Литература -->  Катафорез - движение частиц 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 [ 80 ] 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152

рата, сна бакенного калориферами, обогреваемыми паром, или иных типов, также с обогреванием глухим паром. Потребная поверхность теплообмена-6-8 на 1 ООО л масла дебензине. Дистилляционная колонна устраивается либо с тарелками, снабженными колпачками, либо с насадкой из колец Рашига. В колоннах с тарелками общая площадь сечения отверстий, служащих для прохода газа, на 1 ООО л масла доллша составлять 280 см. В нижней части колонны устраивается подвод пара через перфорированную трубку; обычно применяют пар, имеющий давление от 4-5 до 8 atm. Иногда нижние тарелки снабжаются калориферами. Дефлегмационная колонна обычно подобна дистилляционной, но имеет меньшие размеры. Конденсатор-чаще всего трубчатый, с поверхностью теплообмена около 9 на 1 ООО л переработанного масла. Холодильники для масла дебензине обыкновенно устраиваются воздушно-водяные. Поверхность

Линде дает в конечном результате не чистый водород, а смесь водорода и азота в объемном соотношении 3:1, необходимом для синтеза аммиака. Коксовый газ после выхода из бензольных скрубберов компри-мируется до 10 atm и, если он содержит бензо.ла более 1 г/м, подвергается дополнительной очистке от бензола (фиг. 2). Для этого газ из компрессора 1 проводят сначала меледу трубками двух теплообменников I, в к-рых он охлалодается за счет теплообмена с газом, уже обезбензоленным в аммиачном холодильнике II, после чего газ поступает в этот аммиачный холодильник (II), где и охлаждается до -45°; здесь из него выделяются бензол, вода и другие легко сжинеающиеся или замерзающие вещества. Обезбензоленный газ, пройдя по труб-liaM теплообменников I, поступает затем для удаления СОа в орошаемую водой башню 5, таюке под давлением 10 atm. Для подачи воды служит насос 3, который приво-


Фиг. 2.

теплообмена в них: при железных трубах- вк. 20 на 1 ООО л масла в час, при чугунных трубах-24 ж2.

Большинство коксобензо.льных з-дов улавливают бензол жидкими поглотителями. Из твердых поглотителей, применяемых пока значительно реже, находят применение высокопористые адсорбирующие материалы: активированный уголь (см.) и силикагель (см.), оба в зерненом виде.

Выход сырого бензола иа 1 т скоксован-ного угля равен 7-10 кг. Средний состав его: бензола 35-50%, то.луола 17-20%, ксилола 6-10%, предельных углеводородов 1%, сероуглерода 0,3-0,5%, тиофе-нов 0,7-=-1,0%. Потеря веса при щелочной промывки составляет 0,7%, потеря при кислотной промывке-5,5%; удельн. в. сырого бензола равен 0,88. В нем содержатся таюке легко полимеризующиеся соединения (инден, кумарон) и их гомологи.

Выделение водорода из коксового газа. Кроме извлечения из коксового газа смолы, аммиака и бензола, с 1921 г. из него начали таклсе получать в нек-рых случаях и в о-Ж о р о д, главным образом для синтеза аммиака из атмосферного азота (см. Аммиак). Извлечение водорода из газа производится по способам Линде или Клода. Способ

дится в действие водяной турбиной, работающей на воде, вытекающей из башни 2 и дающей до 55% энергии, потребной для подачи воды на башню; недостающая часть энергии получается от электромотора. Кроме СОз в промывной воде растворяются остатки аммиатса, ацетилен, а также частично этилен, водород и метан. Последние два газа выделяются из раствора при уменьшении давления от 10 до 1 atm и присоединяются к газу, остающемуся после выделения водорода. После промывки водой в обрабатываемом газе остаются еще небольшие количества COg, для удаления которых производится дополнительная хфомьтка едким натром в башне 4. Раствор едкого натра, подаваемьп1 насосом 5, циркулирует в башне до начала образования бикарбоната. Дальше газ проходит через теплообменники 6, в которых он охлаждается более глубоко охлажденными фракциями газа, проходит через аммиачный холодильник 7 и поступает в разделительный аппарат 8. Последний состоит из двух теплообменников а и b и ректификационной колонны. В этом аннарате еще до ректификационной колонны конденсируются последовательно этиленовая и метановая фракции; холод первой используется в теплообменнике 8Ь, а



холод второй-в теплообменниках 8а я 6. В ректификационную колонну попадает газ, содержащий почти исключительно Hg, СО и Nj. Колонна орошается жидким азотом, подводимым от отдельной установки (9 я 10); СО конденсируется в колонне и вместе с частью жидкого азота отводится из нижней части колэнны; эта фракция проводится через теплообменники 8а и 6. Несконден-сировавшаяся смесь, содержащая 75% Hj и 25% N2, проводится таюке через теплообменники 8а я 6. На основании данных Борхарта [ ] составлена табл. 10, дающая распределение 1 ООО исходного коксового газа при разделении его по способу Линде.

Табл. 10.-к о л и ч е с т в е н н о е распреде газа при разделении

Из табл.10 и 11 видно, что после выделения из коксового газа водорода остается еще 39% газа с очень высокой теплотворной способностью (7 800 Cal/jn), общее теплосодержание которого составляет 65% от теплосодержания исходного газа. Кроме того получается 17% газа, богатого СО, с теплотворной способностью 1 200 Са1/ж.

При получении водорода по способу К .4 о д а освобожденный от СО 2 коксовый газ компримируется под давлением 25-30 atm я поступает в цилиндр пневматич. дви-гате.чя, детандер, в котором он расширяется до атмосферного давления, причем Г газа поиилается прибл. до -210°. Далее газ

ление составных чаете; его по способу Линде.

коксового

2. Удаляется с водой безвозвратно

3. Выде-

4. Остает-

Получается после разделения

Количества

1. Исходный газ

ляется из водгл при понижении давления

ся после промывки водой и щелочью

5. Добавка № 2

6. Этиленовая фракция

7. Метановая фракция

8. Фракция ОКИ си углерода

9. Водо-родно-

азотная смесь

10. Смесь фракций 3, 6 и 7

14,9 25

450 49,3

12,5 4,2

438 75

27,4 7,1

17,9 30

242 26,6

8,9 30,6

222 74,4

11,9 6,9

248,8 64,0

6,0 10

125 13,7

26.2 8,7

126 73,1

32,2 8,3

3,0 б

60,2 6,6

0,6 2,0

28,6 9,6

. 32 18,0

32,2 8,3

21,4

10,7

10,7

-

5,4 9

16,4 1,8

10,7 36,7

5,7 1,9

21,8 5,6

8,9 1,0

8,9 30,6

10,1 2,6

0,6 1

8,9 1,0

3,6 1,2

3,6 2,0

!

4,2 1,1

Si Б pa 1

1 999

27,4

59,7 100

911,4 100

29,1 99,9

298,6 100

173,5 100

584 100

387,4 99,8

Примечание. Вода для промывки-119 м. А-количество в ле на 1 ООО фракции.

газа.

Б-в % от данной

Теплосодержание Q и теплотворная способ ность К отдельных фракций, получаемых из 1 ООО коксового газа, видны из табл. 11. Табл. 11.-Т е п л о с о д е р ж а н и е и теплотворная способность отдельных фракций коксового газа.

Q, В %

Фракции

Са1/л13

Q, Cal

ОТ исходи.

газа

Исходный газ.....

4 680

4 680 ООО

Потери с водой ....

95 ООО

Фракция, выделяюща-

яся из воды при по-

ниженном давлении

5 610

335 ООО

Газ после промывки

водой и щечочью . .

4 250 ООО

90,8

Этиленовая фракция .

14 060

411 ООО

Метановая фракция . .

7 700

2 295 ООО

49,0

Фракция окиси угле-

рода .........

1 200

208 ООО

Водородоазотная смесь

2 285

1 336 ООО

28,6

Смесь фракций мета-

новой, этиленовой и выделяющейся из

воды.........

7 800

3 041 ООО

65,0

проходит через систему теплообменников, в которых происходит фракционированное охлаждение и конденсация газа, движущегося к детандеру. В первую очередь конденсируются пропилен и этилен, затем этан и метан вместе с небольшими количествами СО и Ng и наконец главная масса окиси уг.деро-да и азота. Таким обр. в детандер попадает только водород с примесью окиси углерода 1%) и азота (до 7%). Этот водород м. б. использован для синтеза аммиака только в установках Клода, т. к. СО является ядом для обычно применяемых в этом синтезе катализаторов.

Полученные при выделении водорода фракции газа могут быть использованы также как исходное сырье для других химических производств, например этиленовая фракция- для синтеза этилового спирта или этиленгликсдя, и т. п. (см. Этилен). Установки с использованием этилена в качестве сырья имеются в настоящее время на некоторых заводах во Франции.



Переработка аммиачной воды. Получаемая из конденсаторов надсмольная вода и слабая аммиачная вода из скрубберов обычно перерабатываются или на сульфат аммония или на концентрированную аммиачную воду с содержанием 20-25% NH3. Выход аммиака иа 1 т скоксованного уг.тя зависит от содер-лсания азота в исходной смеси углей, от ее влажности, t° коксования и ряда других факторов; в среднем его можно принять равным 2,5 кг, считая на чистый аммиак. Около Vs этого количества содерлсится в надсмоль-ной воде, а остальные 7з улавливаются в скрубберах. Эти две воды для дальнейшей переработки обычно смешивают, причем получается вода, содерлсащая ок. 1,5% NPIg. Часть этого аммиака находится в свободном состоянии, а часть в связанном-в виде аммонийных солей угольной, сернистоводород-ной, цианистоводородной, серноватистой, серной, хлористоводородной, роданистоводо-родной и других к-т. Соли первых трех к-т при нагревании легко диссоциируют, и аммиак, содерлсащийся в них, может быть вы-


Фиг. 3.

де.тен из воды путем кипячения раствора. Соли остальных кислот более прочны, и для выделения из них аммиака требуются уже химические методы.

Переработка слабой аммиачной воды на концентрированную, содержащую ок. 25% NH3, ведется обыкновенно следующим образом (фиг. 3). Аммиачная вода проводится сначала через дефлегматор 1 аммиачной колонны 2, в котором она нагревается до 50- вО° за счет теплоты конденсации водяных паров, уносимых аммиаком из аммиачной колонны. Из дефлегматора аммиачная вода попадает в диссоциатор5 (обычно тарельчатая колонна с колпачками), на нижних ярусах к-рого она подогревается до 95- 96°; при этом углекислый и сернистый аммоний разлагаются с образованием газообразных N1X3, СОа и HaS, которые подни--маются вверх по ко.тонне, встречая на своем пути все менее и менее теплую воду, к-рая и растворяет их вновь. Но т. к. относительная растворимость СОа и US значительно меньше, чем NHg, то первые два газа растворяются не полностью, и часть их (60-70% HgS и 85-90% СОа) отводится из системы. Нек-рое количество аммиака таюке проскакивает через диссоциатор и для его улавливания устанав.тнвается дополнительная колонка 4, орошаемая чистой водой. Нагретая до 95-96° аммиачная вода, освобожден-

ная уже от большей части СОа и HgS, поступает сверху в дистилляционную колонну ,2 (см. Аммиак), Tji,e происходит выделение аммиака из раствора при помощи острого пара; на нижних полках колонны вода нагревается до 100-110°, для чего в колонне поддерлсивается дав.яение от 0,1-0,3 до 0,5 atm. В среднюю часть колонны подводится известковое молоко крепостью 4-6° Be, которое перемешивается со стекающей из верхней части аммиачной водой; эта смесь поступает на верхнюю тарелку вспомогательной колопны5и затем протекает постепенно вниз, а навстречу ей продувается острый пар. В этой частидистилляционной колонны происходит разлолсение прочных солей аммония. Количество известкового молока д. б. достаточным как для разложения аммонийных солей, так и для связывания остатков СОа и HjS, не удаленных в диссоциаторе. Освоболсденный аммиак проходит через всю дистилляционную колонну вместе с водяными парами, отсюда поступает в дефлегматор, охлаждаемый новыми порциями слабой аммиачной воды, где часть водяных паров конденсируется, затем проходит через холодильники 6, в к-рых сгущается новая порция водяных паров, и наконец аммиак поглощается чистой водой в скруббере 7. Конденсаты из дефлегматора и из холодильника отводятся на верхние тарелки аммиачной колонны.

Практика дает следующие ориентировочные данные для основных размеров аппаратов аммиачного отде.яения: на 1 ООО .ж в сутки слабой аммиачной воды требуется 2,5- 3 м барботажного периметра колпачков в диссоциаторе. Общее сопротивление слоя лшдкости на тарелхсах диссоциатора не д. б. больше 0,05 atm. В дистилляционной колонне барботажный периметр колпачков на 1 ООО м перерабатываемой аммиачной воды в сутки д. б. 3-4 м. В воде, отходящей из колонны, доллг-но содсржаться пе более 0,003-0,005% всего аммиака. Расход пара на 1 м сырой аммиачной воды, по данным коксобензольных з-дов Донбасса,равен 600- 800 кг, по иностранным данным-250-570 кг.

Необходимо еще упомянуть о круговом процессе получения 1юнцентри-рованной аммиачн. воды, существенной особенностью к-рого является переработка главной массы слабой аммиачной воды без извести. Подлежащая переработке аммиачная вода пз напорного бака, пройдя через теплообменник, в к-ром она нагревается за счет сточных вод, покидающих дистилляционную колонну, попадает в диссоциатор, а из него в дистилляционную колонну, работающую без добавки известкового молока. Газы и пары, выходящие из колонны, подвергаются дефлегмации, окончательному охлаждению и поглощению, а сточные воды из колонны проходят через теплообменник, охлаждаются на градирне и направ.тяются вновь на скрубберы для промывки газа. При этом процессе долнсно происходить накопление в воде прочных солей аммония, для переработки раствора которых на заграничных заводах, работаюпщх по этому способу, предусмотрены небольшие колонки со введением известкового молока.



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 [ 80 ] 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152