4 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И СХЕМЫ
Отделение Кальцинации-1.
Станция кальцинации гидрокарбоната натрия
4.1 Описание технологического процесса кальцинации
гидрокарбоната натрия
Процесс кальцинации технического гидрокарбоната натрия сухим способом является завершающей стадией производства кальцинированной соды и состоит в переработке полученного на вакуум-фильтрах полупродукта – технического гидрокарбоната натрия в готовый продукт – соду кальцинированную.
Химическая сущность процесса заключается в термическом разложении технического гидрокарбоната натрия по реакции:
2 NаНСО3(тв.) = Nа2СО3(тв.) + СО2(газ) +Н2О(пар) – 30 ккал
Влажный технический гидрокарбонат натрия, поступающий на кальцинацию имеет следующий состав (в %):
NaHCО3 – 77÷84; NH3общ. – 0,6÷0,8; Na2CО3 – 2÷3;
NaCl – 0,06÷0,25; Н2О – 15÷17
Кроме основной реакции при нагревании технического гидрокарбоната натрия могут протекать следующие дополнительные реакции:
(
NH4)2CО3
2 NH3
+ СО2
+ Н2О
– 42,9 ккал (2)
N
H4HCО3
NH3
+ СО2
+ Н2О
– 41,0 ккал
3)
N
H4C1
+ NaHCО3
NaCl
+ NH3
+ СО2
+ Н2О
– 36,2 ккал )
2
NaCО2NH2(тв)
+ Н2О
Na2CО3
+ 2 NH3
+ СО2
– 24,4 ккал
(5)
Процесс кальцинации является эндотермическим (сопровождается поглощением тепла).
Особенностью технологии станции кальцинации является способность сырого гидрокарбоната натрия к комкованию и спеканию, что приводит к налипанию на нагретые металлические стенки с образованием твёрдых наслоений (колец), ухудшающих теплопередачу, перегрев стенок барабана и их деформацию. Причиной образования комков гидрокарбоната натрия является присутствие в нём свободной влаги, в которой растворены соли (NaHCО3, Na2CО3, NaCl и др.). По мере испарения воды отдельные кристаллы солей сращиваются между собой, отлагаясь на нагретой стенке барабана в виде корки.
Для снижения отрицательных явлений гидрокарбонат натрия смешивают с горячей содой (ретуром) с образованием сыпучей троны.
Na2CО3 + NaHCО3 +2 Н2О = Na2CО3•NaHCО3•2Н2О + 5,23 ккал
которая при повышении температуры кальцинируемой массы до 110÷130 оС превращается в соду по реакции:
2 (Na2CО3•NaHCО3•2Н2О) = 3 Na2CО3 + 5 Н2О + СО2 – 189,2 ккал
В присутствии избытка влаги могут образоваться и другие промежуточные соединения, в том числе моногидрат соды Na2CО3•Н2О.
Наряду с химическими реакциями в процессе кальцинации происходит испарение свободной влаги, содержащейся в осадке бикарбоната натрия и не вступившей в реакцию образования троны, что требует также большого расхода тепла.
4.2 Технологический процесс кальцинации гидрокарбоната натрия
Процесс кальцинации гидрокарбоната натрия в отделении Кальцинация-1 осуществляется двумя способами: в содовых печах и паровых кальцинаторах.
Основными стадиями процесса кальцинации гидрокарбоната натрия являются :
-прием энергоресурсов;
-подача влажного гидрокарбоната натрия в отделение Кальцинации-1;
- кальцинация влажного гидрокарбоната натрия в содовых печах и паровых кальцинаторах;
-транспортирование кальцинированной легкой соды из содовых печей и паровых кальцинаторов;
4.2.1 Прием энергоресурсов
Мазут (схема 1.03.00.074 - СХ лист 1), используемый в качестве резервного топлива, поступает в отделение Кальцинация-1 с мазутной станции Стерлитамакской ТЭЦ по мазутопроводам №1 или №2 с температурой в пределах (95÷140) оС, регистрируемой приборами поз. TIR 13001-1 на мазутопроводе №1 и TIR 1300-2 на мазутопроводе №2 и давлением в пределах (1,0-1,5) МПа (10-15 кгс/см2). Расход мазута не более 10 т/ч контролируется по приборам поз. FIR 13, поз.FIR 16 на мазутопроводе №1 и поз. FIR 14 на мазутопроводе № 2.
В отделении Кальцинации-1 с помощью регулирующих клапанов поз. РV13001-1 на мазутопроводе №1 и поз. РV13001-2 на мазутопроводе №2 давление мазута в мазутопроводах № 1,2 снижается до 0,6 МПа (6,0 кгс/см2). Давление мазута в мазутопроводах №1,2 регистрируется приборами поз. PIRС 13001-1 и поз. PIRС 13001-2.
Совместно с мазутопроводом № 1 и № 2 в отделении Кальцинации-1 проложены пароспутники, в которые подаётся пар острый для распыления мазута. Пар в пароспутниках направляется с отделения Кальцинации-1 в сторону ТЭЦ. Слив конденсата с пароспутников производится в дренажные баки №1 и №2 котельного цеха Стерлитамакской ТЭЦ.
Пар острый на распыление мазута подается с ТЭЦ с давлением не более 1,6 МПа (16 кгс/см2) и температурой не более 335 °С контролируемой по прибору поз. TIR 13111. Общий расход пара не более 3,2 т/ч контролируется по прибору поз. FIR 15.
При помощи регулирующего клапана поз. PV 13208 давление пара понижается до пределов (0,6-0,8) МПа (6,0-8,0 кгс/см2), которое контролируется по прибору поз. PIRС 13208 и поступает на распределение по содовым печам (поз 811-16).
Природный газ (схема 1.03.00.074-СХ лист 2) поступает в отделение Кальцинация-1 по наружному газопроводу через входную задвижку поз.В-1 и поз. В1-1, снабженную электроприводом с давлением в пределах (0,5÷0,6) МПа ( 5,0÷6,0 кгс/см2). Давление газа контролируется прибором поз. РIR 13410, температура в пределах (минус 20 – плюс 30) °С прибором поз. ТIR 13115.
Подвод природного газа к газораспределительной установке (ГРУ) отделения Кальцинации-1 выполнен надземно на эстакадах от газопровода, проходящего между отделением Кальцинации- 1 и отделением Тяжёлой соды.
В отделении Кальцинации-1 газопровод проходит газорегулирующую установку (ГРУ), в которой происходит редуцирование (снижение) давления газа и автоматическое поддержание его выходного давления в заданных пределах независимо от изменения входного давления и расхода газа.
Давление природного газа на выходе из ГРУ, контролируемое прибором поз. РIR13411, поддерживается в пределах (10-23 ) кПа (0,1-0,23 кгс/см2) и далее распределяется на горелки содовых печей поз.811-16, предназначенные для сжигания природного газа.
На ГРУ отделения Кальцинации-1 предусмотрены три трубопровода подачи газа: диаметром 300 мм с расходом газа не более 15300 м3/ч, контролируемым прибором поз. FIR13016-1, диаметром 200 мм с расходом газа не более 6300 м3/ч, контролируемым прибором поз. FIR 13016-2 и диаметром 80 мм с расходом газа не более 1500 м3/ч , контролируемым прибором поз. FIR 13016-3 к трём ниткам редуцирования, из которых каждая может работать как самостоятельно, так и в комплексе с двумя другими.
Каждая нитка редуцирования ГРУ состоит из следующих узлов:
- контрольной задвижки (поз. К1 – К3);
- фильтра для очистки газа от механических примесей (поз. Ф1 – Ф3), также предусмотрена байпасная линия с запорной арматурой для отключения и ревизии фильтра без остановки линии редуцирования;
- предохранительного запорного клапана - отсекателя (поз. ПЗК 1 – 3), служащего для автоматического прекращения подачи газа при превышении (более 22,5 кПа (0,225 кгс/см2) или понижении рабочего давления газа менее 2,5 кПа (0,025 кгс/см2), а также в аварийных ситуациях;
- регулятора давления РДБК-1–100/70 (поз.Рд 1 - 3), понижающего давление газа и поддерживающего его на заданном уровне 18 кПа (0,18 кгс/см2). Допустимое отклонение давления газа после регулятора в пределах (16,2-19,8) кПа (0,16-0,2 кгс/см2);
- предохранительно - сбросного клапана (поз.Пк 1-3), обеспечивающего сброс газа при превышении рабочего давления после регулятора давления (поз.Рд 1-3) более чем на 15 % 20,7 кПа (0,207 кгс/см2).
От внутреннего газопровода после ГРУ идут ответвления на каждую содовую печь (поз.811-16).
Пар острый на паровые кальцинаторы (поз. 1081-4,7-10)
(схема 1.03.00.074-СХ лист 6) в отделение Кальцинации-1 подаётся с ТЭЦ после охладительных установок ОУ-1,2 по двум коллекторам №1и №2 давлением 3,2 МПа (32 кгс/см2) и температурой не более 260 оС. Давление в коллекторе №1 контролируется прибором поз. РIR 13200, температура - прибором поз. ТIR13002, расход пара в пределах (10-90) т/ч определяется прибором поз. FIR 13013.
Давление в коллекторе №2 контролируется прибором поз. РIR13201, температура - прибором поз. ТIR13003, расход пара в пределах (10-90т/ч) определяется прибором поз. FIR 13014.
Техническая вода (схема 1.03.00.074-СХ лист 6) подается в отделение Кальцинации -1 для охлаждения сальников и на корыта опорных роликов содовых печей по подземному трубопроводу давлением не менее 0,5 МПа (5 кгс/см2), контролируемым манометром по месту, расход в пределах (10 – 30) м3/ч определяется по прибору поз. FIR 27.
Технический воздух (схема 1.03.00.074-СХ лист 6) на хозяйственные нужды поступает в отделение Кальцинации -1 из цеха Компрессии с давлением не менее 0,6 МПа (6,0 кгс/см2), контролируемым манометром по месту, расход в пределах (45 – 150) м3/ч определяется по прибору поз. FIR 28.
Воздух (осушенный) (схема 1.03.00.074-СХ лист 6) на приборы КИП и А поступает в отделение Кальцинации-1 из цеха Компрессии давлением не менее 0,22 МПа (2,2 кгс/см2), контролируемым прибором поз. РIRА30 с световой и звуковой сигнализацией минимального значения 0,13МПа (1,3кгс/см2), расход в пределах (350 – 1600) м3/ч определяется по прибору поз. FIR 29.