Процесс сжигания хлора (Упрощенный вариант для нетехнических специальностей)

Процесс сжигания хлора (Упрощенный вариант для нетехнических специальностей)

Пермский Государственный Технический Университет

Березниковский филиал

Кафедра экономики и организации промышленного производства

Курсовая работа по технологии производства

Тема: Газоочистка №2 ОАО «АВИСМА»

Выполнил: студент группы ЭиУ 6а

Чудаков А.Н.

Проверил: преподаватель

Козлов С.Г.

Березники 2001 год

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 5

РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА 12

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 16

Охрана окружающей среды 21

Экономическое обоснование 22

ВВЕДЕНИЕ

История развития предприятия.

Царская Россия не имела своей промышленности по производству магния.

Открытие залежей солей калия и магния в бассейне Верхней Камы открыло пути

к развитию новых отечественных производств: калийных удобрений и магния.

В начале 30-х годов ленинградские учёные разработали отечественную

технологию получения магния. В декабре 1935 года получен первый советский

магний в Запорожье, а в марте 1936 года – в Соликамске.

1943 год. Суровое время Великой Отечественной войны объявило

строителям жёсткие требования: в кратчайшие сроки обеспечить пуск завода. И

люди выполнили свой долг. 22 июня 1943 года, на три месяца раньше срока,

Березниковский магниевый завод выдал первый металл. Основные агрегаты

завода были малопроизводительными, большинство операций велось вручную.

Особенно тяжёлым был труд литейщиков: за смену каждый рабочий разливал

ложками более двух тонн огнедышащего металла.

Металлурги Березниковского и Соликамского заводов внесли большой

вклад в дело разгрома фашистских захватчиков. Только эти заводы поставляли

важный стратегический металл для обороны Родины.

Отгремела война. Перед березниковскими металлургами грандиозная задача

– создать мощный магниевый завод.

В трёхлетний срок была разработана и испытана новая технология

магниевого производства.

1948 год. Заводская площадка Березниковского магниевого завода в лесах

новостроек. На месте старых деревянных цехов идёт строительство новых

громадных промышленных корпусов.

1954 год. Год крупной победы металлургов. Завод снова в строю

действующих предприятий цветной металлургии. Дальнейшая история комбината –

это непрерывный процесс совершенствования техники и технологии.

До 1958 года в магниевой промышленности работали электролизёры только

на силу тока 48 – 50 тыс. ампер. Инженеры и техники завода в содружестве с

исследователями Института титана и его филиала провели большой комплекс

работ по совершенствованию технологии электролиза, механизации и

интенсификации электролизёров, разработали электролизёры разных конструкций

и значительно большей мощности.

Модернизированы литейный и травильный конвейеры. Разработан и введён

метод вакуумной выборки металла и впервые в магниевой промышленности мира

механизирована выборка шлама из электролизёров, автоматизирован контроль

параметров электролиза магния. На комбинате впервые в советской магниевой

промышленности внедрена технология обезвоживания карналлита в печах

кипящего слоя и создан комплексно-автоматизированный процесс по

обезвоживанию карналлита в кипящем слое.

Большие перемены произошли в энергетическом хозяйстве комбината.

Громоздкие и малопроизводительные вращающиеся моторгенераторы заменены

полупроводниковыми выпрямителями. Питание печей СКН и вращающихся печей

переведены на природный газ. Совершенствуются вентиляционное хозяйство и

очистные устройства.

1960 год. Год рождения первого уральского титана. В короткий срок

березниковские металлурги создали крупномасштабное технически

высокооснащённое производство титана.

Впервые в мировой практике на комбинате предложены и разработаны

технологии заливки жидкого магния в аппараты восстановления, технология по

получению титана в безстаканных аппаратах с конденсацией в реторту,

внедрены мощные аппараты для ведения полусовмещённого процесса

восстановления и дистилляции губчатого титана. Усовершенствована технология

хлорирования шлаков и выплавки шлака в мощных руднотермических печах.

Отработан и автоматизирован режим ректификационных колонн, полностью

автоматизирован процесс дистилляции губчатого титана.

1963 год. Завод переименован в титано-магниевый комбинат. Вошёл в

число рентабельных предприятий и добился самой низкой в отрасли

себестоимости губчатого титана.

1966 год. Комбинат сегодня производит более 70 видов продукции,

которая поставляется 600 потребителям внутри страны и экспортируется за

границу.

Внедрена автоматизированная система управления технологическим

процессом получения губчатого титана, управляющие машины “Марс – 200”,

“Центр”, “Сокол”. Степень механизации труда к 1982 году составила 60%,

уровень механизации погрузочно – разгрузочных работ – 95%.

За время существования предприятием построен большой жилищный фонд,

Дворец культуры и творчества, введены в эксплуатацию дом спорта,

плавательные бассейны “Титан”, “Дельфинчик” ,”Золотая рыбка” и другие

объекты.

90–е годы. Предприятие пережило приватизацию, неоднократную смену

владельца и другие перемены, неблагоприятно повлиявшие на многие

предприятия России и сейчас является рентабельным предприятием-экспортёром.

На АО”АВИСМА”, что расшифровывается как авиационные специальные материалы,

сейчас внедряются новые технологии и модернизируются старые, предприятие

переводится на новое сырьё – брусит, использование которого намного

выгоднее использования карналлита.

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Участок по производству хлормагниевых щелоков и (или) обезвреживанию

отработанного известкового молока (гипохлоритных пульп) входит в состав

цеха № 38 пылегазоулавливания ОАО «АВИСМА» и размещается в имеющемся здании

газоочистки № 2, а также на территории, примыкающей к северной стене здания

газоочистки № 2. Участок предназначен для получения хлормагниевых щелоков

путем абсорбции хлористого водорода, образующегося в результате конверсии

хлора в топке, бруситовой суспензией и (или) для обезвреживания

хлорированных растворов газоочистных сооружений, с утилизацией тепла и

хлористого водорода, образуемых в топке.

Технологический процесс производства хлормагниевых щелоков и

обезвреживания отработанного известкового молока (гипохлоритных пульп)

состоит из следующих операций:

1.1 Восстановление анодного хлора в хлористый водород в топке в

присутствии кислорода технологических и части сантехнических газов.

1.2 Обработка в топке сантехнических газов при использовании их в

качестве вторичного дутья.

1.3 Нейтрализация хлористого водорода бруситовой суспензией или

отработанным известковым молоком.

1.4 Контрольное доразложение гипохлорита магния или кальция.

1.5 Двухступенчатая очистка отходящих газов известковым молоком.

1.1 Восстановление хлора в хлористый водород в топке в присутствии

кислорода технологических и части сантехнических газов

Технологические газы и часть сантехнических газов (при необходимости)

по трубопроводу вентиляторами непрерывно подаются в смеситель горелочного

устройства топки, через который в поток этих газов непрерывно вводится

анодный хлоргаз и природный газ.

В топке природный газ горит в хлоровоздушной смеси по реакции:

CH4+2Cl2+O2=4HCl+CO2 (1.1)

Избыток природного газа реагирует с кислородом по реакции:

CH4+2О2=CO2+2Н2О (1.2)

В топке хлор, фосген и окись углерода, содержащиеся в технологических

сантехнических газах, нейтрализуются парами воды по реакциям:

Cl2+H2O=2HCl+0,5O2 (1.3)

COCl2+H2O=2HCl+CO2 (1.4)

CO+0,5O2=CO2 (1.5)

Условия проведения реакций выбирают таким образом, чтобы максимально

полнее перевести хлор в хлористый водород. Такими условиями являются:

. подбор равновесного количества природного газа и хлора: [pic];

. тщательное предварительное перемешивание исходных потоков;

. температура в зоне реакции. Из условий стойкости футеровки она составляет

от 1150 до 1200 0С.

В этих условиях степень конверсии хлора в хлористый водород

составляет не менее 95 %, а продуктами реакций является смесь газов,

содержащая хлористый водород, двуокись углерода, азот, кислород, пары воды

и остаточное количество хлора.

1.2 Обработка в топке сантехнических газов при использовании их в

качестве вторичного дутья

Фиксированное количество сантехнических газов по газоходу с помощью

вентилятора подается в межкожухное пространство топки, охлаждая футеровку,

затем поступает в рабочую часть топки, понижая температуру топочных газов.

Хлор, присутствующий в сантехнических газах, частично нейтрализуется

парами воды в топке по реакции (1.3), с образование хлористого водорода и

кислорода.

Избыточное количество сантехнических газов подвергается очистке на

сантехнической системе газоочистки № 2 в соответствии с ТИ 38-008.

1.3 Нейтрализация хлористого водорода бруситовой суспензией или

отработанным известковым молоком

После обработки в топке технологических газов и разбавления

сантехническими газами, топочные газы, обогащенные хлористым водородом и

парами воды, направляются по газоходу в нижний патрубок скруббера нулевой

ступени очистки, где происходит нейтрализация хлористого водорода и

остаточного хлора бруситовой суспензией или отработанным известковым

молоком с использованием тепла топочных газов на упаривание раствора.

Использование того или иного сорбента определяется, главным образом,

потребностью комбината в хлормагниевых щелоках.

Свежий сорбент (бруситовая суспензия или отработанное известковое

молоко) по трубопроводам поступает в аппарат с перемешивающим устройством,

откуда центробежными насосами подается на орошение скруббера нулевой

ступени через разбрызгивающие устройства.

1.3.1 Нейтрализация хлористого водорода бруситовой суспензией

При прохождении газов через скруббер нулевой ступени происходит

практически полное поглощение хлористого водорода и частичное, в пределах

от 25 до 30 %, поглощение хлора за счет химического взаимодействия с

орошающим сорбентом, по реакциям:

Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O (1.6)

2Mg(OH)2+2Cl2=MgCl2+Mg(ClO)2+2H2O (1.7)

Образующиеся соли магния, в виде растворов, вместе с орошающим

сорбентом стекают в нижнюю часть скруббера нулевой ступени, откуда по

сточной трубе направляются в работающий на орошение аппарат с

перемешивающим устройством. Из последнего сорбент центробежным насосом

вновь подается на орошение скруббера.

По мере поглощения хлора и хлористого водорода бруситовой суспензией

происходит снижение массовой концентрации гидроокиси магния и повышение

массовой концентрации хлорида и гипохлорита магния. Циркуляция бруситовой

суспензии на нулевой ступени очистки осуществляется до значения рН среды 4-

5. В этих условиях массовая концентрация гипохлорита магния в хлормагниевом

щелоке близка к нулю вследствие протекания следующих реакций:

Mg(ClO)2=MgCl2+О2 (1.8)

Mg(ClO)2+4HCl=MgCl2+2Cl2+2H2O (1.9)

Образование вторичного хлора в скруббере нулевой ступени происходит в

незначительных количествах, ввиду низкой степени поглощения первичного

хлора бруситовой суспензией, и последующего разложения гипохлорита магния

по реакции (1.9).

При достижении вышеуказанных условий отработанный сорбент

подвергается контрольному доразложению гипохлорита магния для чего

производится перевод орошения на резервный аппарат с перемешивающим

устройством, предварительно заполненный бруситовой суспензией.

1.3.2 Нейтрализация хлористого водорода отработанным известковым

молоком

В случае использовании в качестве сорбента отработанного известкового

молока при прохождении топочных газов через скруббер нулевой ступени

происходит разложение гипохлорита кальция с использованием тепла топочных

газов, практически полное поглощение хлористого водорода, а также

незначительная нейтрализация хлора гидроокисью кальция. Причем процесс

нейтрализации хлористого водорода гипохлоритом кальция сопровождается

выделением в скруббере вторичного хлора.

При использовании в качестве сорбента отработанного известкового

молока в скруббере нулевой ступени протекают следующие реакции:

Ca(ClO)2=CaCl2+O2 (1.10)

Ca(ClO)2+4HCl=CaCl2+2Cl2+2H2O (1.11)

Ca(OH)2+2HCl= CaCl2+2H2O (1.12)

2Ca(OH)2+2Cl2= CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O (1.13)

Образующиеся соли кальция, в виде растворов, вместе с орошающим

сорбентом стекают в нижнюю часть скруббера нулевой ступени, откуда по

сточной трубе направляются в работающий на орошение аппарат с

перемешивающим устройством. Из последнего сорбент центробежным насосом

вновь подается на орошение скруббера.

По мере поглощения хлора и хлористого водорода орошающим сорбентом

происходит снижение концентрации гидроокиси и гипохлорита кальция.

Циркуляция отработанного известкового молока продолжается до значения

массовой концентрации гидроксида кальция в растворе в пределах от 0 до 4

г/дм3 в перерасчете на СаО. В этих условия массовая концентрация

гипохлорита кальция в растворе не превышает 6 г/дм3.

После достижения вышеуказанных условий отработанный сорбент

подвергается контрольному доразложению гипохлорита кальция, для чего

производится перевод орошения на резервный аппарат с перемешивающим

устройством, предварительно заполненный отработанным известковым молоком.

Из верхней части скруббера нулевой ступени топочные газы поступают в

верхнюю часть брызгоуловителя нулевой ступени. Брызгоуловитель имеет

цилиндрическую форму, ввод газов выполнен тангенциальным, благодаря чему

газы внутри корпуса получают вращательное движение. Вследствие центробежной

силы, возникающей в результате вращения, капельки сорбента отбрасываются к

стенкам корпуса и, теряя за счет трения о них скорость движения, стекают в

нижнюю часть брызгоуловителя, откуда по трубопроводу отводятся в работающий

на орошение аппарат с перемешивающим устройством.

Выйдя через центральную трубу брызгоуловителя, газы по газоходу,

направляются в общий для трех систем коллектор, куда также направляется

фиксированное количество сантехнических газов (избыточное для

сантехнической системы). Из общего коллектора смешанные газы направляются

на более тонкую двухступенчатую очистку от хлора и хлористого водорода

известковым молоком.

1.4 Контрольное доразложение гипохлорита магния или кальция

Отработанный сорбент содержит остаточное количество активного хлора,

что недопустимо для дальнейшего использования сорбента, поэтому он

подвергается контрольному доразложению.

Контрольное доразложение допускается проводить с использованием

нижеперечисленных реагентов, при этом могут протекать следующие реакции:

1.4.1 С помощью раствора гидросульфида натрия массовой концентрацией

40-60 г/дм3 NaHS (расход: 0,4 кг NaHS на 1 кг Mg(ClO)2 или Ca(ClO)2):

5Mg(ClO)2+4NaHS=5MgCl2+2Na2SO4+2S+2H2O (1.14)

5Ca(ClO)2+4NaHS=5CaCl2+2Na2SO4+2S+2H2O (1.15)

1.4.2 С помощью раствора сульфида натрия массовой концентрацией 95-101

г/дм3 Na2S (расход: 0,6 кг Na2S на 1 кг Mg(ClO)2 или Ca(ClO)2):

5Mg(ClO)2+4Na2S+H2O=3MgCl2+4NaCl+MgSO4+3S+Mg(OH)2 (1.16)

5Ca(ClO)2+4Na2S+H2O=3CaCl2+4NaCl+CaSO4+3S+Ca(OH)2 (1.17)

Контрольное доразложение ведется до полного разложения гипохлорита

магния или гипохлорита кальция. Остаточное содержание NaHS (Na2S) после

контрольного доразложения не должно превышать 0,5 г/дм3. При более высокой

массовой концентрации содержание NaHS (Na2S) происходит загрязнение

готового продукта примесями, а в случае вывода отработанных щелоков в

кислотную канализацию может произойти выделение в атмосферу сероводорода,

при неполном доразложении гипохлорита магния или гипохлорита кальция –

выделение в атмосферу хлора, в результате протекания следующих реакций:

NaHS+HCl=H2S+NaCl (1.18)

Na2S+2HCl=H2S+2NaCl (1.19)

Ca(ClO)2+4HCl=CaCl2+2Cl2+2H2O (1.20)

Mg(ClO)2+4HCl=MgCl2+2Cl2+2H2O (1.21)

После контрольного доразложения готовый щелок, в зависимости от

потребностей комбината, может быть направлен:

- на узел осветления хлормагниевых щелоков - в случае использования в

качестве исходного сорбента бруситовой суспензии;

- на узел осветления растворов хлористого кальция - в случае

использования в качестве исходного сорбента отработанного известкового

молока (гипохлоритных пульп);

- при отсутствии потребности на товарные растворы хлористого кальция,

а также в период пуско-наладочных работ – в кислотную канализацию.

1.5 Двухступенчатая очистка отходящих газов известковым молоком

После обработки топочных газов в скруббере нулевой ступени отходящие

газы в своем составе содержат значительное количество хлора и остаточное

количество хлористого водорода, концентрация которых превышает допустимые

санитарные нормы. Поэтому эти газы перед выбросом в атмосферу подвергают

двухступенчатой очистке от вредностей в скрубберных системах, орошаемых

известковым молоком.

Каждая ступень очистки включает полый скруббер, брызгоуловитель,

аппарат с перемешивающим устройством и центробежные насосы. Отходящие газы

непрерывно подаются в нижнюю часть скруббера первой ступени и выводятся из

верхней его части, затем вводятся в верхнюю часть брызгоуловителя и выходят

из его нижней части, после чего аналогичным образом последовательно

проходят скруббер второй ступени и брызгоуловитель.

Свежее известковое молоко из сети поступает в аппараты с

перемешивающими устройствами, откуда насосами подается на орошение

скрубберов через разбрызгивающие устройства.

Уловленное в брызгоуловителях известковое молоко через гидрозатворы

непрерывно стекает в аппараты с перемешивающими устройствами.

Процесс поглощение хлора и хлористого водорода протекает по реакциям

(1.13) и (1.12) соответственно.

По мере поглощение хлора и хлористого водорода известковым молоком

происходит постепенное снижение в нем концентрации гидроокиси кальция с

увеличением солей кальция. Поэтому отработанное известковое молоко заменяют

свежим.

При несвоевременной замене известкового молока (массовая концентрация

СаО менее 20 г/дм3) в скруббере могут протекать следующие реакции:

Cl2+H2O=HClO+HCl (1.22)

Ca(ClO)2+4HCl=CaCl2+2Cl2+2H2O (1.23)

2Ca(ClO)2+2CO2=2CaCO3+2Cl2+O2 (1.24),

что приводит к значительному снижению степени очистки газов от хлора и

увеличивает его выброс в атмосферу.

Снижение степени улавливания хлора также происходит при снижении

объемного расхода известкового молока, проходящего через 1 квадратный метр

площади сечения скруббера, ниже 40 м3/час, т.е. при снижении плотности

орошения, из-за ухудшения работы циркуляционных насосов или забивания

разбрызгивающих устройств и коммуникаций, а также в случае одновременной

замены известкового молока на свежее в нескольких скрубберах одной системы.

Оборудование и коммуникации следует поддерживать в состоянии,

обеспечивающем их проектные характеристики, и не допускать совпадения по

времени замены известкового молока в нескольких скрубберах одной системы.

Очищенные газы с помощью вентилятора по газоходам через вентрубу

выбрасываются в атмосферу.

Отработанное известковое молоко со ступеней известковой очистки

отходящих газов направляется на разложение гипохлорита кальция на узел

разложения газоочистки № 2, может быть перекачено с помощью насоса на узлы

разложения газоочисток №№ 1, 3, 4, а также, в случае работы данной

установки по схеме обезвреживания отработанного известкового молока

(гипохлоритных пульп), может перекачиваться в аппараты с перемешивающими

устройствами, предназначенные для орошение скрубберов нулевых ступеней этой

установки.

Разложение гипохлорита кальция на узле разложения газоочистки № 2

производится в соответствии с ТИ 38-008, на узлах разложения газоочисток №№

1, 3, 4 – в соответствии с ТИ 38-21.

При получении хлормагниевых щелоков и обезвреживании отработанного

известкового молока проводится входной контроль сырья, на каждом этапе

производства выполняется отбор проб согласно схеме контроля с регистрацией

полученных результатов анализов в суточном рапорте. Пробы, отобранные на

промежуточной стадии процесса анализирует оператор цеха № 38, пробы готовой

продукции анализируются центральной лабораторией комбината.

При получении результата анализа пробы, отобранной от готовой

Страницы: 1, 2