Дипломная работа: Впровадження безсатураторного методу отримання сульфату амонію
- аміак стабілізує емульсії води і олії при уловлюванні бензольних вуглеводнів.
У результаті уловлювання аміаку сірчаною кислотою утворюється сульфат амонію.
Сульфат амонію виробляється на коксохімічних заводах у великих кількостях. На 1 т сухої шихти виробництво сульфату амонію (сухого) складає 11,0-11,5 кг.
Сульфат амонію являється дуже ефективним азотним добривом. Особливістю цього вигляду добрива є ті, що він дозволяє підпитувати ґрунт не лише азотом, але і сіркою. Остання входить до складу білків і амінокислот рослин і тому разом з азотом є одним з важливих елементів живлення сільськогосподарських культур. По мірі важливості для рослин сірку можна поставити на третє місце після азоту і фосфору. Продукт володіє важливою для життєдіяльності рослин властивістю. Він переводить фосфор, що знаходиться в ґрунті з нерозчинної форми в розчинну і тим самим підсилює процес поглинання рослиною цієї речовини. Це дозволяє понизити кількість фосфорних добрив, що вносяться до ґрунту.
Не дивлячись на те, що продукт найширше використовується в сільському господарстві, він також застосовується і в інших галузях. Наприклад, у біохімії переосадження сульфатом амонію є загальним методом очищення білків. Використовується в технології хлорування води з амонізацією, вводиться в оброблювану воду за декілька секунд до хлору, з хлором утворює хлораміни - зв'язуючи вільний хлор, завдяки чому значно скорочується утворення хлорорганіки шкідливої для організму людини, скорочується витрата хлору, зменшується корозія трубопроводів. В харчовій промисловості його використовують як харчову добавку Е517 (речовини проти злежування). В промисловості сульфат амонію використовують як сировину при виробництві акумуляторів, у виробництві віскозного волокна і як основу при виробництві вогнезахисних просочень для дерева.
Так як сатураторний метод не дає можливості регулювати розмір отримуваних кристалів, то пропонується для впровадження безсатураторний метод отримання сульфату амонію на ПАТ ЕВРАЗ «Днепродзержинский КХЗ», у якому на стадії абсорбції отримують ненасичений розчин солі, що піддається вакууму, - випарці в умовах інтенсивної циркуляції , що забезпечує незначне пересичення і керований ріст кристалів.[3]
1 Аналітичний огляд методів виробництва
Залежно від схеми охолодження прямого коксового газу і уловлювання з нього аміаку розрізняють три способи отримання сульфату амонію : непрямий, прямий та напівпрямий.[4]
При непрямому способі частина аміаку (20-30% від загальних ресурсів) уловлюєтьсяз коксового газу конденсатом, що утворюється при охолодженні газу в первинних холодильниках до 25-35°С, а інша частина (80-70%) оборотною водою при промиванні газу в аміачних скруберах. Надсмольна вода(газовий конденсат) і слабка аміачна вода із скруберів переробляються потім в аміачних колонах з отриманням парогазової суміші, що складається з пари води, аміаку, вуглекислоти, сірководню, ціаністого водню та інших компонентів. Ця суміш спрямовується в сатуратор, де аміак зв'язується з сірчаною кислотою з утворенням насиченого розчину сульфату амонію і кристалів солі, які виводяться з дна апарату з частиною розчину на центрифугу, а після промивання і сушки передаються на склад.
Непрямий спосіб отримання сульфату амонію має велику гнучкість процесу, що дозволяє виробляти залежно від умов ринку, що міняються, сульфат амонію або концентровану аміачну воду, або одночасно обидва продукти в одному цеху. Важливою перевагою цього способу є також виробнича надійність оскільки різні відділення цеху слабо пов'язані між собою і тому виробничі порушення в аміачному або сульфатному відділеннях можуть бути усунені без зупинки інших відділень при подачі отримуваної в скруберах аміачної води на склад. Крім того непрямий спосіб дозволяє виробляти сірчану кислоту та піридинові основи з парогазової суміші, що виходить з сатуратора за порівняно простою технологією.
Разом з цими перевагами непрямий спосіб має ряд серйозних недоліків:
- великі капіталовкладення;
- значні експлуатаційні витрати, пов'язані з переробкою великого об'єму аміачної води;
- велика кількість стічних вод (близько 250 м3 на 1000 т коксуємого вугілля);
- значні втрати аміаку зі зворотним газом.
Із-за цих недоліків непрямий спосіб виробництва сульфату амонію нині не знаходить застосування. Проте у поєднанні з аміачним очищенням коксового газу від сірководню він може виявитися перспективним.
Прямий метод полягає в тому, що весь аміак, що утворюється при коксуванні, уловлюється з коксового газу сірчаною кислотою до охолодження в первинних холодильниках. З газозбірника гарячий коксовий газ поступає в електрофільтр для очищення від туманоподібної смоли, а потім в сатуратор, де аміак зв'язується сірчаною кислотою з утворенням насиченого розчину і кристалів сульфату амонію.
Відмінною особливістю цього методу є те, що при охолодженні коксового газу після сатуратора в первинних холодильниках конденсат (надсмольна вода), що утворюється, не містить аміаку та амонійних солей і тому відпадає необхідність його переробки в аміачній колоні. Відсутність аміачного відділення дозволяє понизити витрату пари, вартість устаткування і займану виробничу площу, а також скоротити до мінімуму об'єм стічних вод (близько 50 м3 на 1000 т коксуємого вугілля).
Проте широкого поширення цей метод не отримав із-за істотних недоліків:
- наявність великого числа апаратів, працюючих під розрідженням, що підвищує вірогідність підсосу повітря і утворення вибухонебезпечної суміші збільшує витрату електроенергії на транспортування газу;
- інтенсивної корозії устаткування, обумовленій наявністю в газі хлористого водню і хлористого амонію;
- труднощів очищення газу від смоли при високій температурі та утворення в сатураторі великої кількості кислої смолки;
- великого об'єму апаратури із-за високої температури і влаговмісту газу;
- неможливості уловлювання в сатураторі легких піридинових основ із-за високої температури розчину і відсутності аміачної пари для його нейтралізації в піридиновій установці.
Найбільше поширення на заводах отримав напівпрямий метод виробництва сульфату амонію, що має переваги, а частково і недоліками непрямого і прямого способів. По цьому методу коксовий газ після газозбірника охолоджується в первинних холодильниках до 25-35°С, внаслідок чого водяні пари конденсуються практично повністю, а газовий конденсат (надсмольна вода), що утворюється розчиняє до 20-30% аміаку, що міститься в прямому газі. Охолоджений газ подається нагнітачами в абсорбер, де інший аміак поглинається сірчаною кислотою з утворенням сульфату амонію.
Отримувані при переробці надмірної надсмольної води аміачні пари подаються частково в абсорбер разом з коксовим газом, а частково в нейтралізатор піридинової установки, де аміак також зв'язується сірчаною кислотою. Таким чином увесь аміак прямого коксового газу зрештою переробляється в сульфат амонію.
Недоліками напівпрямого способу виробництва сульфату амонію є необхідність переробки надмірної надсмольної води в аміачних колонах, що вимагає значної витрати пари і лугу, а також утворення значного об'єму стічних вод що вимагають складного очищення.
Залежно від апаратурного оформлення процесів поглинання аміаку сірчаною кислотою і кристалізації сульфату амонію розрізняють два різновиди напівпрямого способу, що отримав найбільше поширення в промисловості - сатураторний і безсатураторний. Слід відзначити, що в літературі немає єдиного тлумачення цих термінів і вони не відображають особливостей апаратурного оформлення процесів.
По термінології, прийнятій в коксохімічній промисловості, сатураторним називається процес, при якому поглинання аміаку з коксового газу сірчаною кислотою і утворення кристалів сульфату амонію здійснюються в одному апараті барботажного типу що називається сатуратором. При безсатураторному способі поглинання аміаку сірчаною кислотою відбувається у форсуночному скрубері (чи насадному), який може зрошуватися як пересиченим, таким, що містить кристали сульфату амонію розчином, так і ненасиченим розчином. У першому випадку кристалізація сульфату амонію відбувається одночасно з поглинанням аміаку в скрубері, а в другому утворення пересиченого розчину і кристалів сульфату амонію здійснюється при випарюванні розчину в спеціальному апараті - кристалізаторі.