Ахременко А.В., Гребенюк А.Ф.
Донецкий национальный технический университет
На
большинстве коксохимических заводов Украины и стран СНГ применяется
сатураторный метод производства сульфата аммония из аммиака коксового газа.
Особенность этого метода состоит в том, что процессы абсорбции аммиака и
образования кристаллов сульфата аммония осуществляется в одном аппарате –
сатураторе. При барботаже газа через насыщенный раствор сульфата аммония, содержащий
4-6% свободной серной кислоты, аммиак поглощается с образованием сульфата аммония,
в результате чего его концентрация становится выше равновесной (пересыщенное
состояние раствора) и происходит образование кристаллов.
Таким
образом, для получения кристаллического продукта по этому методу не требуется
охлаждение раствора, как это имеет место при изогидрической кристаллизации, или
упаривание его, как при изотермической кристаллизации. Поэтому затраты энергии
и тепла на производство единицы продукции по сатураторному методу являются
наименьшими, что является важным преимуществом этого процесса.
В
то же время, сатураторный метод имеет ряд существенных недостатков, основными
из которых являются:
·
Периодическое нарушение режима работы сатуратора из-за необходимости
ежесуточных промывок с целью удаления солевых отложений. При этом процесс кристаллизации
сульфата аммония становится периодическим, что затрудняет автоматизацию работы
сатуратора и получение качественного продукта. · Образование множества центров
кристаллизации из-за резкого охлаждения пересыщенного раствора на стенках
сатуратора и в циркуляционных трубопроводах, что обусловливает получение
мелкокристаллического продукта.
·
Повышенная кислотность раствора в сатураторе также препятствует росту
кристаллов и требует промывки сульфата аммония водой в центрифуге, что приводит
к обводнению системы.
·
Вода, поступающая в систему, может быть удалена только путем испарения в
сатураторе, что требует подвода дополнительного тепла в сатуратор и приводит к
увеличению тепловой нагрузки конечного газового холодильника и количества
сточных вод.
На
Авдеевском коксохимическом заводе освоена бессатураторная схема получения
сульфата аммония, по которой улавливание аммиака производится в форсуночных
скрубберах ненасыщенным раствором сульфата аммония, содержащим 1-2% серной
кислоты в первой ступени и 10-12% во второй ступени, предназначенной для
улавливания пиридиновых оснований и доулавливания аммиака.
Недостатками
такой схемы являются:
·
Более высокие потери аммиака с обратным газом.
·
Менее надежная работа установки из-за отказов насосов, подающих раствор в
скрубберы.
·
Высокое содержание мелких фракций в сульфате аммония из-за несовершенства
конструкции вакуум-кристаллизаторов.
·
Необходимость создания глубокого вакуума в испарителях во избежание интенсивной
коррозии при кислотности раствора 1, 5-2%, что требует большего расхода пара
давлением 10-12 атм.
Для
получения крупнокристаллического сульфата аммония в химической промышленности
освоены кристаллизаторы, в которых упаривание нейтрального или слабокислого
раствора производится при атмосферном давлении, а рост кристаллов происходит во
взвешенном состоянии в расширяющемся кверху потоке слабопересыщеного раствора, поступающего
из испарителя.
Для
коксохимической промышленности ВУХИНом разработан такой кристаллизатор
производительностью по соли 3-4 т/ч и схема двухкорпусной кристаллизационной
установки. При концентрации свободной серной кислоты менее 0, 2 г/л можно вести
процесс выпарки в первом корпусе при атмосферном давлении, а образующийся
вторичный пар использовать в качестве греющего во втором корпусе, работающем
под вакуумом. При этом расход пара на получение сульфата аммония снижается
примерно в 2 раза по сравнению с вакуум-кристаллизатором бессатураторной
установки.
На
рисунке представлена предлагаемая нами схема сульфатной установки с абсорбцией
аммиака в сатураторе ненасыщенным раствором сульфата аммония и кристаллизацией
соли в восходящем расширяющемся потоке пересыщенного раствора.
Рис.1
Схема кристаллизационной установки для сульфата аммония
1-центрифуга;
2–испаритель; 3-кристаллизатор; 4-подогреватель; 5–сборник
Для
определения оптимального режима работы такой установки нами выполнены расчеты
материального и теплового балансов сатуратора, нейтрализатора раствора и
кристаллизационной установки. Переменными параметрами при выполнении расчетов
были доля аммиачных паров, подаваемых в сатуратор и нейтрализатор, концентрация
серной кислоты и сульфата аммония в ванне сатуратора, а также концентрация
кислоты, подаваемой в сатуратор.
Температура
газа и маточного раствора в сатураторе определялись путем совместного решения
уравнений теплового баланса и равновесия в системе газ-водяной пар - кислый
раствор сульфата аммония.
Критериями
при определении оптимального режима были расход греющего пара в испарителе и
количество водяных паров в газе после сатуратора. Лучшие показатели получены
при использовании 92-%-ой кислотой и подаче 100% аммиачных паров в
нейтрализатор раствора. При одноступенчатом выпаривании раствора расход пара
составляет 0, 9 т/т сульфата аммония, а при двухступенчатом выпаривании –
примерно 0, 5 т/т соли против 1, 72 т/т соли по бессатураторному методу.
Список литературы
Для
подготовки данной работы были использованы материалы с сайта masters.donntu.edu.ua/
Другие работы по теме:
Физические характеристики загрязнения воздуха
Обобщение основных показателей загрязнения атмосферного воздуха и методов определения наличия в нем вредных веществ (уровень запыленности, примеси газов, паров жидкостей). Расчет предельно-допустимой концентрации вредного вещества в атмосферном воздухе.
Аммиак
Выделяющийся аммиак. Соли аммония. Водород в аммиаке. Образование амидов металлов. Окислительно-восстановительная реакция. Водные растворы аммиака. Сульфат аммония. Нитрат аммония. Хлорид аммония или нашатырь. Промышленные установки синтеза аммиака.
Амиды
Амидами называют производные кислот, в которых гидроксильная группа заменена на аминогруппу. Амиды могут быть получены из всех производных кислот. Реакции амидов: кислотность, восстановление, гидролиз, дегидратация, расщепление амидов по Гофману.
Методика гравиметрического определения меди
Теоретическая часть: Электролиз - один из простейших и распространённых физико-химических методов анализа. Этот метод основан на выделении из исследуемого раствора электролитическим путем металлов или их окислов. В некоторых случаях метод электролиза рассматривают как вариант гравиметрического метода анализа, в котором реагентом является электрический ток.
Сульфиды во всем многообразии
ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР «СУЛЬФИДЫ ВО ВСЕМ МНОГООБРАЗИИ» СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. Методы получения сульфидов. 2. Физико-химические свойства сульфидов металлов
Получение коллоидных растворов
Прохождение луча света через истинные растворы и коллоидные системы. Окислительные свойства хлора по отношению к бромид и иодид ионам, а также по отношению к сульфид и сульфит ионам. Каталитическое разложение пероксида водорода в присутствии ионов меди.
Качественное определение урана и тория в твердых материалах
Описание методов качественного определения урана и тория. Особенности химического анализа урана, описание хода испытания, химических реакций, используемых реактивов. Специфика качественного определения тория. Техника безопасности при выполнении работ.
Способы кристаллизации
ПЕРМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Химико-технологический факультет РЕФЕРАТ по курсу " Технология получения твердых веществ с заданными свойствами
Минеральные удобрения
Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур огромное значение имеет внесение в почву элементов, необходимых для роста и развития растений. Эти элементы вносятся в почву в виде
Умягчение воды анионированем
Процесс и схематическое изображение умягчения воды методом натрий-хлор-ионирования. Сущность и условия применения способа умягчения воды аммоний-ионированием. Методы глубокого умягчения воды. Катионирование в фильтрах с гидравлически зажатой загрузкой.
Обзор методов очистки сточных вод от меди, ванадия, никеля и марганца
Рассмотрение взаимодействия солей меди с сульфидами аммония, натрия, калия, гидроксидами, карбонатами натрия или калия, иодидами, роданидами, кислотами. Изучение методов очистки сточных вод от соединений натрия, ванадия, марганца и их изотопов.
Производство азотных удобрений
Технология производства азотных удобрений – нитрата аммония и карбамида. Физико-химические основы процесса синтеза. Объединение производства карбамида, аммиака, нитрата аммония. Внедрение упрощенных экономичных технологических схем со стриппинг-процессом.
Примеры решения задач по реакциям электролиза
Определение массы вещества, выделившегося при реакции электролиза. Примеры решения задач на расчет массовой доли веществ, участвующих в реакции электролиза. Примеры решения задач на расчеты по законам электролиза М. Фарадея, расчет времени электролиза.
Сульфиды во всем многообразии
Методы получения сульфидов. Физико-химические свойства сульфидов металлов. Растворимость сульфидов. Основные химические свойства сульфидов. Тиосоли. Полисульфиды. Промышленное применение сульфидов.
Теория электролитической диссоциации
Отличительные черты взаимодействия концентрированной и разбавленной серной кислоты с металлами. Свойства сухой извести и ее раствора. Понятие электролитической диссоциации и методика измерения ее степени для различных веществ. Обмен между электролитами.
Производство био-ЗЦМ
Био-ЗЦМ (заменитель цельного молока)- это заменитель цельного молока для молодняка сельхоз. животных на основе биологической обработки молочной сыворотки.
Производство минеральных удобрений
САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. Н.И.Вавилова Кафедра экономики сельского хозяйства КУРСОВОЙ ПРОЕКТ По экономике сельского хозяйства
Консервирование и обогащение кормов
Добавки, используемые для консервирования и обогащения кормов. Консервирование кормов. Способы химического консервирования кормов азотсодержащими веществами. Карбамид, бикарбонат, сульфат, бисульфат и бисульфит аммония, хлористый аммоний.
Генетический эффект, индуцированный сульфатом никеля
В настоящее время внимание ученых обращено на опасность загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, в том числе соединениями никеля. Особенно тяжелая экологическая ситуация складывается в районах добычи и переработки никелевых руд.
Фосфор
Свойства разных видов фосфора: белого, красного, черного. Их взаимодействие с другими химическими элементами.
Колебательные реакции
Особый тип окислительно-восстановительных реакций - колебательные реакции. Они протекают в довольно сложных реакционных системах, и для таких реакций очень важным фактором оказывается кинетический.
Анализ смеси сухих солей
Анализ смеси сухих солей Лабораторная работа Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева Москва, 2005 г. Анализ смеси сухих солей FeCl3 и FeSO4