Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Добросельская, Н. Н. Использование сернистых газов на медеплавильных заводах за рубежом для производства товарных видов продукции

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
4.21 Mб
Скачать

дайне здания конвертерного цеха. При таком расположении для каж­ дого конвертера потребуется пространство длиной й5 м.

На заводе "Майами" конвертеры решено установить необычным способом под углом 3 7 ,5 ° к линии опорных колонн цеха с соблюде­ нием расстояния между центрами конвертеров 16,7 м. Передняя часть контертера с горловиной выступает по направлению к мосто­ вому крану, обслуживающему конвертеры, а противоположная часть с сифоном и газоходом - в противоположную сторону. Такое распо­ ложение позволяет рационально использовать помещение конвертер­ ного цеха и применять механические фурмовалки. Для загрузки штейна наряду с новыми мощными мостовыми кранами, подающими ковши с увеличенной емкостью до 8 ,5 м3 , могут быть использова­ ны краны и ковши, применяемые до настояшего времени.

Для рационального использования конвертерных газов в про­ изводстве серной кислоты пять новых конвертеров будут работать по графику таким образом, что при заливке штейна в один из кон­ вертеров, три другие находятся на различных стадиях продувки.

Пятый конвертер - резервный.

Конвертерные газы на этом заводе будут смешиваться с отхо­ дящими газами электроплавки необожженной шихты и перерабатывать­ ся в производстве серной кислоты по схеме двойного контактиро­ вания.

медеплавильный завод "Хейден" (США)

На заводе "Хейден", одном из крупнейших медеплавильных за ­ водов США, расположенном в шт. Аризона, кампания "Асарко" нача­ ла перерабатывать конвертерные газы на новой сернокислотной ус­ тановке, построенной по проекту западногерманской фирмы "Хемибау Цирен" [ 48-63 7 . Схема производства серной кислоты приве­ дена на рис. 9 .

Аналогичные установки хорошо работают на медеплавильных заводах в Швеции и Югославии ("Роншер" и "Бор") / 6 4 J .

Новый сернокислотный цех завода "Хейден" является наиболее оснащенным новыми теплообменниками из коррозионностойких мате­ риалов и отличается рядом усовершенствований, используемых при переработке сернистых газов медеплавильного производства.

Газы конвертеров направляются в циклоны грубой очистки для улавливания и возврата крупной части пыли га за . Дальнейшая очи­ стка от более мелкой части пыли происходит в сухих трехпольных электроцдльтрах конструкции "Хемибау". Эффективность очистки в фильтрах достигает 97%.

30

!Ott

Рис.9 . Схема сернокислотной установки, выполненной по проекту западно-германской фирмы "Хемибау Цирен" на медеплавильном заводе "Хейден” в США:

I - конвертер; 2 - циклон; 3 - сухой электрофильтр;

4 - труба для выпуска слабых газов в атмосферу; 5 -

башня-охладитель для промывной кислоты; 6 - воздухо­ дувка; 7 - сборник шлама; 8 - отстойник для 50%-ной кислоты; 9 - смеситель кислот;1 0 -отстойник кислот по­ сле смешивания 50%-ной H2S04 и 94%-ной H2S04 ; II -линия

подачи 50%-ной серной кислоты; 12 - линия подачи 94%- ной серной кислоты; 13 - сборник шлама с цинковой пылью; 14 - первая промывная башня; 15 - вторая про­

мывная башня; 16 - увлажнительная башня; 17 - мокрый электрофильтр; 18 - контактный аппарат; 19 - теплооб­ менники; 20 - нагнетатель; 21 - линия отвода 94%-ной серной кислоты; 22 - линия отвода 98%-ной серной кис­ лоты; 23 - резервуар-хранилище 75%-ной серной кисло­ ты; 24 - резервуар-хранилище 94%-ной серной кислоты;

25 - резервуар-хранилище 98%-ной серной кислоты; 26 - моногидратный абсорбер; 27 - газоход для подачи серно­ го. энгидрида на абсорбцию; 28 -сушильная башня

Для дальнейшей переработки сернистого газа на серную кисло­ ту он подается в первую промывную башню сернокислотного цеха. Башня орошается 50%-ной серной кислотой.

По мере накопления этой кислоты в цикле ее по линии через

отстойник подают в смеситель для закрепления до 75% HgSO^ .

Для

этого кислота с

концентрацией 50^^30^ по линии поступает в

сме­

ситель с крепкой

кислотой из сушильней башни. Кислота с

кон­

центрацией 75$

HgSO^

в виде готовой продукции подается через

отстойник в резервуар-хранилище 75%-ной серной кислоты. Отстояв­ шийся шлам в отстойниках периодически выводится.

Окончательная очистка газа от пыли, мышьяковистых, селено­ вых соединений и тумана серной кислотыпроисходит во второй про­ мывной башне^ увлажнительной башне и четырех параллельно вклю­ ченных двухпольных мокрых электрофильтрах. Слабый раствор кис­ лоты, орошающий башни, охлаждается в башне-охладителе.

Очищенный, но влажный и охлажденный газ подвергается осуш­ ке в сушильной башне, орошаемой 94%-ной I^SO^ , и направля­ ется для подогрева до 450°С в теплообменники. После этого газ поступает в четырехслойный контактный аппарат.

Абсорбция серного ангидрида из газа происходит при темпе­ ратуре 190°С в абсорбере, орошаемом 98%-ной серной кислотой.

Отходящий газ сернокислотной установки освобождается от брызг и выбрасывается в атмосферу через выхлопную трубу.

Особенностью конструкции рассматриваемой сернокислотной установки является предусмотренная в ней система рециркуляции воды, которая сокращает до минимума количество кислых сточных вод и обеспечивает эффективную систему теплообмена.

Производительность контактного аппарата 1000 т серной ки­ слоты в сутки при работе на газе концентрацией 5,5% S02

Общая загрузка слоев катализатора составляет 126000 л . Аппарат предполагают модернизировать с переводом его на

работу с газом концентрацией 6,5% S02 . При этом его мощность должна возрасти до 1200 т в сутки; количество загружаемого ка­ тализатора соответственно возрастет до 249000 л.

Завод выпускает продукционную серную кислоту концентрацией

98, 93 и 75% Н2304 .

Огепень извлечения серы в расчете на перерабатываемое сырье составляет 50% [ 59.7.

По данным [ 6 0 7 , стоимость строительства новой установки

равна 17 млн.долл, из 50 млн.долл., ассигнованных фирмой "Асарко" на модернизацию производства меди, в связи с принятием за­ конов об охране бкружающей среды в США.

32

/oft

Некоторые другие примеры для характеристики простых контактных схем, применяемых

в зарубежной практике

Обычная схема контактного способа производства серной кис­ лоты с контактированием газа без промежуточной абсорбции приме­ няется на очень многих медеплавильных заводах за рубежом (табл.

2 ) .

ПРОИЗВОДСТВО СЕРНОЙ КИСЛОТЫ ПО СХЕМЕ ДВОЙНОГО КОНТАКТИРОВАНИЯ

Метод двойного контактирования целикам основан на исполь­ зовании стандартной сернокислотной аппаратуры. Реакция окис­ ления^ сернистого ангидрида ( S02 ) в серный ангидрид (SO^) про­

текает в контактном аппарате практически полностью. Это проис­ ходит за счет того, что после первой стадии контактирования серный ангидрид поглощается в промежуточном абсорбере. Этим из­ меняется отношение кислорода и сернистого ангидрида в газовой смеси, поступающей на вторую стадию контактирования (увеличива­ ется относительное сбдержание кислорода в базовой смеси), и дальнейшее окисление сернистого ангидрида сдвигается в сторону образования серного ангидрида.

Сущность способа двойного контактирования состоит в том, что процесс окисления сернистого ангидрида на ванадиевом ката­ лизаторе проводят в две стадии. Степень контактирования на пер­ вой стадии достигает ^ 90% .,•Образовавшийся серный ангидрид уда­ ляют из газовой смеси в промежуточном абсорбере. После этого газ (с увеличенным•отношением кислорода к сернистому ангидриду) вводят на вторую стадию контактирования, где за счет улучшенных кинетических условий протекания реакции окисления повышается

скорость окисления оставшегося сернистого ангидрида. В резуль- * тате общая степень.контактирования достигает 9 9 ,5 -9 9 ,7 $ , а кон­ центрация so2 в отходящих газах не превышает 0 ,0 3 $ .

Первая промышленная установка двойного контактирования по­ строена в ФРГ в 1965 г . на заводе в г . Леверкузене, перерабаты­ вающем пириты [ 77 J .

Если в 1965-1966

г г . средняя мощность установок, работав­

ших по схеме двойного

контактирования с промежуточной абсорбци­

ей серного ангидрида

(процесс

Бауэра-Лурги) составляла 260

т в

сутки, то в I970 -I97I

г г . она

возросла до 750 т в сутки.

В на-

33

 

 

Применение простой контактной схемы производства

Т а б л и ц а

2

 

 

 

 

 

 

 

серной кислоты в зарубежной' практике (некоторые примеры)

 

 

Завод

Страна

Компания

Операция по­

Технологичес -

Характеристика

Примечание

Литера­

 

 

 

лучения

сер­

кое оборудо­

сернокислотной

 

турный

 

 

 

нистого

газа

вание для

установки

 

 

источ­

 

 

 

 

 

очистки газа

 

 

 

ник

 

Люаншиа

Замбия

Люаншиа коппер

Обжиг в

печи КС.

Циклоны,

Проект фирмы "Кэ-

Пущена на

/65-63/

 

 

майнз лтд

отражательная

скрубберы

микл констракшн"|

обжиговых

 

 

 

 

 

плавка,

конвер­

Пибоди

(Великобритания), газах в

 

 

 

 

 

тирование штей­

 

мощность по

сер­

1969г.

 

 

 

 

 

на

 

 

ной кислоте

250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т/сутки

 

 

 

 

ХарьяФИНЛЯНДИЯ Оутокумпу

Взвешенная плав­

Котел-ути-

валта

ка концентрата,

лизатор,

 

конвертирование

электро­

 

штейна

фильтры ,

 

 

промывные

 

 

башни

Проект фирмы "Кемира'* (Фин­ ляндия)

Использова­ ние серы в производ­ стве серной кислоты до­ стигает более 80/

Онахама

Япония

Онахама смел-

Плавка в

отра­

 

 

тинг энд ри-

жательной печи

 

 

файнинг

 

 

Хейден

США

Кеннекотт коп­

Обжиг в

печи

(Рей)

 

пер компани

КС, конверти­

 

 

 

рование

штейна

Котлы-утили­ Установка рабо-

заторы ,элекй

рает

с подогре­

трофильтр,

вом

газа за

промывные

счет

сжигания

скрубберы

топлива

Дех

2

име-

£ ] j

ет

аппарату-г

7 я!/

ру для до- I

 

полнительной

 

очистки

от-|

 

ходящего

га ­

 

за

 

 

 

циклоны, коПроект фирмы тел-утилйза-J "Леонард кон­ тор, элек­ стракшн компатрофильтр, ни’’ (США), мощ­ промывные ность 750 т/сут­ скрубберы ки

Пущена в

1968 г . /73/

стоящее время фирма "Лурги" строит, в основном, установки двой­ ного контактирования мощностью до 1000 т в сутки.

Преимуществами способа двойного контактирования являются

повышенная степень использования серы из газов, высокая степень очистки отходящих газов сернокислотной установки (санитарная очистка), возможность частичного получения высококачественной серной кислоты.

На заводах цветной металлургии по схеме двойного контакти­ рования перерабатывают обжиговые газы печей КС, конвертерные газы, отходящие газы процесса взвешенной плавки медных концен­ тратов, смешанные газы от разных типов металлургических агрега­ тов с концентрацией на входе в контактный аппарат 6 - 12% S02 .

В табл. 3 перечислены некоторые медеплавильные заводы,при­ меняющие схему двойного контактирования при переработке обжиго­

вых газов.

 

 

 

Т а б л и ц а

3

 

Применение двойного контактирования на

 

 

 

медеплавильных

заводах за рубежей

 

 

 

 

 

мощность серно­

Страна

Фирма

Завод

кислотной уста­

новки

 

 

 

 

 

т/сутки

тыс.т

в

 

 

 

 

год.

 

ФРГ

Норддойче Аффинери

Норддойче

1830

658,8

 

 

Афйинери (в

 

 

 

 

 

г.Гамбурге)

 

 

 

Япония

Ниппон когё

Саганосеки

590

212,4

Япония

Ниппон когё

Хитати

350

126

 

Япония

Ниппон майнинг

Саганосеки

970

349,2

Япония

Мицубиси Кинзоку

Наосима

600

216

 

США

Асарко

Эль-Пасо ^

525

189

 

 

 

(шт. Техас)

525

189

 

США

йнспирейшн консо-

Майами. ( шт.

1880

676,8

 

лидейтид копдер

Аризона)

 

 

 

 

компани

 

 

 

 

США

Анаконда компани

Анаконда ^

600

216

 

 

 

(иг, Монтана)

 

 

 

^Японский завод применяет процесс Бауэра-Лурги, доработанный применительно к местным условиям фирмой "Мицубиси" (Япония), т .е . фактически применяет процесс Мицубиси-Лурги.

^Заводы США "Эль-Пэоо" и "Анаконда" применяют схему "Уальмгч- Паув-газ-Лурги".

Хорошие результаты при внедрении схемы двойного контакти­ рования достигаются лишь в том случае, если поддерживается до­ статочная и стабильная концентрация сернистого га за , учитыва­ ются особенности данного способа. Одна из наиболее важных осо­ бенностей способа двойного контактирования заключается в повы­ шенной восприимчивости аппаратуры к сернокислотному туману,так к&к в процессе двойного контактирования образуется значительно больше тумана серной кислоты, чем в обычном контактном процес­ се . Это осложняет производство кислоты.

Различные модификации схемы двойного контактирования учиты­ вают местные условия производства и отличаются типом применяе­ мого оборудования, величиной теплообменной поверхности, соотно­ шением числа полок контактного аппарата, работающих на первую и вторую стадии контактирования.

3 схеме Бауэра-Лурги предусмотрено эффективное каплеулав­ ливающее оборудование, предотвращающее эмиссию капель кислоты, коррозию оборудования и "хвост" на трубе.

Второй важной особенностью установок двойного контактиро­ вания фирлы "Лурги" является устройство теплообменников, позво­ ляющих эффективно использовать тепло. Например, в установках

Рис.1 0 . Схема контактного отделения сернокислотного це­

 

 

ха завода

"Мэйвми" в США:

I

-

сушильная башня; 2 -

газодувки; 3 - теплообменники;

^

-

контентный аппарат;

5 - промежуточный абсорбер;

6 - конечный абсорбер; 7 -- труба

36

!0f&

двойного контактирования в качестве промежуточного абсорбера применяют полый абсорбер, состоящий из двух отсеков. Газ пода­ ется в абсорбер в таи же направлении, что кислота (через верти­ кальную трубу Вентури). Укрупнение капель жидкости происходит при прохождении газа во второй отсек. Здесь газ проходит через горизонтальную трубу Вентури. Во втором отсеке имеется мощный фильтр-каплеотбойник, показанный на рис.1 0 .

В приведенной схеме контактного отделения сернокислотного цеха завода "Майами" обращает на себя внимание конструкция про­ межуточного абсорбера, а также т о , что соотношение полок в кон­ тактном аппарате равно 2 :2 , а не 3 :1 , как в ранее применявшихся

схемах.

Проект данной контактной установки выполнен фирмой "Амери­ кен Лурги корпорейшн" при содействии фирм "Лурги гезельшафг" (ФЕТ) и "Лурги Кност инкорпорейшн" (США). Он интересен тем,что обеспечивает производительность установки по серной кислоте 1330 т в сутки Г 14 J . Весьма оригинальным является также об­ щее решение проблемы использования отходящих сернистых газов на этал заводе.

В последние годы завод "Майами" перерабатывал 408 тыс. т шихты в год. Все отходящие газы выбрасывались в атмосферу.Кон­ центрация и объемы отходящих сернистых газов характеризовались

следующими величинами:

 

Количество отходящих газов, м3/мин:

 

при отражательной плавке ........................

5665

при конвертировании ....................................

4530

Концентрация сернистого ангидрида, д>:

 

в

газах отражательной плавки ...............

0 ,2 5

в

конвертерных газах ..................................

1,50

капиталовложения на внедрение новой технологии производ­ ства меди с использованием сернистых газов в производстве сер­ ной кислоты составляют 45 млн.долл.

Новая технология включает предварительную сушку шихты, электроплавку и конвертирование.

Новая электропечь конструкции норвежской фирмы "Элкем"для плавки сухой шихты' устанавливается в пристройке к западной ча­ сти существующего цеха с отражательной печью. Ширина электро­ печи 1 0 ,6 м , длина - 3 5 ,6 м . В печи имеется шесть самоспекающихся электродов диаметром 18 0 ,3 см, расположенных в один ряд. Электроды проходят внутрь печи через свод и погружаются в слой шлака.

37

В процессе электроплавки отходящие газы не разбавляются газообразными продуктами сгорания топлива, как в отражательной печи, и концентрация сернистого ангидрида в них повышается до 4,0 -8,0% . Отходящие газы удаляются из электропечи через аптейк и охлаждаются сначала в вертикальной радиационной, а затем в конвекционной секциях кулера. Охлажденный в кулере от темпера­ туры 750 до 450°С газ поступает на пылеочистку.

Характеристика отходящих газов электроплавки на заводе ".Майами"

Количество газа , м3/мин ..................................................

850

Температура, ° С ...................................................

 

750

Концентрация сернистого ангидрида, % ....................

4 ,0 -8 ,0

Содержание пыли у входа в циклоны, т/час . . . . .

2,99

Эффективность циклонов, % .................................................

80

Температура газа на выходе из циклонов, ° С ....

400

Эффективность электрофильтров, % ...............................

98

Количество газа на выходе из электрофильтра

 

(с учетом подсоса воздуха), м^/мин ........................

1076

Схема очистки газа

от пыли представлена на рис. I I . Как

видно из рис.

I I я 12,

отходящие газы электроплавки и конверти­

рования после

отделения пыли в электрофильтрах смешиваются и

двумя мощиши газодувкамя подаются на дальнейшую очистку в про­

мывное отделение сернокислотной установки.

 

Характеристика конвертерных газов и системы

 

пылеочистки на заводе "Майами"

 

Количество газа , м3/м и н ............................

651

Температура, °С:

 

 

 

на выходе изконвертера..................

1200

 

после радиационной секции

 

 

кулер а..........................................................

650

 

после конвекционной секции

 

 

кулер а......................................................

480

Эффективность циклона, % ..................................................

80

Максимальная пропускная способность электро­

 

фильтров, м3/мин

........................................................................

963

Рабочая температура электрофильтров, °С, не

 

выше .................................................

 

 

400

Эффективность электрофильтров, % .................................

95

38

Газ

электропечи

1 ~

Р и о .II.

Схеме очистки

отходящего газа электропечи и

 

 

конвертеров

от пыли:

I - кулер;

2 - циклоны; 3 - гэзоуравнительная камера;

4

-

электрофильтр; 5 - гэзодувкэ

Рис.12 . Схема промывного отделения сернокислотного цеха:

I - скруббер Вентури; 2 - пвсэдочная промывная баи-

ня; 3 - электрофильтры

Диаметры газоходов, после циклонов достигают 116,8 см, а пропускная способность газоходов перед газодувками, подающими газ в промывное отделение, варьируется от 1219 до 2133 мэ/мин.

39

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ