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.

3. Разница температур.

Показателем правильного горения в печи служит также температура извести внизу печи и температура газа, выходящего из печи. При нормальной работе температура извести внизу печи равна 45 - 55ºС, а температура выходящего газа сверху печи – 130 - 150ºС. При ненормальной работе печи могут быть следующие отклонения:

1.                 Известь холодная – газ горячий. Это указывает, что зона горения передвинулась наверх. Необходимо для восстановления нормальной работы либо усилить выгрузку извести из печи, либо уменьшить количество впускаемого воздуха.

2.                 Известь горячая – газ холодный. Это указывает, что зона горения опустилась вниз. Необходимо для восстановления нормальной работы уменьшить выгрузку и увеличить приток воздуха.

3.                 Известь горячая – газ горячий. Это указывает, что зона горения растянулась в печи. Поводом к этому могут быть, главным образом, три  причины:

а) либо в загрузочном мелу находится много частиц мелкого размера; при загрузке в печь такого материала большие куски отбрасываются распределительным аппаратом по периферии, а мелочь собирается преимущественно в середине. Воздух, вгоняемый вентилятором, проходит большею своею частью по периферии и тем самым поднимает зону горения. В центре же, вследствие недостатка воздуха, зона горения получает конусообразную форму;

б) либо в печи образовались у стенок козлы, которые в одном месте задерживают проход воздуха внизу, понижая зону горения, а в других местах пропускают больше воздуха и поднимают зону горения вверх. Громадное значение для поддержания концентрированной зоны горения в печи на нормальной высоте имеет равномерная периодичность загрузки печи, поддержание постоянного горизонта материала наверху печи и тщательная подготовка смеси мела и кокса;

в) значительный процент мелочи на нормальный размер кусков топлива, загруженного в печь. Мелкие куски загораются вверху скорее, а более крупные сгорают значительно ниже, и таким образом зона горения растягивается.

Приготовление известкового молока

Известковое молоко, необходимое в содовом произ­водстве для регенерации аммиака из хлористого аммония по реакции

2NH4C1 + Са(ОН)2 → CaCl2 + 2NН3 + 2Н2О,

получают гашением извести избытком воды:

СаО+ Н2О → Са(ОН)2

В воде Са(ОН)2 растворяется плохо, причем с повы­шением температуры растворимость уменьшается. При 0°С растворяется 0,185 г на 100 г Н2О, а при 100°С всего лишь 0,077 г па 100 г Н2О. Поэтому для разложения хло­ристого аммония применяют не гомогенный раствор, а суспензию Са(ОН)2 в воде, называемую известковым мо­локом. Концентрация взвешенной гидроокиси кальция в из­вестковом молоке должна быть по возможности высокой, так как чем меньше воды поступит с известковым моло­ком в отделение дистилляции, где регенерируется ам­миак, тем меньше тепла (пара) будет израсходовано на нагревание этой воды в процессе регенерации. Макси­мально возможная концентрация известкового молока ограничивается его вязкостью: слишком вязкую суспен­зию трудно транспортировать, очищать от примесей и дозировать. Вязкость суспензии зависит не только от концентрации взвешенной Са(ОН)2, но и от температуры. С повышением температуры вязкость уменьшается. По­этому известковое молоко получают при высокой (~90° С) температуре, которая обеспечивается применением для гашения горячей воды, а также выделением тепла в процессе самой реакции гашения. Это тепло мог­ло бы повысить температуру известкового молока при­мерно на 75° С, но практически значительная часть тепла теряется в процессе гаше­ния на испарение воды и теплоизлучение. Поэтому известковое молоко с тем­пературой 90—95° С мож­но получить, используя для гашения воду, подогретую до 60—65°С.

На качество известкового молока заметно влияет ка­чество извести. Имеет, например, значение температура, при которой обжигалось карбонатное сырье: чем она выше, тем медленнее гасится полученная известь и тем менее дисперсным получается известковое молоко. При слишком высокой температуре обжига (выше 1350°С) получается известь, которая практически уже не гасится водой.

Из примесей, встречающихся в извести, больше всего влияет па продолжительность гашения сульфат кальция.

Высокая степень дисперсности известкового молока имеет значение не только для скорости разложения хло­ристого аммония. Высокодиспергированная суспензия труднее расслаивается, лучше сохраняет свою однород­ность, что важно при дозировке, не засоряет трубопрово­ды и меньше изнашивает насосы и коммуникации. При­мерный состав известкового молока следующий:

Са(ОН)2  …………………. 200 – 250 н.д.

Mg(OH)2   …………………1 – 2 г/л

СО2-3   …………………….. 7 – 14 н.д.

СаSO4   …………………… 1 – 3 г/л

SiO2 + нерастворимые в воде

HCl примеси ………………...10 – 20 г/л

R2O3   ………………………..5 – 8 г/л

Плотность  ………………….1,26

Технологическая  схема получения известкового молока

Технологическая схема получения известкового моло­ка включает две основные операции: гашение извести горячей водой и очистку известкового молока от круп­ных кусков и мелких зерен недопала, перекала и других нерастворимых примесей.

Движение материальных потоков но отдельным аппа­ратам показано на рис. 8. Из рабочего бункера 2 из­весть подастся лотковым питателем 1 во вращающийся барабан-гаситель 3, куда одновременно поступают на­гретая вода и промывные воды после промывки отбросных примесей извести (слабое известковое молоко).

Рис. 8 технологическая схема приготовления известкового молока:

1 – лотковый питатель; 2 – рабочий бункер; 3 – барабан – гаситель; 4 – конденсатор; 5 – сортировочный барабан для крупного недопала; 6 – транспортер; 7 – сортировочный барабан; 8 – шнек; 9 – шаровая мельница мокрого помола; 10 – мешалка неочищенного слабого известкового молока; 11 – виброгрохот; 12 – мешалка очищенного слабого известкового молока; 13 – мешалка отбросного шлама; 14 – классификатор; 15 – мешалка концентрированного известкового молока.

В гасителе 3 известь гасится и образуется известковое молоко с примесью различного размера кусков недопала, перекала и прочих непогасившихся частиц извести. Из­вестковое молоко вместе с примесями поступает из гасителя 3 в сортировочный барабан 5 для крупною недопала, представляющий собой сито с отверстиями размером 40 мм. Сортировочный барабан для крупного недопала является продолжением гасителя, вращается вместе с ним и служит для отделении от известкового молока крупных кусков недопала.

Известковое молоко, проходя через отверстия в бара­бане, поступает для дальнейшей очистки в сортировочный барабан 7 для мелкого недопала. Крупные куски недопала (размером более 40 мм) в конце барабана промы­ваются горячей водой, поступают на транспортер 6 и передаются в известковые печи для повторного обжига. Сортировочный барабан 5 для крупного недопала за­ключен в кожух, оборудованный двумя вытяжными тру­бами для удаления образующегося в гасителе пара. Одна труба идет к конденсатору 4, где пар из гасителя, конденсируясь, подогревает воду, идущую на гашение, а вторая труба отведена в атмосферу на случай ремонта или чистки конденсатора,

В сортировочном барабане 7 для мелкого недопала, представляющем собой вращающееся перфорированное сито с отверстиями 2Χ10 мм, от известкового молока от­деляются частицы, имеющие размер более 2 мм. Извест­ковое молоко, проходя через сито, попадает в конусооб­разный приемник кожуха, в который заключен сортиро­вочный барабан, откуда идет для окончательной очистки от примесей в классификатор 14. Оседающий на дно классификатора шлам выгребается реечным механизмом, промывается горячей водой и поступает в мешалку шла­ма 13. Концентрированное молоко, освобожденное от шлама, подается в мешалку известкового молока 15 л далее по своему назначению — в отделение дистилляции.

Оставшиеся в сортировочном барабане твердые части­цы размером более 2 мм при вращении барабана посте­пенно перемещаются вдоль него и выгружаются в шнек 8, при помощи которого подаются в шаровую мельницу мокрого помола 9. В мельнице одновременно с размолом происходит гашение извести, вскрываемой  при  размоле кусочков перекала. Получающееся в мельнице слабое известковое молоко вместе с примесями перетекает в ме­шалку 10, куда отводится также слабое известковое молоко, образующееся при промывке недопала. Для очи­стки от шлама слабое известковое молоко из мешалки 10 откачивают центробежным насосом в виброгрохот 11. Шлам из виброгрохота поступает в мешалку отбросного шлама 13, а очищенное слабое известковое молоко по­падает в мешалку очищенного слабого молока 12, откуда насос подает его в гаситель.

Шлам из классификатора 14 и виброгрохота 11 раз­бавляется в мешалке 13 отбросной жидкостью дистилле­ра и центробежным насосом откачивается в накопитель отбросной жидкости — так называемое «белое море».

Нормы технологического режима отделения известкового молока, их регулирование и контроль

Наиболее важные рег­ламентируемые показате­ли, характеризующие ка­чество известкового моло­ка и обеспечивающие нор­мальную работу отделе­ния дистилляции, это кон­центрация Са(ОН)2 или свободного СаО и температура молока. На содовых за­водах концентрацию свободного СаО в известковом мо­локе называют титром молока, так как ее определяют обычным титрованием молока соляной кислотой.

Для производства необходимо, чтобы содержание Са(ОН)2 в известковом молоке было возможно выше, так как при этом уменьшается объем дистиллерной жид­кости, а следовательно, повышается производительность отделения дистилляции и уменьшаются расход пара и потери извести и аммиака с отбросной жидкостью ди­стиллера. Однако чрезмерно высокая концентрация Са(ОН)2, повышая вязкость суспензии, создает затруд­нения в работе гасителя и очистке молока от примесей. Практика показала, что допустимая концентрация Са(ОН)2 в молоке (титр) может быть в пределах 200—250 н. д. Кроме того, колебания титра молока должны быть минимальными, так как они усложняют регулиро­вание дозировки молока в отделении дистилляции и по­вышают потери извести и аммиака с отбросной жид­костью дистиллера. В отбросной жидкости допускаются колебания свободного СаО 1—2 н. д., т.е. в пределах одного нормального деления. В аппаратах отделения ди­стилляции известковое молоко разбавляется примерно в 4 раза. Отсюда следует, что колебания титра молока не должны превышать 4 н. д.

Титр молока регулируют путем изменения количества воды, подаваемой на гашение. Колебания титра вырав­нивают в сравнительно больших емкостях — мешалках известкового молока. Количество извести, подаваемой в гаситель, определяется расходом известкового молока потребляющими цехами (кальцинированная сода, каус­тик, водоочистка и пр.).

О концентрации Са(ОН)2 в известковом молоке в первом приближении можно судить по его плотности, из­мерить которую легко может аппаратчик непосредствен­но в цехе. Для более точного определения каждые 30 мин. производят анализ на содержание свободного СаО в це­ховой лаборатории.

Возможность получения известкового молока с высо­ким титром свободного СаО ограничена вязкостью полу­чаемого молока, которая зависит не только от концентра­ции, но и от температуры. С повышением температуры вязкость молока уменьшается, улучшаются условия для его очистки от примесей, а также облегчаются его транс­портирование и дозировка. Поэтому для получения моло­ка с высоким титром необходимо проводить гашение извести при повышенной температуре. Нормы технологи­ческого режима предусматривают конечную температуру молока 85—95° С. Эта температура в значительной мере зависит от температуры, поступающей на гашение воды, подогреваемой за счет тепла конденсации водяных паров, выходящих из гасителя. Для подогревания можно ис­пользовать отработавшую воду из холодильника газа содовых печей или из холодильника   газа дистилляции.

В нормах технологического режима предусмотрено содержание СО32- в известковом молоке в количестве 7—12 н. д. Эта величина характеризует содержание в мо­локе CaCO3, бесполезной неактивной извести, которая практически не вступает во взаимодействие с NH4C1, т. е. степень очистки молока от примесей. Очищать известковое молоко надо до экономически разумных преде­лов, так как с повышением степени очистки процесс усложняется. Норма содержания СО32- в известковом молоке и указывает этот разумный предел.

Абсорбция

Назначение абсорбера состоит в том, чтобы произвести окончательное насыщение рассола из промывателя колонн аммиаком. 

Рассол поваренной соли, содержащий 310 г/л хлорида натрия, предварительно очищенный от примесей других солей, поступает в абсорбер, в который подают аммиак из колонны дистилляции, где протекает регенерация аммиака и маточной жидкости после вакуум – фильтров. Также в абсорбер поступает газ, содержащий аммиак и углекислоту из печи кальцинации бикарбоната.

При плохой очистке рассола от солей кальция и магния в процессе аммонизации могут происходить побочные нежелательные реакции: аммиак и углекислота будут взаимодействовать с солями кальция и магния, образуя осадки углекислого кальция и гидроокиси магния, которые могут отлагаться на стенках аппаратов и трубопроводов. При систематическом нарушении режима очистки рассола отложения CaCO3 и Mg(OH)2 на стенках аппаратов и трубопроводов могут нарушить нормальную работу отделения абсорбции.

Весь процесс абсорбции зависит, главным образом, от двух факторов:

1)                от количества газов, приходящих в абсорбер из колонны дистилляции и печи кальцинации бикарбоната;

2)                от количества рассола, поступающего на дистилляцию, то регулирование процесса абсорбции заключается в регулировании поступления рассола в таком количестве, чтобы насыщенная аммиаком жидкость имела необходимую концентрацию.

Технологическая схема отделения абсорбции

Технологическая схема отделения абсорбции должна обеспечить высокую степень очистки выхлопных газов от аммиака, для чего необходимо промывать эти газы свежим рассолом, содержащим минимальное количество аммиака.

Абсорбция диоксида углерода идет значительно медленнее, чем аммиака, поэтому аппаратура должна быть рассчитана так, чтобы обеспечивать поглощение заданного количества аммиака и максимально возможного количества диоксида углерода.

Страницы: 1, 2, 3, 4