СтатьяАм

УДК

И.А. Толкачёв

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ФИЛЬТРУЮЩЕГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ ТОНКОЙ ОЧИСТКИ ПАРОВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ОТ НИТРАТА АММОНИЯ И АММИАКА

В статье рассматривается возможность замены фильтрующего элемента для очистки паровоздушной смеси в производстве аммиачной селитры. Приведены результаты влияния материала на очистку смеси. Показано, что применение фильтрующего элемента способствует сниженю экономических затрат и улучшение экологических факторов. Экспериментальные данные показали, что использование данного способа существенно улучшают очистку паровоздушной смеси.

Акционерное общество «Объединенная химическая компания «Уралхим» (АО «ОХК «Уралхим») – один из крупнейших мировых производителей и экспортеров азотных, калийных и комплексных удобрений, входящий в группу «Уралхим» и ведущий свою деятельность с 2007 года. «Уралхим» является российским лидером в производстве аммиачной селитры и хлористого калия и занимает первое место по поставкам этих видов удобрений на внутренний рынок.

Способ производства гранулированной аммиачной селитры, включающий нейтрализацию азотной кислоты газообразным аммиаком, выпарку полученного раствора до получения высококонцентрированного плава, содержащего нитрат аммония в количестве не менее 99,5%, разбрызгивание плава в грануляционную башню, охлаждение полученных гранул воздухом в аппарате кипящего слоя, смешение отработанного воздуха и сокового пара, выведенного со стадий нейтрализации и выпарки, промывку образовавшейся паровоздушной смеси в скруббере при орошении тарелок скруббера циркулирующим раствором нитрата аммония и фильтрацию выбросов, отличающийся тем, что процесс гранулирования осуществляют в грануляционной башне, снабженной, по меньшей мере,одним виброгранулятором(Рисунок 1) при подаче воздуха противотоком, после охлаждения гранул до температуры, не превышающей 45°С, из аппарата кипящего слоя выводят отработанный воздух с температурой 60-70°С и подают его в нижнюю часть грануляционной башни, смешивают его с воздухом, засасываемым из атмосферы в объемном соотношении 1:1, отработанный в грануляционной башне воздух смешивают с соковым паром и воздухом со стадий нейтрализации и выпарки раствора и далее осуществляют очистку паровоздушной смеси от примесей нитрата аммония и аммиака промывкой раствором нитрата аммония и далее фильтрацией через многослойный волокнистый нетканый материал, содержащий ультратонкие волокна, при орошении фронтального слоя материала конденсатом сокового пара.[2; 7]

Рисунок 1 Виброгранулятор

До появление запатентованных технологий для очистки паровоздушной смеси использовали скруббер промыватель, в котором происходит орошение 25%-ным раствором нитрата аммония для очистки смеси от частиц нитрата аммония и аммиака, через однослойное фильтрующие полотно, далее очищенный газ выбрасывается в атмосферу. Однако при реализации данного способа происходит загрязнение окружающей среды указанными выбросами. Большую часть соковых паров, образующихся при нейтрализации азотной кислоты аммиаком и выпарке раствора до состояние плава, не конденсируют, а в смеси с воздухом из гранашни и воздуха из выпарного аппарата выбрасываются в атмосферу. Это обусловлено тем, что способ не обеспечивает полной очистки отходящих газов производства аммиачной селитры после скруббера-промывателя. В газе содержатся значительные количества аммиака и нитрата аммония. В результате накопления уловленных частиц между волокнами растет сопротивление материала, усиливается механическое разрушение волокон, что снижает степень очистки и требует частой замены фильтрующего материала (не менее двух раз в год). На однослойном фильтрующем полотне трудно обеспечить тонкую очистку паровоздушной смеси от аэрозольных и других частиц нитрата аммония и аммиака, также из-за проскока брызг накопленной на полотне жидкости, вследствие выдавливание её в полость очищенной смеси. Особенно ощутимы эти недостатки очистки при производстве аммиачной селитры с увеличением количества добавок, содержащих труднорастворимые частицы. В связи с ростом требований по охране окружающей среды, актуально снижение выбрасываемой в атмосферу паровоздушной смеси примесей нитрата аммония и аммиака, что и является целью настоящего изобретения.

Задача данного патента заключается в усовершенствование способа очистки, а именно тонкой очистки, за счёт применение многослойного пакета фильрующих полотен, изготовленных из тонких волокон из разных материалов, различной толщины и плотности материала, а также применение орошения первого по ходу паровоздушной смеси фильтрующего полотна водой, преимущественно смесью конденсата сокового и свежего пара, содержащей незначительное количество аммиачной селитры. Согласно прелагаемому способу количество слоёв в пакете, а также материал волокон фильрующего полотна может варьироваться в зависимости от применяемой добавки к плаву аммиачной селитры, интенсивности нагрузки и скорости воздуха в башне, соответственно степени его запыленности, а также в содержании в составе пыли нерастворимых частиц, и разумеется требования к степени очистки выбрасываемой в атмосферу паровоздушной смеси. Предусматривается установка трехслойного пакета, в котором полотна с разной характеристикой распалагаются в определенном порядке. Первый слой фильтрующего полотна характеризуется следующими параметрами: нетканый материал, полученный иглопробивным способом из полипропиленовых извитых волокон - 25-40 мкм. Такие параметры волокна позволяют получить прочное, химически стойкое полотно большой толщины - 8,5-9 мм, пористостью > 98% и средним расстоянием между волокнами > 150-200 мкм. Так как волокно имеет низкие углы смачивания, то жидкость удерживается на пересечении волокон в виде капель. Слив фильтрата осуществляется при достижении каплями критического веса. Такой механизм отвода фильтрата в сочетании с большой толщиной материала позволяет в условиях интенсивного смачивания жидкостью из паровоздушной смеси осуществлять улавливание более 50% загрязняющих частиц, при этом достигается минимальное сопротивление полотна.  Второй слой фильтрующего полотна характеризуется следующими параметрами: нетканый материал, полученный иглопробивным способом из химически стойких стеклянных волокон диаметром 9 мкм, с большими углами смачивания. Третий слой фильтрующего полотна характеризуется следующими параметрами:  нетканый материал, полученный иглопробивным способом из полипропиленовых извитых волокон большой толщины - 35-40 мкм. Такие параметры волокна позволяют получить упругое, прочное, химически стойкое полотно толщиной - 5-6 мм, с минимальным сопротивлением, пористостью > 98% и средним расстоянием между волокнами > 150-200 мкм. Полотно выполняет две функции: предохраняет от разрушения второй фильтрующий слой, обеспечивая его опирание, так как прямые волокна этого слоя малоустойчивы к воздействию изгибающих нагрузок. предотвращает вторичный брызгоунос, поскольку высокое сопротивление второго слоя приводит к выдавливанию фильтрата на его поверхность и возможности появления вторичного брызгоуноса. Регенерация фильтрующего материала орошающим конденсатом продлевает срок его службы.  Изложенные технические решения обладают технической новизной и дают положительный эффект по степени очистки паровоздушной смеси перед сбросом в атмосферу, снижению расхода сырья и свежего пара, т.е., кроме экологического, способ по изобретению дает и экономический эффект.[1; 4]

Ввнедрение запатентованного способа для тонкой очистки паровоздушной смеси перед сбросом в атмосферу от нитрата аммония и аммиака позволило существенно повысить эффективность очистки и устранить ключевые недостатки. Новый способ обеспечил снижению расхода сырья и свежего пара. Использования трех слойного фильтрующего полотна предотвращает разрушению волокон. Орошение обеспечивает дополнительный контакт очищаемого газа с промывным кислым раствором с низким содержанием нитрата аммония, освобождает фильтровальный материал от накопления твердых нерастворимых частиц (регенерирует материал), что в совокупности повышает степень очистки паровоздушной смеси, удлиняет срок пробега фильтровального материала. Также способ по изобретению существенно увеличивает экономический эффект и увеличению очистки выбросов, что немало важно для охраны окружающей среды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ферд М.Л., Дрибинская А.Б., Копиевский И.В. Способ производства аммиачной селитры и фильтрующий элемент для тонкой очистки паровоздушной смеси перед выбросом в атмосферу от аммиачной селитры и аммиака: пат. RU 02401247 C2 Российская Федерация. МПК C01С 1/44 / заявитель и патентообладатель: Государственный научно-исследовательский и проектный институт азотной промышленности и продуктов органического синтеза. Заявл. 30.09.2008; опубл. 10.10.2010.

2. Олевский В.М. Производство аммиачной селитры в агрегатах большой единичной мощности: научное издание/  М. Е. Иванов, В. М. Олевский, Н. Н. Поляков и др.; Под ред. В. М. Олевского. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Химия, 1990. - 288 с. : ил. - Библиогр.: с. 275 - 282.