Аппаратура башенных систем

Основными аппаратами башенных систем являются запол­ненные насадкой (скрубберные) башни, размеры которых в за­висимости от производительности башенной системы различны: диаметр 4—14 м, высота 14—18 м.

Все башни — стальные, футерованные андезитом, бештаунитом или керамикой. На рис. 9-4 изображена стальная футеро­ванная башня, заполненная насадкой в виде колец. Толщина футеровки в нижней подколосниковой части — от 300 до 450 мм, над колосниковой решеткой — от 120 до 250 мм. В денитрационной и продукционной башнях футеровка имеет большую тол­щину, чем в других башнях системы, так как в них поступает газ с наиболее высокой температурой. Крышки башен выпол­няются из армированного кислотоупорного бетона.

Рис. 9-4. Стальная футерованная башня:

1 — стальной корпус; 2 — футеровка; 3 — люк; 4 — крышка из армированного кислото­упорного бетона;

5 — распиливающая турбинка; 6 — гидравлический затвор; 7 — колонки колосниковой решетки; 8 — насадка; 9 — колосники.

Серная кислота вытекает из башни через гидравлический затвор, представляющий собой герметически закрытую чугунную или стальную футерованную коробку с перегородкой, не доходящей до дна. Башни соединены между собой стальны­ми газоходами, защищенными от коррозии кислотоупорной фу­теровкой.

Для уменьшения расхода азотной кислоты и улучшения ра­боты всей башенной системы целесообразно повышать темпера­туру поступающего в систему обжигового газа. В результате в нижней части башни создается более агрессивная среда, поэтому температуру газа до входа в насадку башни иногда снижа­ют, для чего башни оборудуют удлиненной газовой коробкой (рис. 9-5). Стекающая с насадки кислота поступает по днищу коробки к выходу, горячий газ противотоком движется над кис­лотой в башню. При этом температура газа снижается, выделя­ющиеся из кислоты пары воды вместе с газом поступают в башню.

В процессе работы башен насадка засоряется и сопротивле­ние ее возрастает. Засорение насадки в отдельных башнях и даже внутри одной башни происходит неравномерно, поэтому ус­тановить зависимость роста сопротивления системы от продол­жительности ее работы не представляется возможным. Увели­чение сопротивления системы показывает степень ее засоренно­сти и может быть весьма значительно.

Распределительные устройства для подачи жидкости. Нор­мальная работа башен и, следовательно, всей башенной системы зависит не только от количества орошающей кислоты, но и от равномерности ее распределения по сечению башни. При нерав­номерном распределении орошающей кислоты насадка на не­которых участках не смачивается или плохо смачивается жид­костью, вследствие чего уменьшается поверхность соприкосно­вения газа с жидкостью и ухудшаются условия процесса в башнях.

Для распределения орошающей кислоты по сечению башни применяют самые разнообразные устройства.

На современных башенных заводах получили распростране­ние центробежные разбрызгиватели (рис. 9-6), устанавливаемые в центре крышки башни. На вертикальном валу 2 приводной турбинки вращается звездочка 5, на которую из камеры 3 льет­ся серная кислота, разбрызгиваемая под действием центробеж­ной силы. Звездочка имеет ребристые лучи разной длины; чем длиннее ребро, тем дальше отбрасывается серная кислота. Дли­ну ребер подбирают так, чтобы кислота равномерно распреде­лялась по сечению башни. Вал турбинки приводится во враще­ние от электродвигателя с помощью ременной передачи или че­рез редуктор. Количество орошающей серной кислоты опреде­ляется условиями процесса в башне и обеспечивается произво­дительностью насоса; радиус распределения кислоты зависит от числа оборотов турбинки и ее диаметра. При увеличении числа оборотов турбинки радиусом 250 мм от 40 до 190 об/мик радиус орошения изменяется от 0,8 до 3,2 м.

Рис. 9-5. Башня с удлиненной газовой коробкой:

1 — газовая коробка; 2 — люк; 3 — перегородка.

Рис. 9-6. Центробежный разбрызгиватель (приводная турбинка):

1 — привод; 2 — вал; 3 — камера для кислоты; 4 — крышка башни; 5 — турбинка (звез­дочка).

Рис. 9-7. Механические форсунки:

a — с червячным завихрителем; 1 — стакан; 2 — корпус; 3 — червячный винт; б — с цилиндрическим вкладышем; 1 — вкладыш; 2 — центральное отверстие вкладыша; 3 — кор­пус; 4 — камера смешения; 5 — прорези венца вкладыша.

В последние годы для орошения башен в производстве сер­ной кислоты нитрозным методом начали применять механичес­кие форсунки, отличающиеся простотой устройства, равномер­ностью распределения кислоты и меньшей вероятностью засо­рения.

На рис. 9-7 изображены два типа механических форсунок, распиливающих жидкость в полых башнях. Форсунка с червяч­ным завихрителем (рис. 9-7, а) представляет собой цилиндри­ческий стакан 1 (диаметр 50 мм), в который ввернут корпус 2 -с отверстием в нижней части. В корпусе находится четырехзаходный червячный винт 3. Средний диаметр капель жидкости, распыливаемой такой форсункой, равен примерно 2 мм, коли­чество (масса) капель диаметром более 1 мм составляет около 90%.

Форсунка второго типа (рис. 9-7,6) выполнена в виде ци­линдрического корпуса 3 (диаметр 50 мм), в который ввернут вкладыш 1. В этой части корпуса имеется центральное коничес­кое отверстие, оканчивающееся цилиндрическим выходом, во вкладыше — продольные прямоугольные прорези 5. Жидкость поступает в камеру смешения 4 через прорези и одновременно через центральное отверстие 2 вкладыша, из камеры смешения жидкость выбрасывается через выходное отверстие. Оси проре­зей 5 не совпадают с диаметрами камеры смешения 4, благода­ря чему жидкость приобретает вращательное движение, способ­ствующее ее дроблению на капли.

Ввод в систему оксидов азота. В нитрозном процессе неиз­бежны потери оксидов азота с продукционной кислотой и отхо­дящими газами через неплотности в аппаратуре, коммуникаци­ях и др. Эти потери восполняются путем введения в систему азотной кислоты (как правило привозимой со стороны).

При перевозке концентрированной азотной кислоты в сталь­ных цистернах в кислоту добавляют небольшое количество (око­ло 8%) концентрированной серной кислоты. Эта смесь, назы­ваемая меланжем, не вызывает сильной коррозии стали. На сернокислотных заводах меланж хранят в стальных футерован­ных герметически закрытых резервуарах, куда его перекачива­ют насосом из железнодорожных цистерн. Над продукционны­ми башнями устанавливают небольшие сборники меланжа, футерованные кислотоупорными плитками.