аммонизированного рассола диоксидом углерода приводит к образованию гидрокарбоната натрия
NaCl + NH3 + CO2 + Н2О ↔ NaHCO3 + NH4C1
Количество СО2, абсорбированного аммонизированным рассолом, характеризуется степенью карбонизации системы Rс, которая представляет собой отношение количества поглощенного диоксида углерода (включая содержание его в твердой фазе), т. е. [СО2 общ.], к общему содержанию аммиака в жидкой фазе.
Отделение карбонизации комплектуется сериями колонн. В состав серии входят колонны предварительной карбонизации и осадительные карбонизационные колонны. Периодически каждую из осадительных карбонизационных колонн (КЛ) ставят на промывку, тогда она выполняет функции колонны предварительной карбонизации.
Аммонизированный рассол поступает в колонну предварительной карбонизации (КЛПК) , осуществляется промывка этой колонны от гидрокарбоната натрия, осаждающегося на внутренних поверхностях аппарата, и предварительная карбонизация аммонизированного рассола, газом известковых печей, содержащий 38—40 % (масс.) СО2. Затем раствор подается в первый промыватель газа колонн (ПГКЛ-1), в который так же поступает газ из КЛПК (колонны предварительной карбонизации) и осадительных колонн. Здесь происходит более глубокое, извлечение диоксида углерода из карбонизующего газа.
Рис. . Схема процесса карбонизации аммонизированного рассола:
1 - колонна предварительной карбонизации; 2 - теплообменник; 3 - первый промыватель газа колонн; 4 - центробежный насос; 5 - осадительная карбонизационная колонна.
За период прохождения жидкости через промыватель газа ее температура повышается на 5—8° С. Для охлаждения жидкости предусмотрен теплообменник, откуда жидкость поступает в осадительную карбонизационную колонну. В нижнюю часть колонны подается смешанный газ (первый ввод), содержащий диоксид углерода 70—80% (масс), а в среднюю часть — газ известковых печей (второй ввод). Газ из осадительной карбонизационной колонны 5 направляется в промыватель газа колонн, а суспензия — в отделение фильтрации.
Карбонизационные колонны работают сериями, чтобы обеспечить непрерывность потока суспензии, направляемого в отделение фильтрации. В промышленности наибольшее распространение получили серии, состоящие из четырех карбонизационных колонн, из которых три работают в качестве осадительных, а одна — колонна предварительной карбонизации.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕЖИМ ОТДЕЛЕНИЯ КАРБОНИЗАЦИИ
При поддержании технологического режима отделения карбонизации обеспечивается высокая степень использования натрия из рассола, хорошее качество кристаллов осажденного NaHCO3, высокая степень использования диоксида углерода и аммиака, а так же высокая производительность карбонизационных колонн.
Одним из основных факторов, от которых зависит степень использования натрия, является высокая концентрация NaCl, определяемая аналитически содержанием ионов С1 в очищенном рассоле.
В процессе аммонизации рассола возможно разбавление рассола вследствие ряда причин: например, при повышении содержания водяного пара в газе дистилляции. Разбавление аммонизированного рассола контролируются содержанием в нем ионов С1, которое должно быть не ниже 89 н.д.
В процессе карбонизации объем раствора уменьшается вследствие кристаллизации NaHCO3 и выдувания аммиака из жидкости, поэтому в растворе увеличивается концентрация хлорид-ионов. Снижение содержания С1 указывает на наличие утечки.
При повышении температуры суспензии, выходящей из осадительной калонны, уменьшается выход осажденного NaHCO3. Путем поддержания температурного режима работы осадительной колонны должно обеспечиваться требуемое качество кристаллов NaHCO3.
Все мероприятия, приводящие к увеличению скорости осаждения NaHCO3, можно использовать лишь тогда, когда одновременно не ухудшается качество кристаллов.
КАЛЬЦИНАЦИЯ ГИДРОКАРБОНАТА НАТРИЯ