Очистка отработанного воздуха, выбрасываемого в атмосферу

Загрязнённый примесями аммиачной селитры и аммиака воздух из грануляционной башни и промывателя паровоздушной смеси, а также соковый пар из аппаратов ИТН и скруббера поступают на очистку в промывной скруббер.

Скруббер выполнен в виде двух блоков, расположенных вдоль длинных сторон башни в верхней её части. В каждом блоке имеется по три параллельно работающие секции. Каждая секция имеет две ситчатые тарелки с отбойными элементами, над верхней тарелкой размещены четыре фильтрующих элемента.

Отработанный воздух и соковый пар поступает под промывные тарелки . На верхнюю тарелку каждой секции скруббера насосом из бака непрерывно подаётся закисленный раствор с массовой долей амселитры не более 25% и массовой концентрацией азотной кислоты не более 20 г/дм³. Закисление раствора необходимо для улавливания аммиака, содержащегося в воздухе [8].

Промывной раствор, пройдя тарелки скруббера, возвращается в бак, откуда насосом вновь подаётся в скруббер.

Массовая доля амселитры в растворе поддерживается за счёт непрерывного поступления в бак слабого раствора с 3-их тарелок аппаратов ИТН. Сюда же поступает также раствор из промывателя.

Часть циркулирующего раствора амселитры непрерывно отводится из напорной линии насоса в аппараты ИТН на переработку. Уровень в баке регулируется автоматически клапаном подачей в бак конденсата сокового пара от напорной линии насосов. Кислотность раствора в баке (рН не менее 1,1) поддерживается подачей азотной кислоты в скруббер.

Воздух после очистки на тарелках скруббера проходит фильтрующие элементы, со средней массовой концентрацией амселитры не более 0,10 г/м³ и аммиака не более 0,05 г/м³ выбрасывается в атмосферу на высоте 73 м вентиляторами, установленными по одному на каждую секцию скруббера. Одновременно вентиляторы служат для создания в гранбашне потока воздуха, охлаждающего гранулы амселитры.

Температура воздуха на выходе в каждый блок скруббера (50-90 С) и на выходе из каждой секции (30-70С) контролируется в ЦПУ [8].

4.4. Расчеты химико-технологических процессов

4.4.1. Расчеты материальных балансов

4.4.1.1.Материальный баланс приготовления магнезиальной добавки с использованием магнезита

Исходные данные:

Состав каустического магнезита:

MgO - 83%

CaO – 2,5%

SiO₂ – 2,5%

Fe₂O₃ – 1,1%

Al₂O₃ – 1,1%

SO₄^2- - 1%

C – 0,2%

H₂O – 1,5%

Прочее – 8,09%

Производительность предприятия – 450 000 т/год

1. В процесс вводиться 3% магнезиальной добавки, то есть:

4,5·10⁸ кг/год – 100%

х т/год - 3%

х = 1,35·10⁴ кг/год

2. Определим количество MgO в 1,35·10⁴ кг Mg(NO₃)₂ :

х кг/год 1,35·10⁴ кг/год

MgO + 2HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + H₂O

40,3 кг/моль 148 кг/год

х = 3,67·10³ кг/год

3. Определим количество MgO_тех. :

1,35·10⁴ кг Mg(NO₃)₂ - 3,67·10³ кг/год

4,5·10⁸ кг/год - х кг/год MgO_тех.

х = 1,22·10⁸ кг/год

4. Определим количество MgO с учетом, что его содержание составляет 83% от 100% сырья:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 83%

х = 1,01·10⁸ кг/год чистого MgO

5. Определим количество CaO в сырье :

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 2,5%

х = 3,05·10⁶ кг/год чистого CaO

6. Определим количество SiO₂ в сырье:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 2,5%

х = 3,05·10⁶ кг/год чистого SiO₂

7. Определим количество Fe₂O₃ в сырье:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 1,1%

х = 1,34·10⁶ кг/год чистого Fe₂O₃

8. Определим количество Al₂O₃ в сырье:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 1,1%

х = 1,34·10⁶ кг/год чистого Al₂O₃

9. Определим количество SO₄^2- в сырье:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 1%

х = 1,22·10⁶ кг/год чистого SO₄^2-

10. Определим количество C в сырье:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 0,2%

х = 2,44·10⁵ кг/год чистого C

11. Определим количество H₂O в сырье:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 1,5%

х = 1,83·10⁶ кг/год чистого H₂O

12. Определим количество прочих примесей в сырье:

1,22·10⁸ кг/год MgO_тех. – 100%

х кг/год - 8,09%

х = 9,86·10⁶ кг/год примесей

13. Определим количество азотной кислоты, которое взаимодействует с MgO по реакции:

1,01·10⁸ кг/год A₁

MgO + 2HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + H₂O

40,3кг/моль 2·63кг/моль

А₁ = 3,15·10⁸ кг/год

14. Определим количество серной кислоты, которое взаимодействует с CaO по реакции:

3,05·10⁶ кг/год A₂

CaO + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + H₂O

56кг/моль 2·63кг/моль

А₂ = 6,86·10⁶ кг/год

15. Определим общее количество серной кислоты, которое участвует в процессе:

А = А₁+А₂

А = 3,15·10⁸ + 6,86·10⁶ = 3,22·10⁸ кг/год

16. Определим количество 57%-ой азотной кислоты, участвующей в реакции по формуле (4.4.1):

17. Определим количество 36%-ой азотной кислоты, участвующей в реакции:

57% HNO₃ – х кг/год

36% HNO₃ – 5,65·10⁸ кг/год

х = 8,94·10⁸ кг/год

18. Определим количество воды, необходимое для разбавления 57%-ой азотной кислоты, до ее концентрации 36%:

8,94·10⁸ – 5,65·10⁸ = 3,29·10⁸ кг/год

19. Определим количество воды, необходимое для разбавления 100%-ой азотной кислоты, до ее концентрации 57%:

5,65·10⁸ – 3,22·10⁸ = 2,43·10⁸ кг/год

Получаем, что в реакции участвует следующее количество азотной кислоты:

HNO₃ (57%) = 5,65·10⁸ кг/год

HNO₃ (36%) = 8,94·10⁸ кг/год

HNO₃ (100%) = 3,22·10⁸ кг/год

20. Определим количество Mg(NO₃)₂, образующееся в результате взаимодействия MgO c HNO₃:

1,01·10⁸ кг/год x кг/год

MgO + 2HNO₃ = Mg(NO₃)₂ + H₂O

40,3кг/моль 148кг/моль

А₁ = 3,7·10⁸ кг/год

21. Определим количество Са(NO₃)₂, образующееся в результате взаимодействия СаO c HNO₃:

3,05·10⁶ кг/год х кг/год

CaO + 2HNO₃ = Ca(NO₃)₂ + H₂O

56кг/моль 164кг/моль

А₂ = 8,93·10⁶ кг/год

22. Так как массовая доля Mg(NO₃)₂ составляет 37%, определим количество воды, необходимое для приготовления магнезиальной добавки:

(3,7·10⁸ + х)·0,37 = 3,7·10⁸

1,37·10⁸ + 0,37х = 3,7·10⁸

0,37х = 2,33·10⁸

х = 6,29·10⁸ кг/год

23. Конденсат сокового пара, подающийся в реактор, содержит в своем составе 5,17·10⁷ кг воды.

Таким образом, общее количество воды, необходимое для приготовления магнезиальной добавки, составит:

В = 1,83·10⁶ + 2,43·10⁸ + 3,29·10⁸ + 5,17·10⁷ + 6,29·10⁸ = 1,25·10⁹ кг/год

24. Так как в конденсат сокового пара входит азотная кислота, общее количество азотной кислоты составит:

3,22·10⁸ – 2,05·10⁵ = 3,21·10⁸ кг/год HNO₃

Сводим материальный баланс процесса приготовления магнезиальной добавки.

Таблица 4.4.1.1

Приход					Расход
Статья	кг/год	кг/ч	% мас.	моль/ч	Статья	кг/год	кг/ч	% мас.	моль/ч
1)Магнезит, в т.ч. MgO CaO SiO2 Fe2O3 Al2O3 SO4 C H2O Прочее	1,23·108 1,01·108 3,05·106 3,05·106 1,34·106 1,34·106 1,22·106 2,44·105 1,83·106 9,86·106	15530,3 12752,5 385,1 385,1 169,2 169,2 154,0 30,8 234,8 1244,9	100 83 2,5 2,5 1,1 1,1 1,0 0,2 1,5 8,09	316,4 6,87 6,42 1,06 1,66 1,6 2,56 13,04	1)Раствор Mg(NO3)2, в т.ч. Mg(NO3)2 Ca(NO3)2 SiO2 Fe2O3 Al2O3 SO4 C H2O Прочее	1,64·109 3,7·108 8,93·106 3,05·106 1,34·106 1,34·106 1,22·106 2,44·105 1,25·109 9,86·106	2,07·105 46717,2 1127,52 385,1 169,2 169,2 154,0 30,8 1,57·105 1244,9	100 22,5 0,5 0,2 0,08 0,08 0,07 0,01 76,2 0,6	315,6 6,87 6,42 1,06 1,66 1,6 2,56 8722,2
2)Азотная кислота(36%), в.т.ч. HNO3(100%) H2O(100%) HNO3(57%) H2O(57%)	1,44·109 3,21·108 3,29·108 5,65·108 2,43·108	181818,2 40530,3 41540,4 71338,4 30681,2	100 22,3 22,85 39,24 15,61	5787,9 643,3 2307,8 1132,3 1704,5
3) КСП, в т.ч. H2O NH4NO3 HNO3	5,22·107 5,17·107 2,05·105 2,05·105	6590,9 6527,7 26,0 26,0	100 99,0 0,5 0,5	363,33 362,6 0,32 0,41
Всего	1,64·109	2,07·105	100			1,64·109	2,07·105	100