Основными трудностями первой стадии очистки рассола являются низкая скорость сгущения суспензии гидроксида магния и неудовлетворительная скорость фильтрования сгущенной суспензии. Установлено, что в процессе осаждения происходит образование аморфного (или близкого к аморфному) продукта с довольно высокой растворимостью. Продолжительность его существования зависит от состава маточного раствора, температуры и свойств используемой щелочи. Такой продукт представляет собой гидратированный гидроксид магния: Mg(OH)2·(Н2О)m. Расстояние между плоскостями спайности у такого гидроксида больше длины молекул воды. Процесс созревания осадка, который может продолжаться несколько суток, можно описать уравнением
Mg(OH)2·(Н2О)m→ Mg(OH)2+mН2О; 1<m<2.
В результате образуется гидроксид магния с хорошими седимен-тационными свойствами, имеющий решетку типа брусита.
Необходимо отметить, что с повышением температуры рассола увеличиваются скорость отстоя и уплотнение суспензии. С другой стороны, повышение температуры нежелательно для последующей стадии производства — абсорбции аммиака. Поэтому на стадии рассолоочистки температуру рассола поддерживают не выше 22 °С (при большом содержании ионов магния).
На рис. 6 приведена технологическая схема очистки рассола известково-содовым способом. В бак 1 подают содовый раствор, для приготовления которого используются кальцинированная сода и очищенный рассол. Из гасительного отделения цеха известковых печей в бак 2 поступает известковая суспензия (90 ±10 н. д.). Для регулирования титра известковой суспензии в мешалку-резервуар 2 подводят очищенный рассол. Далее реагенты поступают в смеситель 3.
Технологическая схема отделения очистки
Рис. 6 Схема отделения очистки рассола: 1 – бак содового раствора; 2 - бак известкового молока; 3 – смеситель; 4 – расширитель; 5 – реактор; 6 – отстойник; 7 – резервуар очищенного рассола; 8 – сборник шлама; 9 – сборник неочищенного рассола; 10 – насосы.
Процесс очистки рассола осуществляется непрерывно. Сырой рассол поступает из рассолопромысла в резервуары — хранилища сырого рассола 9. Основной поток сырого рассола центробежным насосом 10 через расширитель 4 направляется по трубопроводу в реактор. В случае необходимости часть сырого рассола нагревают за счет охлаждения газа содовых печей, после чего смешивают с основным потоком в расширителе. Труба, подводящая жидкость в реактор, имеет U-образную форму. Реактор не имеет мешалки. Требуемое перемешивание достигается за счет большой скорости поступления жидкости из U-образных труб реактора.
Для осуществления нормального течения процесса в реакторе температуру пульпы желательно поддерживать в пределах 17±3°С. Реактор соединен трубопроводом с отстойником 6. Суспензия поступает сверху в отстойник и по центральной трубе, не доходящей до дна, опускается вниз. Затем рассол поднимается вверх, отделяясь от твердой фазы. Осветленный рассол удаляется из отстойника через переливной желоб, расположенный по периферии. Шлам из нижней части отстойника через специальные трубы периодически спускается в сборник (шламовую мешалку) 8; сюда же поступает шлам из реактора 5.
Осветленный рассол из отстойника 6 направляется в сборник 7 и далее насосом 10—на абсорбцию. В мешалке 8 шлам разбавляется водой и насосом 10 перекачивается в шламопроводы дистиллерной жидкости.
Обжиг извести и получение углекислого газа
На практике для содового процесса углекислый газ добывается путем обжига известняка, при чем параллельно, кроме углекислого газа, получается известь, которая также необходима для аммиачно – содового процесса в виде известкового молока, как щелочь при дистилляции для разложения аммония, содержащихся в маточной жидкости. Известковое отделение является, таким образом, в содовом деле вспомогательным, вырабатывающим полупродукты для главного процесса. Процесс, происходящий в известковом отделении, разделяется на три операции:
1) обжиг известняка или мела в печах;
2) гашение извести с получением известкового молока;
3) промывка и очистка выходящего из печей углекислого газа.
Реакцию, происходящую при обжиге мела или известняка, можно изобразить так:
CaCO3=CaO+CO2.
При обжиге карбонатного сырья наряду с реакциями разложения карбонатов кальция и магния протекает ряд побочных вредных реакций: взаимодействие образующегося оксида кальция с оксидами кремния, алюминия, железа. Последние содержатся в виде примесей в сырье, также входят в состав золы топлива и огнеупорного кирпича, применяемого для футеровки печи. Образующиеся побочные соединения не могут быть использованы для получения известковой суспензии, что снижает эффективность обжига. Кремнезем SiO2 взаимодействует с основными оксидами при 700—800°С с образованием следующих соединений:CaO·SiO2—метасиликат кальция (tпл = 1540°C); 3CaO·2SiO2 - полуторакальциевый силикат (tпл = 1475°С); 2CaО·SiO2— двухкальциевый силикат (tпл = 2130°С); ЗСаО·SiO2 —трехкальциевый силикат (tраэл=1900 °С). Вначале образуется двухкальциевый силикат, который в избытке СаО в извести донасыщается с образованием трехкальциевого силиката.
Глинозем Al2OS реагирует с СаО в интервале 500—900°С. С ростом температуры образующийся вначале моноалюминат кальция СаО·А12О3 превращается в трехкальциевый алюминат ЗСаО·Al2О3, который обладает способностью переводить известь в малоактивную форму. Соединения СаО с оксидами алюминия и железа наиболее легкоплавки и играют более важную роль при оплавлении извести, чем кремнезем.
Сульфат кальция CaSO4 основное свое влияние оказывает на процесс обжига извести, понижая температуру образования жидкой фазы. Примесь сульфата кальция влияет также и на процесс гидратации извести, сильно замедляя его. Оксид магния хорошо растворяется в расплаве и заметно понижает температуру плавления жидкой фазы.
Водяные пары оказывают влияние на процесс диссоциации СаСО3 в области низких температур (650—750ºС). Водяной пар адсорбируется на поверхности кристаллов, облегчая выход активированных ионов за пределы кристаллической решетки. При высоких температурах обжига (1000°С и выше) присутствие водяного пара не оказывает каталитического действия на процесс диссоциации.
Оксид кальция, входящий в состав извести, может быть в виде свободного (активного или неактивного) либо связанного, т. е. вступившего во взаимодействие с примесями и образовавшего новые соединения (безвозвратные потери СаО).
Активный СаО — это часть свободного оксида кальция, которая способна реагировать с водой в обычных условиях гашения; неактивный СаО —часть свободного оксида кальция, которая не реагирует с водой в обычных условиях гашения,
Неактивный СаО образуется вследствие структурных изменений под воздействием высоких температур, а также за счет обволакивания зерен СаО пленкой плава, который появляется при взаимодействии СаО с примесями. При этом усиливается взаимодействие СаО с футеровкой печи. При повышении температуры выше допустимой может произойти образование более или менее крупных масс спекшейся извести («козлы»), что нарушает режим работы печей.
Горение твердого топлива в слое кускового материала имеет следующие особенности: отсутствует сплошной горящий слой (отдельные куски топлива разделены инертной к горению массой обжигаемого материала, так как в шихте содержится от 6,5 до 10 % топлива);
2)поглощение тепла, затрачиваемого на разложение карбонатов, происходит непосредственно в зоне горения;
3)горение осуществляется в потоке воздуха, нагретого в зоне подогрева;
4)куски топлива, уменьшаясь в процессе горения, опережают движущийся слой обжигаемого материала, что существенно сказывается на процессе горения в целом;
5)летучие вещества топлива, выделяющиеся в зоне подготовки топлива, контактируют с потоком горячих газов, почти не содержащих кислород, и отгоняются, не сгорая.
1.Работа печей.
Обжиг мела или известняка происходит в шахтных печах. Она состоит из трех основных механизмов – шахты, загрузочного и разгрузочного механизмов (рис. 7), в которых сверху печей производится загрузка смеси определенной пропорции известняка и твердого горючего. В случае последнего применяется кокс. Под влиянием происходящей снизу печи выгрузки извести, вышеуказанная смесь известняка и кокса опускается постепенно сверху вниз. В верхней части печи происходит обмен теплоты между отходящими газами и загруженной смесью, при чем известняк сушится, а газы охлаждаются. По мере опускания смеси, она поступает в зону наиболее интенсивного горения кокса, и здесь происходит окончательный обжиг мела с выделением угольной кислоты.
Мел, превратившись в известь, опускается вниз, и по пути следования последней происходит вторичный обмен теплоты между горячею известью и поступающим снизу воздухом, необходимым для процесса горения топлива. Известь при этом охлаждается, а воздух нагревается. Печи работают под давлением воздуха, нагнетаемого вентилятором в закрытую нижнюю часть печи.
2. Разница давлений.
Давление внизу печи должно регулироваться задвижкой на нагнетательной трубе вентилятора так, чтобы давление газа, выходящего из печи, составляло бы 5 мм водного столба, количество же его соразмеряется с анализом углекислого газа во избежание избытка или недостатка воздуха. Такое давление наверху печи гарантирует отсутствие засасывания воздуха извне, которое иначе могло происходить при открывании верхнего отверстия печи для загрузки, хотя, с другой стороны, вызывает некоторую утечку газа из печи при загрузке.
Рис.7 Шахтная известково – обжигательная печь:
1 – опорная колонна;
2 – зазор с теплоизоляционной прослойкой;
3 – кладка из красного кирпича;
4 – кладка из огнеупорного кирпича;
5 – загрузочное устройство;
6 – общий коллектор;
7 – шахта печи;
8 – выгрузное устройство;
9 – фундамент.
Вдувание в печь воздуха создает кроме того преимущество в том отношении, что повышается интенсивность горения, увеличивается производительность печи, повышается процентный состав углекислого газа и создается некоторая независимость работы печи от работы компрессора. При одной и той же производительности печи увеличение разницы давления воздуха между нижней и верхней частью служит указанием того или иного качества загружаемых в печь материалов. Нормальным размером загружаемых в печь мела и кокса является: для мела - куски, диаметром 120 – 150 мм, а для кокса – куски, диаметром 50 – 60 мм. Увеличение разницы давлений указывает на присутствие в загруженном в печь материале слишком большого количества мелких кусков, которая может вызвать уменьшение производительности печи, вплоть до полного затухания, уменьшение же разницы давлений на слишком большую величину кусков загруженного материала и может вызвать плохое использование топлива и тем самым явлением недопала и понижение концентрации углекислого газа. Нормальная разность давления лежит в пределах 20 – 25 мм водяного столба.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
