Производство твердых и других неорганических химических веществ (ИТС 19-2020)

Технологический процесс получения гранулированного гипохлорита кальция со-

стоит из следующих стадий:

- получение раствора едкого натра с массовой долей 32%;

- получение известкового молока;

- первая стадия хлорирования - хлорирование 32%-ного раствора едкого натра

и выделение раствора гипохлорита натрия.

Назначение первой стадии хлорирования - получение и осветление раствора

гипохлорита натрия. При хлорировании раствора едкого натра в реакционной смеси

накапливается хлорид натрия, который после достижения насыщения частично выкри-

сталлизовывается из раствора в виде осадка. После хлорирования смесь подается в

центрифугу, где происходит осветление раствора и отделение влажного осадка хло-

рида натрия. В осветленном растворе контролируется содержание активного хлора.

Полученный осадок хлорида натрия (содержащий небольшое количество гипохлорита

натрия и кальция) направляется на переработку, осветленный раствор гипохлорита

натрия - на третью стадию.

Вторая стадия хлорирования - хлорирование известкового молока (40%-ный

раствор гидроксида кальция) и выделение осадка двуосновной соли гипохлорита каль-

ция.

Назначение второй стадии хлорирования - получение и выделение осадка дву-

основной соли гипохлорита кальция Ca(OCl)2·2Ca(OH)2. Реакционная смесь, получен-

ная при хлорировании известкового молока, перекачивается в промежуточную емкость.

Из промежуточной емкости смесь подается в центрифугу, где происходит разделение

влажного осадка двуосновной соли и маточного раствора (содержит хлориды кальция

и натрия и небольшое количество гипохлорита кальция). Влажный осадок двуосновной

соли гипохлорита кальция направляется на третью стадию хлорирования, а маточный

раствор направляется на переработку.

Получение реакционной смеси для третьей стадии хлорирования (раствора дву-

основной соли гипохлорита кальция) - смешение гипохлорита натрия и пасты двуос-

новной соли гипохлорита кальция.

Третья стадия хлорирования - хлорирование раствора двуосновной соли гипо-

хлорита кальция с последующим выделением осадка нейтральной соли гипохлорита

кальция.

Назначение третьей стадии хлорирования - получение и выделение кристалли-

ческого нейтрального гипохлорита кальция Ca(OCl)2 · H2O. Влажный осадок двуоснов-

ной соли гипохлорита кальция суспендируется в осветленном растворе гипохлорита

натрия и подается в реакторы хлорирования. После хлорирования смесь перекачива-

ется в промежуточную емкость. Из промежуточной емкости смесь подается в центри-

фугу. На центрифуге происходит разделение маточного раствора и пасты гипохлорита

кальция. Маточный раствор собирается в сборнике, откуда в виде сырья возвращается

в процесс (в реакторы хлорирования первой и второй стадий). Паста гипохлорита каль-

ция направляется на четвертую стадию - сушку и гранулирование нейтрального гипо-

хлорита кальция.

157

Стадия сушки выделенного осадка нейтральной соли гипохлорита кальция

с получением товарного гипохлорита кальция, гранулирования и фасовки гипо-

хлорита кальция (выполнена в 3 технологические линии)

Назначение стадии сушки - получение товарного гипохлорита кальция. Паста

гипохлорита кальция, полученная на третьем этапе, высушивается в сушилке в потоке

горячего воздуха. Высушенный гипохлорит кальция отделяется в циклонах, подверга-

ется гранулированию, рассеву и расфасовывается в металлические барабаны. Воздух

после сушилки, содержащий пыль гипохлорита кальция и следы хлора, очищается в

рукавном фильтре и абсорбционной колонне.

Абсорбционная очистка абгазов стадий хлорирования и узлов центрифу-

гирования

Назначение узла очистки газовых выбросов со стадий хлорирования и центри-

фугирования - постоянное улавливание хлора и хлористого водорода, содержащихся

в абгазах данных стадий. Утилизация газовых выбросов осуществляется методом аб-

сорбционного поглощения хлора.

Абсорбционная очистка абгазов стадии сушки

Для каждой из трех линий сушки предусматривается своя система поглощения

газовых выбросов, содержащих хлор и пыль гипохлорита кальция. Утилизация указан-

ных газовых выбросов осуществляется методом абсорбционного поглощения хлора.

Описание технологического процесса производства гипохлорита кальция приве-

дено в таблице 4.1, перечень основного оборудования производства гипохлорита каль-

ция - в таблице 4.2, перечень основного природоохранного оборудования производ-

ства гипохлорита кальция - в таблице 4.3.

Т а б л и ц а 4.1 - Описание технологического процесса производства гипохлорита

кальция

Стадия технологиче-

Выходной поток

Основное техно-

Приро-

Входной поток

ского процесса

логическое обору-

до-

Эмиссии

Основные, по-

дование

охран-

бочные и про-

ное обо-

межуточные

рудова-

продукты

ние

3.1

3.2

Едкий натр

Приготовление рас-

32% мас.

Дозировочный

Вода

твора едкого натра с

раствор ед-

бак, центробеж-

массовой долей 32%

кого натра

ный насос

Возвратный

Получение реакцион-

Реакционная

маточный

ной смеси для первой

смесь

раствор

стадии хлорирова-

32% мас.

ния - смешение воз-

раствор ед-

вратного маточного

кого натра

раствора с 3 стадии и

32%-ного раствора

едкого натра

158

Продолжение таблицы 4.1

Стадия технологиче-

Выходной поток

Основное техно-

Приро-

Входной поток

ского процесса

логическое обору-

до-

Эмиссии

Основные, по-

дование

охран-

бочные и про-

ное обо-

межуточные

рудова-

продукты

ние

32% мас.

Хлорирование 32%-

Реакционная

Реактор

Хлор

раствор ед-

ного раствора едкого

жидкость по-

кого натра

натра

сле 1 стадии

Хлор

реакции

Реакционная

Разделение суспен-

Раствор ги-

Центрифуга

жидкость по-

зии - реакционной

похлорита

сле 1 стадии

жидкости после 1 ста-

натрия

реакции

дии реакции, выделе-

ние раствора гипохло-

рита натрия

Гидроксид

Приготовление из-

Известковое

Шнек, самовса-

кальция

весткового молока

молоко

сывающий насос,

промежуточный

бак

Известковое

Получение реакцион-

Реакционная

Центробежный

молоко

ной смеси для второй

смесь

насос

Возвратный

стадии хлорирова-

маточный

ния - смешение воз-

раствор

вратного маточного

раствора с 3 стадии и

раствора известко-

вого молока

Известковое

Хлорирование извест-

Реакционная

Реактор, насос,

Хлор

молоко

кового молока

жидкость по-

расширительный

Хлор

сле 2 стадии

бак

реакции

Реакционная

Разделение суспен-

Осадок дву-

Центрифуга,

жидкость по-

зии - реакционной

основной

сборник маточ-

сле 2 стадии

жидкости после 2 ста-

соли гипо-

ного раствора,

реакции

дии реакции, выделе-

хлорита

шнек

ние осадка двуоснов-

кальция

ной соли гипохлорита

кальция

Гипохлорит

Получение реакцион-

Реакционная

Дозировочный

натрия

ной смеси для тре-

смесь

резервуар, насос

Паста двуос-

тьей стадии хлориро-

новной соли

вания (раствора дву-

гипохлорита

основной соли гипо-

кальция

хлорита кальция) -

смешение гипохло-

рита натрия и пасты

двуосновной соли ги-

похлорита кальция

159

Продолжение таблицы 4.1

Стадия технологиче-

Выходной поток

Основное техно-

Приро-

Входной поток

ского процесса

логическое обору-

до-

Эмиссии

Основные, по-

дование

охран-

бочные и про-

ное обо-

межуточные

рудова-

продукты

ние

Раствор дву-

Хлорирование рас-

Реакционная

Реактор, насос

Хлор

основной

твора двуосновной

жидкость по-

соли гипо-

соли гипохлорита

сле 3 стадии

хлорита

кальция

реакции

кальция

Хлор

Реакционная

Разделение суспен-

Паста

Резервуар,

жидкость по-

зии - реакционной

нейтраль-

насосы, центри-

сле 3 стадии

жидкости после 3 ста-

ного гипо-

фуга

реакции

дии реакции, выделе-

хлорита

ние пасты нейтраль-

кальция

ного гипохлорита

кальция

Осадок

Сушка выделенного

Высушенный

Оксид

Шнек для сухой

нейтральной

осадка нейтральной

осадок

азота,

смеси, сушилка,

соли гипо-

соли гипохлорита

нейтральной

диоксид

циклонный сепа-

хлорита

кальция

соли гипо-

азота,

ратор, рукавный

кальция

хлорита

бензапи-

фильтр, питатель,

кальция

рен, ок-

шнек для возврата

сид угле-

порошка из рукав-

рода

ного фильтра, воз-

духодувка для

сушки

Высушенный

Гранулирование гипо-

Гранулиро-

Шнек дозировки и

осадок

хлорита кальция

ванный гипо-

гранулятор, дро-

нейтральной

хлорит каль-

билка

соли гипо-

ция (готовый

хлорита

продукт)

кальция

Гранулиро-

Фасовка готового про-

Товарный ги-

Вибросито

ванный гипо-

дукта

похлорит

хлорит каль-

кальция

ция

Едкий натр

Приготовление рас-

32 % мас.

Куб колонны

Вода

твора едкого натра с

раствор ед-

массовой долей 18%

кого натра

32 % мас.

Абсорбция отходящих

Раствор ги-

Аб-

Хлор,

раствор ед-

газов со стадии хло-

похлорита

сорб-

хлори-

кого натра

рирования

натрия

цион-

стый во-

Отходящие

ная ко-

дород

газы со ста-

лонна

дии хлориро-

вания

160

Окончание таблицы 4.1

Стадия технологиче-

Выходной поток

Основное техно-

Приро-

Входной поток

ского процесса

логическое обору-

до-

Эмиссии

Основные, по-

дование

охран-

бочные и про-

ное обо-

межуточные

рудова-

продукты

ние

32 % мас.

Абсорбция отходящих

Раствор ги-

Аб-

Хлор

Резервуар щелоч-

раствор ед-

газов со стадии цен-

похлорита

сорб-

ного раствора,

кого натра

трифугирования и

натрия

цион-

циркуляционный

Отходящие

сушки

ная ко-

насос, вытяжной

газы со ста-

лонна

вентилятор

дии центри-

фугирования

и сушки

Усреднен-

Подготовка усреднен-

Усреднен-

Дехлораторы

ный раствор

ного раствора солей к

ный раствор

солей

выпариванию

солей

Раствор со-

Выпарка воды из рас-

Суспензия

Выпарной аппарат

лей

твора солей хлоридов

солей

кальция и натрия

Суспензия

Фильтрование суспен-

Хлористый

Центрифуга

солей

зии с выделением то-

кальций

варного хлористого

кальция и растворе-

ние хлористого

натрия

Отпаренный

Улавливание отпа-

Раствор ги-

Хлори-

Реактор гипохло-

хлор

ренного хлора с полу-

похлорита

стый во-

рита натрия,

чением раствора ги-

натрия

дород

фильтр грубой

похлорита натрия

очистки, фильтр

тонкой очистки

Т а б л и ц а 4.2 - Перечень основного оборудования производства гипохлорита

кальция

Существенные характеристики

Наименование

Назначение оборудования

технологического оборудова-

оборудования

ния

Реактор первой стадии

Хлорирование 32%-ного раствора едкого

Аппарат с перемешивающим

хлорирования

натра

устройством. Объем 7,5 м³

Разделение суспензии - реакционной

Центрифуга первой ста-

Производительность от 3 до

жидкости после 1 стадии реакции, выде-

дии

20 м³/ч

ление раствора гипохлорита натрия

Резервуар

Приготовление известкового молока

Объем 6,3 м³

Реактор второй стадии

Хлорирование известкового молока

Объем 5 м³

хлорирования

Разделение суспензии - реакционной

Центрифуга второй ста-

жидкости после 2 стадии реакции, выде-

Производительность от 3 до

дии

ление осадка двуосновной соли гипохло-

20 м³/ч

рита кальция

161

Окончание таблицы 4.2

Существенные характеристики

Наименование

Назначение оборудования

технологического оборудова-

оборудования

ния

Получение реакционной смеси для тре-

тьей стадии хлорирования (раствора дву-

Дозировочный резервуар

основной соли гипохлорита кальция) -

Объем 9 м³

смешение гипохлорита натрия и пасты

двуосновной соли ГХК

Реактор третьей стадии

Хлорирование раствора двуосновной

Объем 5,3 м³

хлорирования

соли гипохлорита кальция

Разделение суспензии - реакционной

Центрифуга третьей ста-

жидкости после 3 стадии реакции, выде-

Производительность от 3 до

дии

ление пасты нейтрального гипохлорита

20 м³/ч

кальция

Шнек для загрузки массы

Сушка выделенного осадка нейтральной

в сушилку мгновенного

соли гипохлорита кальция

Производительность 1,5 м³/ч

испарения

Сушилка с мгновенным

Сушка выделенного осадка нейтральной

Производительность 625 кг/ч

испарением

соли гипохлорита кальция

Сушка выделенного осадка нейтральной

Циклонный сепаратор

Производительность 625 кг/ч

соли гипохлорита кальция

Сушка выделенного осадка нейтральной

Поверхность фильтрации

Рукавный фильтр

соли гипохлорита кальция

420 м², степень очистки 99,5 %

Валковый гранулятор

Гранулирование гипохлорита кальция

Производительность 1 000 кг/ч

Фасовка готового продукта

Производительность от 3 до

Вибросито

5 м³/ч

Сборник-усреднитель

Подготовка усредненного раствора солей

Объем 50 м³

раствора солей

к выпариванию

Подготовка усредненного раствора солей

Дехлоратор 1 ступени

Объем 4 м³

к выпариванию

Подготовка усредненного раствора солей

Дехлоратор 2 ступени

Объем 4 м³

к выпариванию

Выпарка воды из раствора солей хлори-

Площадь поверхности тепло-

Выпарной аппарат

дов кальция и натрия

обмена 140 м²

Фильтрование суспензии с выделением

Производительность 3,8 м³/ч

Центрифуга

товарного хлористого кальция и растворе-

по суспензии

ние хлористого натрия

Фильтрование суспензии с выделением

Сборник хлорида кальция

товарного хлористого кальция и растворе-

Объем 50 м³

ние хлористого натрия

Реактор гипохлорита

Улавливание отпаренного хлора с полу-

Объем 6,3 м³

натрия

чением раствора гипохлорита натрия

Улавливание отпаренного хлора с полу-

Фильтр грубой очистки

Производительность 14 м³/ч

чением раствора гипохлорита натрия

Улавливание отпаренного хлора с полу-

Фильтр тонкой очистки

Производительность 14 м³/ч

чением раствора гипохлорита натрия

162

Т а б л и ц а 4.3 - Перечень основного природоохранного оборудования производства

гипохлорита кальция

Наименование

Существенные характеристики

Назначение оборудования

оборудования

природоохранного оборудования

Абсорбция отходящих газов со

Абсорбционная колонна

Производительность 8 000 нм³/ч

стадии хлорирования

Абсорбция отходящих газов со

Абсорбционная колонна

Производительность 20 000 нм³/ч

стадии хлорирования

4.2.2 Переработка промежуточных продуктов производства гипохлорита

кальция

При переработке промежуточных продуктов производства гипохлорита кальция

получаются:

- кальций хлористый технический жидкий;

- раствор хлорида натрия (рассол);

- гипохлорит натрия.

Гипохлорит натрия используется в качестве средства для дезинфекции и анти-

бактериальной обработки, отбеливания тканей, в химической промышленности, для ис-

пользования в процессе водоподготовки с целью очистки питьевой воды и воды плава-

тельных бассейнов.

Полученный раствор гипохлорита натрия направляется через производство

хлора, водорода и электролитической щелочи потребителю.

Сырьем для процесса получения промежуточных продуктов производства гипо-

хлорита кальция являются маточный раствор и раствор шлама соли.

Получение кальция хлористого технического, жидкого натрия хлористого (рас-

сола) производится методом выпаривания промежуточных продуктов производства ги-

похлорита кальция.

Упаренная смесь разделяется на раствор хлористого кальция и осадок ― хлорид

натрия.

Получение гипохлорита натрия производится методом улавливание отпаренного

хлора раствором едкого натра.

Технологический процесс переработки промежуточных продуктов производства

гипохлорита кальция подразделяется на следующие стадии:

- подготовку солевого раствора к выпариванию;

- получение кальция хлористого технического и рассола;

- улавливание отпаренного хлора с получением гипохлорита натрия.

Стадия подготовки солевого раствора к выпариванию включает в себя сле-

дующие оперции:

- усреднение маточного раствора и раствора шлама соли;

- подкисление и отпарку хлора;

- удаление остатков активного хлора;

- нейтрализацию дехлорированной массы.

163

Усреднение маточного раствора и раствора шлама соли происходит путем бар-

ботирования воздухом давлением не более 0,3 МПа в сборниках-усреднителях с полу-

чением усредненного раствора солей.

Подкисление и отпарка хлора происходит при подогреве паром давлением не

более 0,3 МПа до температуры от 95 до 100 °С в дехлораторах с одновременной дози-

ровкой раствора соляной кислоты с массовой долей не менее 27,5% и усредненного

раствора солей.

При взаимодействии с соляной кислотой гипохлориты (содержатся в усреднен-

ном растворе) образуют хлориды и хлорноватистую кислоту по следующим реакциям:

Са(OСl)2 + 2НСl = CaCl2 + 2HClO + 19,2 ккал;

NaOСl + НСl = NaCl + HClO + 9,8 ккал.

В водных растворах хлорноватистая кислота частично распадается на катион во-

дорода и гипохлорит ― анион. При взаимодействии хлорноватистой кислоты с соляной

кислотой образуется газообразный хлор. Взаимодействие происходит по следующей

реакции:

HCl + HClO = Н2О + Cl2↑ - 3,4 ккал.

Равновесие этой реакции при добавлении соляной кислоты (кислая среда) и по-

догреве реакционной массы смещается вправо. Таким образом, в дехлораторах уда-

ляется основная масса хлора. После дехлораторов смесь охлаждается в теплообмен-

нике и направляется в статический смеситель для удаления остатков активного хлора.

Удаление остатков активного хлора в дехлорированной массе происходит в сме-

сителе при одновременной подаче дехлорированной массы и раствора перекиси водо-

рода с массовой долей 35-40% при температуре не более 70 °С по следующей реак-

ции:

NaOСl + Н2О2 = NaCl + Н2О+ О2.

Нейтрализация дехлорированной массы от остатков соляной кислоты про-исхо-

дит в смесителе при одновременной подаче дехлорированной массы и раствора едкого

натрия с массовой долей не менее 22% по следующей реакции:

НСl + NаОН = NaСl + Н2О + 12,9 ккал.

Стадия получения кальция хлористого технического и рассола включает в

себя следующие операции:

- выпаривание воды из раствора кальция хлористого и хлорида натрия;

- выделение кальция хлористого технического и твердого хлорида натрия;

- растворение твердого хлорида натрия с получением рассола.

Выпаривание воды из очищенного раствора хлористого кальция и хлорида

натрия осуществляется непрерывно. Выпарная система состоит из четырех выпарных

аппаратов (один из аппаратов резервный, из-за необходимости чистки от выпавших со-

лей) естественной циркуляции с выносной греющей камерой.

Выделение кальция хлористого технического и твердого хлорида натрия прово-

дится на фильтрующей центрифуге под действием центробежных сил при температуре

не более 50 °С.

Упаренная смесь разделяется на раствор хлористого кальция и осадок ― хлорид

натрия.

164

Растворение твердой соли хлорида натрия с центрифуг проводится в конденсате

путем барботирования воздуха давлением не более 0,3 МПа в баках-солерастворите-

лях с получением рассола.

Технологический процесс стадии улавливания отпаренного хлора осу-

ществляется раствором едкого натра с массовой долей от 22 до 24% с получением

гипохлорита натрия при температуре от 10 до 20 °С в реакторе с мешалкой при посто-

янном перемешивании и охлаждении. Отпаренный хлор из теплообменника с темпера-

турой от 20 до 40 °С и давлением от 0,02 до 0,03 МПа поступает в один из реакторов

по сифону и пропускается через раствор едкого натра.

Хлорирование раствора едкого натра происходит по следующей реакции:

2 NаОН + Cl2 = NaOСl + NaСl + Н2О + 24,6 ккал.

Технологическая блок-схема процесса переработки промежуточных продуктов

производства гипохлорита кальция представлена на рисунке 4.2.

Описание технологического процесса переработки промежуточных продуктов

производства гипохлорита кальция с получением кальция хлористого технического

жидкого, раствора хлорида натрия (рассол), гипохлорита натрия приведено в таб-

лице 4.4, перечень основного оборудования производства получения кальция хлори-

стого технического жидкого, раствора хлорида натрия (рассол), гипохлорита натрия -

в таблице 4.5.

Рисунок 4.2 - Принципиальная схема производства промежуточных продуктов

производства гипохлорита кальция

165

Т а б л и ц а 4 . 4 ― Описание технологического процесса переработки промежуточных

продуктов производства гипохлорита кальция с получением кальция хлористого

технического жидкого, раствора хлорида натрия (рассол), гипохлорита натрия

Входной

Стадия технологиче-

Выходной поток

Основное техноло-

Природо-

ского процесса

гическое оборудова-

охранное

поток

Основные, по-

Эмис-

ние

оборудо-

бочные и про-

сии

вание

межуточные

продукты

3.1

3.2

Усреднен-

Усредненный

Дехлораторы,

Подготовка усреднен-

ный рас-

раствор со-

ного раствора солей к

твор со-

лей

выпариванию

лей

Раствор

Суспензия

Выпарной аппарат

Выпарка воды из рас-

солей

твора солей хлоридов

кальция и натрия

Суспен-

Фильтрование суспен-

Хлористый

Центрифуга

зия солей

зии с выделением то-

кальций

варного хлористого

кальция и растворе-

ние хлористого натрия

Отпарен-

Раствор ги-

Реактор гипохло-

Улавливание отпарен-

Хлори-

ный хлор

похлорита

рита натрия,

ного хлора с получе-

стый

натрия

фильтр грубой

нием раствора гипохло-

водо-

очистки, фильтр

рита натрия

род

тонкой очистки

Т а б л и ц а 4 . 5 ― Перечень основного оборудования производства получения

кальция хлористого технического жидкого, раствора хлорида натрия (рассол),

гипохлорита натрия

Существенные характеристики

Наименование

Назначение оборудования

технологического

оборудования

Сборник-усредни-

Подготовка усредненного раствора солей к

Объем 50 м³

тель раствора солей

выпариванию

Дехлоратор 1 сту-

Подготовка усредненного раствора солей к

Объем 4 м³

пени

выпариванию

Дехлоратор 2 сту-

Подготовка усредненного раствора солей к

Объем 4 м³

пени

выпариванию

Выпарка воды из раствора солей хлоридов

Площадь поверхности тепло-

Выпарной аппарат

кальция и натрия

обмена 140 м²

Фильтрование суспензии с выделением то-

Производительность 3,8 м³/час

Центрифуга

варного хлористого кальция и растворение

по суспензии

хлористого натрия

166

Окончание таблицы 4.5

Фильтрование суспензии с выделением то-

Сборник хлорида

варного хлористого кальция и растворение

Объем 50 м³

кальция

хлористого натрия

Реактор гипохлорита

Улавливание отпаренного хлора с получе-

Объем 6,3 м³

натрия

нием раствора гипохлорита натрия

Фильтр грубой

Улавливание отпаренного хлора с получе-

Производительность 14 м³/час

очистки

нием раствора гипохлорита натрия

Фильтр тонкой

Улавливание отпаренного хлора с получе-

Производительность 14 м³/час

очистки

нием раствора гипохлорита натрия

4.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в

окружающую среду при производстве гипохлорита кальция

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов при производстве ги-

похлорита кальция приведены в таблице 4.6.

Т а б л и ц а 4.6 - Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов при

производстве гипохлорита кальция

Единицы

Расход на 1 тонну

Наименование ресурсов

измерения

продукции

Натр едкий технический м.РД

кг/т

650

Хлор жидкий сорт высший

кг/т

940

Кислота соляная абгазная (27,5%)

кг/т

568

Гидросульфит натрия техн. (пер.100%)

кг/т

Водорода пероксид 30%

кг/т

1,525

Известь гашеная

кг/т

608

Гипохлорит натрия м. А

кг/т

730

Хлорид натрия с производства ГХК

кг/т

680

Кальций хлористый технический

кг/т

720

Пар

Гкал/т

3,308

Вода оборотная

м³/т

321,0

Вода оборотная технологическая

м³/т

0,28

Вода ХПВ

м³/т

4,119

Газ природный

т.у.т./т

0,163

Электроэнергия

кВт·ч/т

1 214,0

Характеристика выбросов зазгрязняющих веществ, образующихся при производ-

стве гипохлорита кальция, приведены в таблице 4.7.

167

Т а б л и ц а 4.7 - Выбросы в атмосферу при производстве гипохлорита кальция

Метод

Масса выбросов загрязняющих веществ

очистки,

после очистки в расчете на 1 тонну гипо-

Наименование за-

Источники выбро-

обработки,

хлорита кальция, кг/т

грязняющего ве-

сов

повторного

минималь-

макси-

щества

среднее

использова-

ное значе-

мальное

значение

ния

ние

значение

Вентиляционные

Взвешенные ве-

0,018

выбросы

щества

Карбонат натрия

(динатрий карбо-

0,0000133

нат)

Пыль неорганиче-

ская с содержа-

нием кремния ме-

0,0000005

нее 20%, 20-70%,

а также более

70%

Абсорбци-

онное по-

Хлор

0,04

глощения

хлора

Хлористый водо-

0,00014

род

Натрий гидроксид

(натрия гидро-

окись, натр едкий,

0,0007

сода каустиче-

ская)

Сточные воды производства гипохлорита кальция направляют на станцию

усреднения и нейтрализации, далее на городские сооружения биологической очистки.

В процессе производства гипохлорита кальция характерных технологических от-

ходов не образуется. Образование отходов связано с осуществлением вспомогатель-

ных операций: индустриальные масла (направляются на регенерацию), использован-

ные фильтрующие элементы (направляются на захоронение), тара из-под извести и

сульфата натрия (направляется на захоронение).

168

Раздел 5. Производство хлорида железа (III)

5.1 Общая информация

Хлорид железа (III) (железо хлорное, трихлорид железа, химическая формула

FeCl3) производится в виде водного раствора (внешний вид - жидкость буровато-ко-

ричневого цвета).

Хлорное железо применяют в качестве коагулянта для водоочистки, в качестве

катализатора в органическом синтезе, в радиотехнике для травления печатных плат.

Хлорное железо получают абсорбцией абгазного хлора водным раствором хло-

ристого железа в абсорбционных колоннах с насадкой из колец Рашига с получением

на выходе водного раствора хлорного железа.

5.2 Описание технологических процессов, используемых в

производстве хлорного железа

Промышленный способ получения хлорного железа - абсорбция абгазного

хлора водным раствором хлористого железа.

Взаимодействие абгазного хлора с раствором хлористого железа осуществля-

ется в абсорбционных колоннах насадочного типа по реакции:

½Cl2 + FeCl2 → FeCl3.

Хлористое железо в виде водного раствора получается в результате реакции

восстановления хлорного железа стальной стружкой. Процесс восстановления хлор-

ного железа протекает по реакции:

2/3FeCl3 + 1/3Fe → FeCl2.

Кроме основной реакции, в реакторе идет реакция взаимодействия стальной

стружки с соляной кислотой, содержащейся в растворе хлористого железа:

2HCl + Fe → FeCl2 + H2.

Реакция восстановления протекает в реакторе, в нижнюю часть которого непре-

рывно подается водный раствор хлорного железа, а сверху периодически загружается

металлическая стружка. Периодичность загрузки стружки определяется по темпера-

туре в реакторе. При снижении температуры до 80 °C в реактор догружается стружка

железа малыми объемами до начала увеличения температуры. Концентрация хлори-

стого железа в водном растворе поддерживается путем добавления воды в реакцион-

ную массу после реактора.

Технологическая схема производства хлорного железа приведена на ри-

сунке 5.1.

169

Рисунок 5.1 - Принципиальная схема производства хлорного железа

Описание технологического процесса производства хлорного железа приведено

в таблице 5.1, перечень основного оборудования производства хлорного железа при-

веден в таблице 5.2.

Т а б л и ц а 5.1 - Описание технологического процесса производства хлорного

железа

Входной

Стадия техно-

Выходной поток

Основное техноло-

Природо-

логического

гическое оборудо-

охранное

поток

процесса

Продукты и по-

Эмиссии

вание

оборудова-

лупродукты

ние

3.1

3.2

Хлор

Абсорбция

Абгазы

Хлорное же-

Абсорбционные

абгазный

абгазного

Хлорное же-

лезо, хлор,

колонны насадоч-

Хлористое

хлора

лезо потреби-

гидроксид

ного типа, емкост-

железо

телю

натрия

ное оборудование

Хлорное же-

лезо на ста-

дию восста-

новления

Хлорное

Восстановле-

Хлористое

Шлам

Восстановитель,

железо

ние хлорного

железо

холодильники, ем-

Стружка

железа

костное оборудо-

металли-

вание

ческая

Вода

170

Т а б л и ц а 5.2 - Основное технологическое оборудование производства хлорного

железа

Наименование

Назначение

Существенные характеристики

оборудования

технологического оборудования

Вместимость 16,1 м³, диаметр 1000 мм, высота

Абсорбционные ко-

Абсорбция абгазного

22 300 мм, насадка - нестандартные кольца Ра-

лонны

хлора

шига, среда - водный раствор хлористого, хлор-

ного железа

Вертикальный аппарат, вместимость 10 м³, диа-

Буфер абгазного хлора

Прием абгазного хлора

метр 2000 мм, высота 4430 мм, давление

1,6 МПа, среда - хлор

Охлаждение раствора

Вертикальный кожухотрубный теплообменник,

Холодильники

хлористого железа

площадь поверхности теплообмена 42 м²

Вертикальный аппарат, вместимость 12 м³, диа-

Восстановление хлор-

метр 2200 мм, высота 6000 мм, давление - атмо-

Восстановитель

ного железа

сферное, среда - водный раствор хлорного, хло-

ристого железа

5.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в

окружающую среду при производстве хлорного железа

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов при производстве

хлорного железа приведены в таблице 5.3.

Т а б л и ц а 5.3 - Показатели потребления сырья, материалов и энергетических ре-

сурсов при производстве хлорного железа

Расход на 1 тонну хлорного

Единицы

железа

Наименование

измере-

минималь-

максималь-

ния

ный

Хлор абгазный диафрагменный или хлоргаз осушенный в пе-

т/т

0,49

0,7635

ресчете на 100%-ный хлор

Металлы черные вторичные, стружка стальная 14А

т/т

0,44

0,484

Вода оборотная

м³/т

100

Теплоэнергия

Гкал/т

0,24

2,58

Электроэнергия

кВт∙ч/т

200

Характеритсика выбросов загрязняющих веществ, образующихся при производ-

стве хлорного железа, приведена в таблице 5.4.

171

Т а б л и ц а 5.4 - Выбросы в атмосферу при производстве хлорного железа

Источники выбро-

Наименование за-

Метод очистки,

Масса выбросов загрязняющих веществ

сов

грязняющего ве-

обработки, по-

после очистки в расчете на 1 тонну хлор-

щества

вторного ис-

ного железа, кг/т

пользования

минималь-

максималь-

среднее

ное значе-

ное

значение

ние

значение

Насадочная аб-

Железа трихло-

сорбционная ко-

рид (в пересчете

0,0858

лонна, щелочная

на железо)

ловушка

Хлор

0,227

Производственные сточные воды не образуются. Хозбытовые сточные воды

направляются на собственные биологические очистные сооружения с последующим

направлением очищенных вод на гидротехнические сооружения - пруды-испарители.

Сбросы в водный объект отсутствуют.

Основным отходом является отход восстановления хлорного железа стальной

стружкой в количестве 250,4 кг на 1 т продукта (направляется на объект использования

(утилизации), обезвреживания и размещения отходов).

Раздел 6. Производство соды

Сода ― общее название технических натриевых солей угольной кислоты.

1. Na2CO3 (карбонат натрия) ― кальцинированная сода.

2. Na2CO3•10H2O (декагидрат карбоната натрия, содержит 62,5% кристаллизаци-

онной воды) ― кристаллическая сода; иногда выпускается в виде Na2CO3•H2O или

Na2CO3•7H2O.

3. NaHCO3 (гидрокарбонат натрия) ― питьевая или пищевая сода, натрий дву-

углекислый, бикарбонат натрия.

В настоящее время в мировой практике известно четыре способа получения

кальцинированной соды из природного сырья:

- аммиачный способ;

- из природной соды;

- из нефелинового сырья;

- карбонизацией гидроксида натрия.

Помимо получения карбонатов натрия из природного сырья, существуют про-

цессы получения соды синтетическим путем из различных балансных химических про-

дуктов, в частности щелочных стоков производства капролактама. Данный способ бу-

дет рассмотрен подробнее в п. 6.2.

Аммиачный способ (метод Сольве) является ведущим способом получения каль-

цинированной соды, который будет рассмотрен подробнее в п. 6.1.

В России содовые озера располагаются в Забайкалье и в Западной Сибири. При-

родная сода составляет небольшой процент в общем ее производстве.

Сода может быть также получена в ходе комплексной переработки нефелино-

вого сырья.

172

Для переработки нефелинового сырья в зависимости от его состава и свойств

могут быть применены различные способы. Разработан и внедрен способ спекания при

обогащении апатитонефелиновых пород Кольского полуострова, Кия-Шалтырских ур-

титов. В нашей стране этот способ успешно применяется также для переработки без

предварительного обогащения, а также может быть применен для переработки других

видов нефелинового сырья. Этот способ включает:

1) производство глинозема с получением в качестве побочных продуктов содо-

поташного раствора и нефелинового шлама;

2) производство соды и поташа из содопоташного раствора;

3) производство цемента из нефелинового шлама.

Сода широко используется в различных отраслях промышленоости, предназна-

чена для использования в цветной металлургии, химической, стекольной, целлюлозно-

бумажной и других отраслях промышленности. Выпускают карбонат натрия техниче-

ский (натрий углекислый) марки А (гранулированный) и марки Б (порошкообразный).

В Российской Федерации практическое применение нашли три варианта модер-

низации производства соды:

- модернизация и техперевооружение действующих агрегатов;

- интеграция производства;

- строительство новых современных агрегатов.

6.1 Описание технологических процессов, используемых в

производстве соды (аммиачный метод)

6.1.1 Производство соды кальцинированной марки Б

Кальцинированную соду Na2CO3 получают прокаливанием осадка технического

бикарбоната натрия NaHCO3, образованного при взаимодействии растворенных в воде

бикарбоната аммония NH4HCO3 и поваренной соли NaCI.

Процесс получения кальцинированной соды можно представить уравнениями:

NaCI + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 + NH4CI;

2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2О.

Получение кальцинированной соды осуществляется по непрерывному процессу

и состоит из ряда связанных между собой (основных и подготовительных) стадий:

- рассолопромысла;

- получения очищенного рассола;

- обжига известняка с получением извести и углекислого газа;

- станции абсорбции;

- станции карбонизации;

- станции фильтрации;

- станции кальцинации;

- станции декарбонизации;

- станции дистилляции;

- производства товарной кальцинированной соды (механизированной укупорки

соды).

173

Основным сырьем в производстве кальцинированной соды являются известняк

и раствор поваренной соли. Аммиак служит важнейшим вспомогательным веществом,

в состав готовой соды не входит.

Необходимую для производства соды кальцинированной известь и диоксид уг-

лерода (СО2) получают путем обжига карбонатного сырья ― известняка, основной ча-

стью которого является СаСО3 ― карбонат кальция или углекислый кальций.

Перед загрузкой в печь карбонатное сырье смешивают с топливом ― коксом или

антрацитом в определенном соотношении. Полученную шихту загружают в печь для

обжига.

В печи происходит процесс термического разложения известняка. При обжиге

карбонат кальция разлагается по реакции:

СаСО3(тв.) СаО(тв.) + СО2↑ - 178,0 кДж (-42,5 ккал).

Из печей известь транспортом поступает в гасильное отделение на гашение, а

технологический газ, предварительно очищенный, охлажденный и компримированный

в цехе компрессии, подается на станцию карбонизации.

Гашение извести осуществляется в горизонтальном гасителе с получением из-

весткового молока:

СаО (тв.) + Н2О (ж) → Са(ОН)2 + 65,5 кДж (15,63 ккал).

Известковое молоко Са(ОН)2 (тв.) из гасителей подается для производства каль-

цинированной соды на станцию дистилляции и станцию рассолоочистки.

Сырой рассол добывают в цехе рассолопромысел и по трубопроводу перекачи-

вают на станцию рассолоочистки, которая предназначена для очистки сырого рассола

от солей кальция и магния.

Сырой рассол представляет собой искусственный водный раствор хлористого

натрия, получаемый растворением природной каменной соли.

Очистка рассола от солей кальция и магния производится известково-содовым

раствором. В процессе очистки протекают реакции с образованием плохо растворимых

солей Mg(OH)2 и CaCO3, выпадающих в осадок:

MgCI2 + Ca(OH)2 → Mg(OH)2↓ + CaCI2;

CaCI2 + Na2CO3 → CaCO3↓ + 2NaCI.

Осадки Mg(OH)2 и CaCO3 удаляют методом отстаивания, а очищенный рассол

поступает на станцию абсорбции для приготовления аммонизированного рассола.

Аммонизированный рассол получают путем насыщения предварительно очи-

щенного рассола аммиаком и частично углекислым газом. Источником аммиака и угле-

кислого газа при этом являются газы, поступающие со станций дистилляции, карбони-

зации и фильтрации. Аммиак в содовом производстве служит для накопления в рас-

соле ионов НСО3-, необходимых для осаждения NaHCO3.

При контакте с очищенным рассолом эти компоненты растворяются, образуя хи-

мические соединения в растворе:

NH3 + H2O → NH4OH + 8,6 ккал/моль;

CO2 (газ) → CO2 (р-р) + 4,64 ккал/моль;

2NH4OH + CO2 → (NH4)2CO3 + Н2О + 8,76 ккал/моль.

Аммонизированный рассол после станции абсорбции для дальнейшего насыще-

ния углекислотой и получения бикарбонатной суспензии поступает на станцию карбо-

низации.

174

Процесс карбонизации осуществляется в карбоколоннах. Здесь аммонизирован-

ный рассол насыщается углекислым газом. В результате реакции карбонизации обра-

зуется бикарбонат натрия в виде осадка.

Процессы, протекающие в аппаратах станции карбонизации, можно выразить

следующими химическими реакциями:

(2N4)2CО3 + Н2О + СО2 ⇄ 2NH4HCО3 + 3,75 ккал/моль;

NaCl + NH4HCО3 ⇄ NaHCО3 + NH4C1 + 0,5 ккал/моль.

Выпавший в процессе карбонизации осадок бикарбоната натрия (NaHCO3) от-

фильтровывают на вакуум-фильтрах и промывают на станции фильтрации.

Отфильтрованный влажный осадок бикарбоната натрия после станции фильтра-

ции с помощью транспорта подается в отделение кальцинации для термического раз-

ложения, а фильтровая жидкость на станцию дистилляции на регенерацию аммиака.

Назначением станции дистилляции является выделение и возвращение в произ-

водство аммиака и углекислого газа из аммонийных солей NH4HCO3, (NH4)2CO3, NH4Cl,

(NH4)2SO4, содержащихся в фильтровой жидкости и в слабых жидкостях, образую-

щихся при промывке и охлаждении газов.

Регенерация аммиака и диоксида углерода осуществляется в дистилляционной

колонне.

При регенерации протекает реакция:

2NH4CI + Ca(OH)2 = 2NH3 + 2H2O + CaCI2.

Образующийся аммиак отгоняют из раствора водяным паром и известковым мо-

локом и направляют в отделение абсорбции, где он используется для насыщения очи-

щенного рассола. Оставшийся раствор, содержащий хлорид кальция и неиспользован-

ный NaCI, называемый дистиллерной жидкостью, направляют в шламонакопитель «Бе-

лое море», часть ― на производство хлористого кальция и в цех известковых печей на

гашение извести.

Кальцинация бикарбоната натрия осуществляется в содовых печах и паровых

кальцинаторах.

Получение соды путем разложения бикарбоната натрия происходит по реакции:

2NaHCO3 = Na2CO3 + CO2 + H2O.

При прокаливании NаНСОз получаются карбонат натрия (сода кальцинирован-

ная) и СО2.

Газ после кальцинации направляется на карбонизацию, а сода кальцинирован-

ная марки Б направляется в силоса цеха фасовки и отгрузки, откуда отгружается по-

требителю, а также в цех тяжелой соды для получения соды кальцинированной

марки А.

Блок-схема технологического процесса производства соды представлена на ри-

сунке 6.1.

175

Рисунок 6.1 ― Принципиальная схема производства соды

6.1.2 Производство соды кальцинированной марки А

Процесс производства тяжелой соды (кальцинированной соды марки А) осу-

ществляется моногидратным способом.

Сущность моногидратного способа получения тяжелой соды состоит в увлажне-

нии (гидратации) горячей кальцинированной соды с одновременным перемешиванием.

Гидратация ― это процесс присоединения молекул воды к молекулам, атомам

или ионам растворённого вещества. При этом происходит растворение легкой соды с

последующим образованием и ростом кристаллов моногидрата соды (МГС):

Na2CO3 + H2O = Na2CO3•H2O + Q.

Эта реакция протекает со значительным выделением тепла. После гидратации

в кристаллизаторе моногидрат имеет характерный водянистосерый цвет.

176

При последующем обезвоживании ― удалении кристаллизационной воды из

кристаллического моногидрата Na2CО3•Н2О получается безводный карбонат натрия в

виде крупных кристаллов:

Na2CO3•H2O + Q = Na2CO3 + H2O ↑,

в результате образуется сода того же химического состава, но уже с другими физиче-

скими свойствами ― с крупными частицами, насыпной плотностью в пределах

(0,9-1,0) г/см³, название которой ― тяжелая сода.

Качество тяжелой соды зависит от качества получаемых кристаллов моногид-

рата.

Блок-схема технологического процесса производства соды марки А представ-

лена на рисунке 6.2.

Сода

Хим. очищ.

кальцинированная

вода

Вода

марки Б

Ёмкость содового

раствора

Пар

атмосферу

Содовый р аствор

Соковый пар

Кристаллизатор

парового кальцинатора

Соковый

содовой печи

пар

Соковый

Моногидрат

Природный

пар

«Острый»

Паровой кальцинатор

Воздух

Содовая печь

Соковый пар

Дымовые

«Мятый»

Тяжёлая

газы

пар

сода

Рассев и дробление

Конденсат

Ретур

Готовый продукт

Рисунок 6.2 ― Блок-схема технологического процесса производства соды кальцинированной

марки А

177

6.1.3 Производство натрия двууглекислого (очищенного бикарбоната

натрия)

Производство очищенного бикарбоната натрия (натрия двууглекислого) состоит

из следующих стадий:

- узла получения содового раствора:

--«Сухого способа» ― путем растворения кальцинированной соды в маточной

жидкости, поступающей после сгустителей (декантеров) и центрифуг отделения очи-

щенного бикарбоната натрия;

- «Мокрого способа» (декарбонизации) ― путем разложения технического влаж-

ного бикарбоната натрия паром, пропускаемым через суспензию бикарбоната натрия,

которая образуется путем смешения технического бикарбоната натрия и маточной жид-

кости.

- станции фильтрации содового раствора ― улучшения качества для выпускае-

мого бикарбоната натрия, очистки содового раствора от нерастворимых в воде ве-

ществ;

- станции карбонизации (карбонизации содового раствора с образованием

бикарбоната натрия);

- станции декантации (сгущения суспензии бикарбоната натрия и слива освет-

ленной жидкости с верхней части декантера);

- станция центрифугирования (отделения осадка бикарбоната натрия от маточ-

ной жидкости);

- станции сушки (сушка влажного бикарбоната натрия происходит во взвешен-

ном состоянии потоком горячего воздуха, а также в псевдоожиженном слое);

- отделения фасовки и упаковки готового продукта в мелкую и крупную тару.

Способ получения натрия двууглекислого ― карбонизация содового раствора.

Основная реакция процесса:

Na2CO3 + CO2 + H2O

2NaHCO3 + 4,6 ккал/моль.

Реакция эта обратима и протекает с выделением тепла; скорость течения ее за-

висит от концентрации содового раствора Na2CO3, температуры и парциального дав-

ления CO2.

Блок-схема технологического процесса производства очищенного бикарбоната

натрия представлена на рисунке 6.3.

178

Рисунок 6.3 ― Блок-схема технологического процесса производства очищенного бикарбоната

натрия

6.1.4 Производство минерального продукта содового производства

Минеральный продукт содового производства представляет собой кускообраз-

ный негорючий материал серого цвета, приобретающий со временем под действием

атмосферных явлений вид рыхлого материала однородного серого цвета.

Его производство налажено из дистиллерной жидкости содового производства.

Сгущение дистиллерной жидкости

Исходная дистиллерная жидкость поступает с площадки содового производства

с температурой не более 90 °С в сгуститель, где происходит осаждение и сгущение

твердой фазы. Для достижения требуемой степени сгущения дистиллерной жидкости

предусмотрено применение флокулянта. Система приготовления и дозирования фло-

кулянта управляется посредством пропорционального регулирования через расходо-

меры и обеспечивает подачу раствора флокулянта, прошедшего стадию разбавления,

в трубопровод перед сгустителем. Функция сгустителя обуславливает перманентный

перелив, который собирается в сборник, куда подводятся фильтрат, образующийся в

процессе фильтрации, или отработанный раствор соляной кислоты после химической

промывки фильтровальных салфеток, а также сточные воды из сборника. Из емкости

жидкость насосами перекачивается в шламонакопитель «Белое море» по двум трубо-

проводам ― основному и резервному. Сгущенный шлам перекачивается из сгустителя

179

в сборную емкость, оборудованную мешалкой. Из емкости сгущенный и усредненный

шлам через сборный трубопровод направляется на фильтр-пресс для осуществления

обезвоживания посредством процесса фильтрации.

Фильтрация сгущенной суспензии

Фильтрация сгущенного шлама дистиллерной жидкости, промывка и осушка об-

разующего осадка производятся под избыточным давлением на трех мембранных

фильтр-прессах. Процесс фильтрования включает в себя следующие стадии:

- подачу суспензии в фильтр-пресс;

- фильтрацию;

- предварительное прессование;

- отжим осадка в камерах фильтр-пресса мембранами;

- выгрузку отфильтрованного осадка (кека).

Отфильтрованный и отжатый осадок из фильтр-пресса выгружается на кон-

вейер, попадая предварительно на разрезающее устройство, представляющее собой

металлическую решетку с возможностью регулирования внутреннего размера ячейки.

Кек после разгрузки фильтр-пресса (минеральный продукт содового производства)

ленточным конвейером через загрузочный бункер загружается непосредственно в ав-

тотранспорт или на площадку временного хранения.

Регенерация фильтровальных салфеток

При эксплуатации фильтр-прессов по мере забивания фильтровальных салфе-

ток предусмотрена система промывки фильтровальной ткани подогретой оборотной

водой. По мере забивания фильтровальных салфеток, а также образования солеотло-

жений на фильтрующих плитах производится их промывка 3-5%-ным раствором соля-

ной кислоты.

Производство минерального продукта содового производства позволяет решить

вопрос переработки дистиллерной жидкости производства кальцинированной соды. В

накопители минерализованных сточных вод поступает только жидкая часть. Твердая

часть (минеральный продукт содового производства), используется в качестве матери-

ала для рекультивации полигонов ТБО, полигонов промышленных отходов, карьеров и

выемок различного назначения и происхождения.

Блок-схема технологического процесса производства минерального продукта со-

дового производства представлена на рисунке 6.4.

180

Рисунок 6.4 ― Блок-схема технологического процесса производства минерального

продукта содового производства

6.1.5 Соль поваренная выварочная техническая без добавок

Упаренная суспензия хлористого кальция (СаСl2) с содержанием в ней кристал-

лов соли хлористого натрия (NaCl) в пределах (8-35)% подается в ротор центрифуги и

распределяется по поверхности фильтровального полотна.

Выгрузка осадка соли хлористого натрия (NaCl) осуществляется с помощью сре-

зающего ножа и отдувки остаточного слоя осадка сжатым воздухом. Осадок соли NaCl

срезается ножом механизма среза, через течку выводится на транспортерную ленту

конвейера и направляется в бункер для затаривания в разовые контейнеры.

6.1.6 Производство гранулированного хлористого кальция

Хлористый кальций технический применяется в химической, лесной и деревооб-

рабатывающей, нефтяной, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышлен-

ности, в холодильной технике, в строительстве и изготовлении строительных материа-

лов, при строительстве и эксплуатации автомобильных дорог и для других целей.

Исходный раствор хлористого кальция подаётся с участка по выработке жидкого

хлористокго кальция в емкость. В теплообменнике раствор подогревается паром до

температуры 85-105 °С и подается в сушилку-гранулятор через распылительную фор-

сунку. Сушка и гранулирование исходного раствора хлористого кальция осуществля-

ется на гранулах в фонтанирующем слое за счёт тепла топочных газов. Топочные газы

образуются при сжигании природного газа и разбавлении продуктов горения воздухом

в теплогенераторе. Воздух на горение и на разбавление подаётся в теплогенератор

вентилятором. Топочные газы поступают в сушилку-гранулятор через центральный

ввод с температурой 600-850 °С и давлением 405,5 кПа. Для создания кипящего слоя

на распределительную решетку в период пуска сушилки-гранулятора подается ретур

через бункер, а под решетку от вентилятора подается воздух с температурой не менее

181

20 °С и давлением 4,0-6,0 кПа. В холодный период года воздух подогревается в кало-

рифере до температуры 20-40 °С путе подачи насыщенного пара в калорифер. Сушка-

грануляция хлористого кальция осуществляется за счет многократной рециркуляции

частиц из кипящего слоя в фонтанирующий и обратно. Образующиеся гранулы оседают

на решетку и выводятся из сушилки-гранулятора. Полученные гранулы хлористого

кальция из сушилки-гранулятора поступают на элеватор и далее на грохот, где рассе-

иваются на три фракции: крупная ― размером более 7 мм, товарная ― от 1 до 7 мм,

мелкая ― менее 1 мм. Крупная фракция после грохота поступает на молотковую дро-

билку, где измельчается и по течке возвращается через элеватор на грохот. Прошед-

шие сухую очистку дымовые газы соединяются с запыленным аспирационным возду-

хом и поступают в газоход трубы Вентури на мокрую очистку. Очищенный газовый по-

ток дымососом выбрасывается в атмосферу.

Блок-схема технологического процесса производства гранулированного хлори-

стого кальция представлена на рисунке 6.5.

Рисунок 6.5 ― Блок-схема технологического процесса производства гранулированного хлори-

стого кальция

6.1.7 Производство белых саж и жидкого стекла

Сажа белая используется в качестве усиливающего наполнителя синтетических

и полимерных материалов в шинной, резинотехнической, химической, легкой и других

отраслях промышленности. Может быть использована в качестве адсорбента. Одним

из этапов производства белых саж является приготовление жидкого стекла плотностью

в пределах (1,25-1,43) г/см³. Жидкое стекло также является потребительским продук-

том и применяется в строительстве.

182

Приготовление жидкого стекла

Жидкое стекло получают растворением силиката натрия в воде в автоклавах при

давлении не более 0,6 МПа (6,0 кгс/см²) и температуре в пределах 150-160 °С. Силикат

натрия грейферным краном загружается в бункер, из которого засыпается в дробилку.

Раздробленный силикат натрия конвейерами и элеватором подается в загрузочный

бункер автоклава с автоматизированной крышкой с электроприводом. Для разварива-

ния силиката натрия в автоклав подаются техническая вода и насыщенный пар после

РОУ. По истечении 4-8 часов процесс разваривания силиката натрия завершается.

Давление в автоклаве стравливается в атмосферу до 1,8-2,0 кгс/см², после чего полу-

ченное жидкое стекло передавливается в мешалку-разбавитель, предварительно за-

полненную технической водой для исключения вскипания. Жидкое стекло в качестве

силикатного клея плотностью 1,25-1,43 г/см³из мешалки-разбавителя закачивается в

автоцистерну для отправки потребителям.

Жидкое стекло для технологии после определенной коррекции по плотности

насосом перекачивается в буферную емкость, откуда подается на рамный фильтр-

пресс, где происходит его фильтрация от взвешенных частиц (шлама). Шлам после

фильтрации жидкого стекла периодически выгружается в односкатное корыто, а от-

фильтрованное жидкое стекло самотеком сливается в емкость, откуда насосом пода-

ется в разбавитель на второе разбавление. Жидкое стекло, разбавленное в разбави-

теле до плотности в пределах 1,058 - 1,117 г/см³, сливается в емкость и насосом пода-

ется в карбонизатор или в емкость для приготовления «затравки».

Приготовление «затравки»

Готовый раствор жидкого стекла со станции приготовления жидкого стекла из ем-

кости центробежным насосом подается в емкость-мешалку. Из емкости-хранилища

дробно и при постоянном перемешивании подается концентрированная соляная кис-

лота с расходом не более 4 м³/ч. Полученная солянокислотная суспензия ― «за-

травка» ― центробежными насосами подается в карбонизатор. Применение «за-

травки» позволяет увеличить насыпную плотность готового продукта.

Карбонизация раствора жидкого стекла

Карбонизация раствора жидкого стекла протекает в карбонизаторах газом из-

вестково-обжигательных печей содового производства при температуре 70-85 °С. Газ

(СО2) предварительно очищается от пыли в промывной колонне, которая орошается

технической водой. Общий расход углекислого газа составляет не более 3000 м³/ч. Для

поддержания заданной температуры в карбонизаторе предусмотрено автоматическое

регулирование подачи пара в рубашку давлением в 4,0-6,0 кгс/см². Образующийся при

этом конденсат отводится в емкость-сборник для подогрева воды, подаваемой на про-

мывку кека на фильтр-прессах. После окончания процесса карбонизации по достиже-

нии показателя рН суспензии в пределах 9,8-10,2 суспензия диоксида кремния насосом

перекачивается в сборник.

Технологическая схема производства сажи БС-100 хлоркальциевым способом

отличается тем, что раствор жидкого стекла обрабатывается дистиллерной жидкостью

(3-5%), полученная суспензия силиката кальция разлагается концентрированной соля-

ной кислотой до рН 4,0-6,0. С этой целью в технологии предусмотрена емкость для

приема и нагрева дистиллерной жидкости до температуры 50-70 °С. Разбавление ди-

стиллерной жидкости производится непосредственно на всасе насоса, перекачиваю-

щего жидкость в реактор осаждения силиката кальция. Полученная суспензия силиката

183

кальция поступает в реактор разложения, куда одновременно подается концентриро-

ванная соляная кислота. В реакторе происходит химический процесс разложения сус-

пензии силиката кальция с образованием суспензии диоксида кремния.

Нейтрализация супензии диоксида кремния

Суспензия диоксида кремния с показателем рН в пределах 9,8-10,2 из сборника

перекачивается в реактор на нейтрализацию образовавшейся в процессе карбониза-

ции соды концентрированной соляной кислотой. Процесс нейтрализации суспензии

происходит при постоянном перемешивании до достижения рН 2,5-7,6 в зависимости

от получаемой марки белой сажи. Нейтрализованная суспензия из реактора направля-

ется в накопители и далее подается на станцию фильтрации и репульпации.

Фильтрация и репульпация суспензии диоксида кремния

Фильтрация суспензии диоксида кремния, промывка и просушка образующегося

осадка производятся под избыточным давлением на мембранных фильтр-прессах с

гидроприводом типа ЧМ 150/40-1200М. Нейтрализованная суспензия из емкости пери-

одически центробежным насосом с давлением 3,0-6,0 кгс/см²подается на фильтр-

прессы, где происходит ее фильтрация, промывка и просушка осадка. В первую стадию

фильтрования суспензии входит заполнение камер фильтр-пресса, во вторую ― ста-

дия фильтрования при достижении давления в камерах фильтр-пресса в пределах 0,6-

8,2 кгс/см², и последняя стадия ― выгрузка кека.

В процессе фильтрации под давлением в межплитном пространстве твердые ча-

стицы образуют лепешку (кек), а жидкая фаза (маточник) по коллектору сливается в

емкость с последующей откачкой в шламонакопитель «Белое море». Промывка кека

производится при поджатых мембранах. На промывку кека подается подогретая техни-

ческая вода с давлением 6,0-8,0 кгс/см². После окончания промывки начинается прес-

сование кека мембранами. Для прессования под мембраны подается сжатый воздух от

компрессора фильтр-пресса ЧМ с расходом не более 14 м³/ч. После прессования про-

изводятся продувка дренажа воздухом, просушка кека и продувка центрального канала

от остатков воды и суспензии.

Промытый от хлоридов и просушенный кек белой сажи при раскрытии пакетов

фильтр-прессов падает, размельчается об решетку приемного бункера под фильтр-

прессом и по течке выгружается в репульпаторы. Для репульпирования осадка диок-

сида кремния в репульпаторы подается пульпа мокрой очистки или подогретая техни-

ческая вода. Для ускорения процесса репульпирования осадка установлены центро-

бежные насосы, которыми осуществляется циркуляция суспензии из репульпаторов че-

рез приемный бункер фильтр-прессов. Репульпированная суспензия откачивается из

репульпаторов в емкость-мешалку, откуда перекачивается на вибросито, где происхо-

дит отделение суспензии от примесей. Суспензия, прошедшая сквозь сетки, самотеком

собирается в емкость, а примеси, не прошедшие через сетки, поступают на троммель,

где еще раз происходит разделение: примеси направляются в емкость с мешалкой,

суспензия ― в другую емкость. Промытая от хлоридов и репульпированная суспензия

диоксида кремния далее подается на сушку.

Сушка, газоочистка, упаковка

Газ природный из ГРП с давлением 0,3-0,4 кгс/см²и расходом 600-800 м³/ч по-

ступает в горелку топки. Природный газ сжигается в топке при подаче вентилятором

воздуха на горение с давлением 1,8-3,0 кПа. Топочные газы разбавляются воздухом,

184

после чего подаются через газоход в сушильную камеру. Температура топочных газов

на входе в сушильную камеру ― 450-550 °С, на выходе ― 125-170 °С.

Суспензия белой сажи подается с расходом 5,5-7,0 м³/ч на вращающийся диск

распылительного механизма, где, контактируя с теплоносителем, поступающим по га-

зоходу из топки, высыхает и достигает конусной части сушилки. Высушенный продукт

из сушилки через шлюзовой питатель воздухом от вентилятора переносится по си-

стеме пневмотранспорта в циклоны, где, отделившись от транспортирующего воздуха,

продукт попадает в течку магнитной колонки. Магнитная колонка, представляющая со-

бой электромагнит, очищает поток белой сажи от магнитных включений. Далее белая

сажа поступает в приемный бункер станции упаковки готового продукта.

Отходящие топочные газы, запыленные белой сажей, направляются на первую

ступень системы сухой газоочистки в батарейные циклоны. Осевшая белая сажа из ко-

нуса циклонов выгружается через шлюзовые питатели в пневмотранспорт, где соеди-

няется с основным потоком белой сажи из сушилки. Окончательная очистка топочных

газов от пыли белой сажи производится на стадии мокрой газоочистки в скоростном

промывателе типа СИОТ с трубой Вентури. Для мокрой очистки газа от пыли белой

сажи используется техническая вода расходом 8-12 м³/ч. Для увеличения плотности

орошения и утилизации тепла отходящих газов из сушилки вода циркулирует в системе

через емкость, где образуется пульпа из уловленных в промывателе частиц сажи. Из-

быточное количество пульпы направляется в сборник пульпы на станции фильтрации,

где далее используется для репульпации кека. Очищенные от пыли топочные газы по-

сле мокрой очистки сбрасываются в атмосферу.

Принципиальная схема производства белых саж и жидкого стекла представлена

на рисунке 6.6.

185

Продолжение таблицы 6.1

Наименование

Существенные характеристики технологиче-

Назначение оборудования

оборудования

ского оборудования

Элемент дистил-

Дистилляция: аммиачный спо-

Вертикальный аппарат состоящий из ряда ап-

ляции

соб получения

паратов, включающий дополнительно смеси-

тель с мешалкой и испаритель,

d=3000/3400 мм, Н=48000 мм

Карбоколонна

Карбонизация: аммиачный спо-

Цилиндрический вертикальный аппарат ко-

соб получения

лонного типа, состоящий из ряда чугунных бо-

чек (царг). Состоит из трех зон:

- холодильной;

- абсорбционной;

- сепарационной

Барабанный ва-

Фильтрация: аммиачный спо-

Габаритные размеры: длина=3300 мм, ши-

куум-фильтр

соб получения

рина=4400 мм, высота=3000 мм. Барабан:

диаметр 1800 мм, ширина 1000 мм. Площадь

фильтрации 5,6 м²

Ленточный ва-

Фильтрация

куум-фильтр

Шнек-раствори-

Содорастворение: растворение

Горизонтальный аппарат с перемешивающим

тель

некондиционной соды

устройством лопастного типа.

Габаритные размеры:

4150х1000х1000 мм

Реактор

Рассолоочистка: очистка рас-

Вертикальный цилиндрический аппарат с эл-

сола

липтическими или коническим днищем, Вме-

стимость 123 м³. Габаритные размеры:

ф=4600 мм, Н=9800 мм, Рраб.=налив Траб.=

17 °С

Отстойник Дорра

Рассолоочистка: очистка рас-

Вертикальный аппарат с гребковой фермой.

сола

Вместимость 2000м³. Габаритные размеры:

d=18000 мм, Н=центральной части 6740 мм,

Н=конической части 1680 мм, Рраб.=налив

Известковые печи

Обжиг известняка

Вертикальный аппарат для обжига извест-

няка.

Высота 18-21 м

Диаметр ― 4,5-6,2 м

Содовая печь

Процесс получения карбоната

D=2500/2800 мм; L=27 м; n=4 об/мин.

натрия путем термического раз-

Q=12 т/час по бикарбонату натрия

ложения бикарбоната натрия в

содовых печах и паровых каль-

цинаторах.

Паровой кальци-

D=2600 мм; L=26 м; Q=24 т/час по бикарбо-

натор

нату натрия

187

Продолжение таблицы 6.1

Наименование

Существенные характеристики технологиче-

Назначение оборудования

оборудования

ского оборудования

Кристаллизатор

Процесс получения моногид-

Диаметр D = 2,8 м

паровых кальцина-

рата из легкой соды и конден-

Длина L1 = 4,25 м

торов

сата (содового раствора)

Длина L2÷3 = 6,3 м

Частота вращения n.= 945 об/мин

Мощность двигателя N = 75 кВт

Кристаллизатор:

Процесс получения моногид-

Диаметр Д = 2800 мм

содовых печей:

рата из легкой соды и конден-

Длина L4÷5 = 6300 мм

сата (содового раствора)

Частота вращения n.= 960 об/мин

Мощность двигателя N = 75 кВт

Паровой кальци-

Сушка и удаление кристаллиза-

Диаметр Д = 2600 мм

натор

ционной воды из кристалличе-

Длина L = 20 000 мм

ПК-5, ПК-6, ПК-11

ского моногидрата

Содовая печь

Диаметр Ду =2800 мм

Длина L = 27000 мм

Фильтр механиче-

Фильтрация содового раствора

Площадь фильтрации-10м²

ской очистки

Габаритные размеры:

Глубина - 1000 мм

Ширина - 1700 мм

Высота - 2300 мм

Карбонизацион-

Карбонизация

Цилиндрический вертикальный аппарат ко-

ная колонна

лонного типа, состоящий из чугунных или не-

ржавеющих бочек-царг.

Габаритные размеры: диаметр 2400/2680 мм,

высота 28800 мм

Декантер

Декантация суспензии

Вертикальный аппарат с рамной мешалкой,

состоящий из цилиндрической и конической

частей

Габаритные размеры:

Диаметр ― 3032 мм, высота цил. Части ―

2500 мм, высота конич. Части ― 1000 мм

Центрифуга

Отделение кристаллов бикар-

Производительность 4,15 т/ч

боната натрия от маточной

Габаритные размеры с приводом: длина 4240

жидкости

мм, шШирина 4660 мм, высота 4550 мм

Вертикальная

Сушка влажного бикарбоната

Вертикальный аппарат

аэрофонтанная

натрия потоком горячего воз-

Производительность 6,97 т/ч

сушилка

духа

Габаритные размеры: высота 22060 мм, диа-

метр низа 650 мм, диаметр верха 1200 мм

Сушилка кипя-

Сушка влажного бикарбоната

Горизонтальный аппарат со встроенными теп-

щего слоя

натрия потоком горячего воз-

лообменными зонами

духа

Производительность ― 20,0 т/ч

Габаритные размеры: длина 11442 мм, ши-

рина 5729 мм, высота 3550 мм

Промыватель воз-

Очистка воздуха

Производительность по газу - 23000 м³/ч

духа (пенный очи-

Габаритные размеры: длина 1734 мм, ширина

ститель)

2810 мм, высота 4490 мм

Промыватель воз-

Очистка воздуха

Производительность по воздуху ― 25700 м³/ч

духа (пенный

Габаритные размеры: длина 2800 мм, ширина

скруббер)

1800 мм, высота 4500 мм

188

Продолжение таблицы 6.1

Наименование

Существенные характеристики технологиче-

Назначение оборудования

оборудования

ского оборудования

Фильтр рукавный

Очистка воздуха

Габаритные размеры: длина 2010 мм, ширина

1058 мм, высота 4215 мм, площадь фильтра-

ции-30 м²

Количество рукавов в фильтре ― 36 шт.

Производительность ― 1500 м³/ч

Фильтр рукавный

Очистка воздуха

Габаритные размеры: длина 2010 мм, ширина

1058 мм,высота 4215 мм

Площадь фильтрации ―-30 м²

Количество рукавов в фильтре ― 36 шт.

Производительность ― 1500 м³/ч

Скруббер

Очистка воздуха

Габаритные размеры: длина 5200 мм, ширина

3480 мм, высота 8250 мм

Сгуститель

Сгущение: осаждение твердой

Цилиндрический аппарат с коническим дни-

фазы дистиллерной жидкости

щем, оборудованным фермой с граблинами

Диаметр 22 м

Производительность 2000м³/ч.

Площадь «постели» осаждения - 380 м².

Мембранный

Разделение сгущенной суспен-

Поверхностьтфильтрации ― 650 м²

фильтр-пресс

зии: фильтрация под давле-

Объем ― 8800 л.

нием

Производительность по твердому веществу

1200 т/сут.

Сборник сгущен-

Объем 100 м³

ной

суспензии

Емкость-сборник

Объем 250 м³

для осветленной

ДЖ и фильтрата

Емкость воды для

Регенерация фильтровальных

Объем 25 м³

промывки филь-

салфеток: промывка водой и

тровальной ткани

раствором соляной кислоты

Емкость соляной

Объем 10 м³

кислоты для

промывки филь-

тров

Центрифуга

Фильтрация (разделение) упа-

Dвнутр. =1600/2000 мм

ренной суспензии хлористого

Lротора=800/910 мм

кальция (СаCl2) от образовав-

шегося в ней осадка хлористого

натрия (NaCl)

Сушилка-грануля-

Грануляция и сушка хлористого

Производительность ― 5-7 т/ч

тор

кальция

Габаритные размеры: диаметр 2800 мм,

высота общая 10300 мм

Холодильник ба-

Охлаждение товарной фракци-

Габаритные размеры: диаметр 1000 мм,

рабанный

ипродукта

длина - 8000 мм

Циклон абразиво-

Сухая очистка дымовых газов и

Одиночный циклон. Перенесение частиц

стойкий СЦН-50-

воздуха: сухая газоочистка

пыли в зону осаждения за счет центробежных

2800

сил и силы тяжести

D=2800 мм

Q=77545 м³/ч

189

Продолжение таблицы 6.1

Наименование

Существенные характеристики технологиче-

Назначение оборудования

оборудования

ского оборудования

Скруббер Вентури

Мокрая очистка дымовых газов

Орошающая жидкость ― раствор не менее

и воздуха: мокрая газоочистка

12% CaCl2

Труба Вентури, сепаратор

D=3200 мм

Q=75000 м³/ч

Дробилка щёко-

Приготовление жидкого стекла:

Производительность Q=30 м³/ч

вая

дробление

Автоклав с авто-

Приготовление жидкого стекла:

V = 25 м³

матизированной

разваривание силиката-глыбы

D=2400 мм

крышкой

Н =7370 мм

Мешалка-разба-

Приготовление жидкого стекла:

V=50 м³

витель жидкого

разбавление

Мешалка турбинная n = 50 об/мин

стекла

Фильтр-пресс

Приготовление жидкого стекла:

Площадь поверхности фильтрования ― 80 м²

фильтрация

Емкость с мешал-

Получение суспензии осаждён-

V = 25 м³

кой

ного диоксида кремния: приго-

Мешалка турбинная n = 64 об/мин

товление «затравки»

Колонна промыв-

Получение суспензии осаждён-

V= 4,6 м³

ная

ного диоксида кремния: очистка

оборудована труборешётчатыми тарелками

газа CO2

Мешалка-карбо-

Получение суспензии осаждён-

V = 25 м³;

низатор

ного диоксида кремния: карбо-

Мешалка турбинная 50 об/мин

низация раствора жидкого

стекла

Мешалка-нейтра-

Очистка суспензии диоксида

V=6 м³

лизатор

кремния от соды методом

гуммировка кислотоупорным кирпичом

нейтрализации: нейтрализация

суспензии соляной кислотой

Фильтр-пресс

Фильтрация суспензии и про-

Поверхность фильтрации F = 150 м²

мембранный с

мывка кека (отфильтрованного

Количество:

гидроприводом

осадка белой сажи) от ионов

- камерных плит ― 34 шт.

хлора: фильтрация

- мембранных плит ― 33 шт

Мешалка-репуль-

Репульпация осадка (растворе-

V = 6,3 м³

патор

ние кека белой сажи): репуль-

Мешалка турбинная 130 об/мин

пация

Вибросито,

Репульпация осадка (растворе-

Q = 20 м³/ч

Троммель

ние кека белой сажи): очистка

суспензии от примесей

Сушилка

Сушка суспензии белой сажи и

Производительность Q = 32 т/ч

газоочистка: обезвоживание

суспензии диоксида кремния

Циклон батарей-

Сушка суспензии белой сажи и

БЦ-2-7x(5+3)

ный

газоочистка: сухая газоочистка

Сепаратор маг-

Сушка суспензии белой сажи и

Напряженность магнитного поля ― 400 мТл

нитный

газоочистка: очистка от магнит-

ных включений

Промыватель ско-

Сушка суспензии белой сажи и

Типа СИОТ с трубой Вентури

ростной

газоочистка: мокрая газо-

Размеры 6820мм х 7136мм

очистка

190

Окончание таблицы 6.1

Наименование

Существенные характеристики технологиче-

Назначение оборудования

оборудования

ского оборудования

Расфасовочная

Упаковка и складирование гото-

Производительность

машина

вого продукта: фасовка про-

Q = 60-70 мешков/ч

дукта

Расфасовочно-

Упаковка и складирование гото-

Производительность

упаковочная уста-

вого продукта: фасовка про-

Q = 100 мешков/ч

новка с системой

дукта

аспирации

Пневмопленочный

Упаковка и складирование гото-

Полки внутри, по высоте аппарата в шахмат-

аппарат ППКА-6

вого продукта: очистка аспира-

ном порядке

ционного воздуха

6.2 Описание технологии производства соды из щелочных

стоков производства капролактама

Технология кальцинированной соды из отходов производства капролоктама за-

ключается в термическом разложении (сжигании) щелочных стоков ― растворов натри-

евых солей адипиновой и других моно- и дикарбоновых кислот с получением оксида

натрия и диоксида углерода, которые, в свою очередь, взаимодействуя, образуют ко-

нечный продукт.

Принципиальная схема производства кристаллической кальцинированной соды

путем сжигания продуктов производства капролактама представлена на рисунке 6.7.

Продукты

производства

капролактама

Приём щелочных

стоков

Доупарка щелочных

атмосферу

стоков

Сжигание щелочных

газ

Очистка отходящих

стоков в циклонных

газов

реакторах

Кристаллизация плава

Кристаллическая

кальцинированная

сода

Рисунок 6.7 ― Принципиальная схема производства кристаллической

кальцинированной соды путем сжигания продуктов производства капролактама

191

Щелочные стоки (раствор адипатов натрия) из цехов производства капролактама

непрерывно поступают в накопительную емкость. Из емкости щелочные стоки направ-

ляются на агрегат сжигания.

Получение кальцинированной соды из раствора адипатов натрия производится

в циклонном реакторе (агрегате сжигания), который представляет собой вертикальный

цилиндрический водоохлаждаемый аппарат, состоящий из трех частей: топочной ка-

меры, рабочей камеры и копильника.

В качестве источника тепла для разложения раствора адипатов натрия исполь-

зуется процесс сжигания природного газа в токе подогретого воздуха.

Газовоздушная смесь на выходе газовых горелок сгорает в топочной камере, об-

разуя при этом циклон из закрученного потока раскаленных дымовых газов.

Раствор адипатов натрия подается через форсунки рабочей зоны непосред-

ственно в циклонный поток раскаленных дымовых газов. Содержащаяся в растворе

вода полностью испаряется, органическая часть сгорает, а натриевые соли органиче-

ских кислот, взаимодействуя с кислородом воздуха, переходят в окись натрия, которая,

в свою очередь, соединяясь с углекислым газом и водными парами, образует раска-

ленный плав кальцинированной соды.

Плав кальцинированной соды под действием центробежных сил равномерным

слоем покрывает внутреннюю поверхность рабочей камеры реактора, стекает вниз на

пережим, образуя при этом гарнисаж на стенках рабочей зоны и пережима из тонкого

слоя охлажденного плава кальцинированной соды, который является хорошим тепло-

изолятором.

Плав кальцинированной соды стекает в копильник циклонного реактора, откуда

самотеком через летку поступает на стол-кристаллизатор.

За счет горения газа инжекционной горелки в летке поддерживается высокая

температура, исключающая возможность кристаллизации плава в летке.

Для предотвращения перегрева корпуса циклонного реактора в рубашку пода-

ется охлажденный паровой конденсат из общего коллектора после теплообменников.

Вода в рубашке движется снизу-вверх, охлаждая внутренние обечайки корпуса рабо-

чей камеры, откуда выходит через штуцер в верхней части корпуса.

Кальцинированная сода со столов-кристаллизаторов в виде кусков неправиль-

ной формы накапливается в специально подготовленном кузове автотранспортного

средства и по мере накопления отгружается навалом на склад хранения. Со склада

хранения кальцинированная сода отгружается потребителям.

Дымовые газы из копильника циклонного реактора поступают в охлаждаемый

воздухом газоход. Газоход представляет собой горизонтальный, радиационный, цилин-

дрический аппарат, предназначенный для подогрева воздуха перед подачей его в ре-

актор, за счет утилизации тепла дымовых газов, что сокращает расход топлива. Охла-

жденные дымовые газы после газохода поступают в нижнюю часть испарительного

скруббера. Скруббер представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с ру-

башкой водяного охлаждения, снабженный механическими форсунками для впрыска

воды.

Дымовые газы после охлаждения в скруббере поступают в электрофильтр для

очистки от пыли кальцинированной соды.

Электрофильтр представляет собой электрогазоочистной аппарат, состоящий из

стального корпуса, внутри которого размещено электромеханическое оборудование:

192

осадительные и коронирующие электроды, механизмы встряхивания электродов, газо-

распределительные решетки, изоляторные узлы. За счет высокого электрического

напряжения на электродах в фильтре создается постоянное электромагнитное поле.

Частицы пыли кальцинированной соды, поступающие в электрофильтр с дымовыми га-

зами, заряжаются от короны электрических зарядов на коронирующих электродах и под

действием электрического поля осаждаются на осадительных электродах. Удаление

пыли с электродов осуществляется при помощи ударно-механической системы встря-

хивания электродов. На каждом бункере установлены электроприводные вибраторы

для удаления пыли соды со стенок бункера в гидрозатворы.

В гидрозатворах пыль кальцинированной соды полностью растворяется слабым

водным раствором соды 1-4%, постоянно поступающим в гидрозатворы. Через пере-

ливы гидрозатворов содовый раствор самотеком поступает в емкость. Контур циркуля-

ции содового раствора является замкнутым. После электрофильтров дымовые газы за

счет разряжения направляются в дымососы. После дымососов дымовые газы выбра-

сываются в атмосферу через дымовую трубу. Для дополнительной очистки и охлажде-

ния газа после электрофильтров в схему перед дымососами может быть включен

скруббер-охладитель.

Описание технологического процесса производства кальцинированной соды из

щелочных стоков производства капролактама приведено в таблице 6.2.

Т а б л и ц а 6.2 - Описание технологического процесса производства кальцинирован-

ной соды из щелочных стоков производства капролактама

Входной

Стадия техно-

Выходной поток

Основное техноло-

Природо-

логического

гическое оборудо-

охранное

поток

процесса

Продукты и полу-

Эмиссии

вание

оборудо-

продукты

вание

3.1

3.2

Щелочные

Прием и под-

Упаренный рас-

Приемные емко-

стоки (адипаты

готовка сы-

твор адипатов

сти, выпарное

натрия)

рья

натрия

оборудование

Упаренный

Термическое

Плав кальцини-

Топочные

Циклонный реак-

раствор адипа-

разложение

рованной соды

газы

тор (агрегат сжи-

тов натрия,

(сжигание)

гания), насосное

природный газ,

адипатов

и теплообменное

воздух

натрия

оборудование

Топочные газы

Очистка то-

Неконцентриро-

Отходя-

Hасосное и теп-

почных газов

ванный раствор

щие

лообменное обо-

Скруб-

карбоната

газы в

рудование

бера,

натрия на соб-

атмо-

электро-

ственные нужды

сферу

фильтры

производства

Плав кальци-

Получение

Кристалличе-

Стол-кристалли-

нированной

готовой про-

ская кальцини-

затор, емкостное

соды

дукции

рованная сода

и упаковочное

оборудование

193

6.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в

окружающую среду

Нормы расхода сырья, энергоресурсов и вспомогательных материалов на про-

изводство 1 т гидрокарбоната натрия 100% Na2CО3 при выработке соды кальциниро-

ванной марки Б приведены в таблице 6.3.

Т а б л и ц а 6.3 - Нормы расхода сырья, материалов и энергетических ресурсов при

производстве двууглекислого натрия

Расход на 1 тонну

Наименование сырья, материалов,

Единицы

бикарбоната натрия,100% Na2CО3

энергоресурсов

измерения

минимальный

максимальный

Аммиак водный технический (аммиачная

кг/т

8,9

15,5

вода), 25,5% NH3

Аммиак водный технический (аммиачная

кг/т

2,3

3,95

вода), 100% NH3

Гидросульфид натрия

кг/т

3,2

5,86

технический, 22% NaHS

Гидросульфид натрия

кг/т

0,7

1,29

технический, 100% NaHS

Молоко известковое, 85% СаО

кг/т

699

704,04

Молоко известковое, 100% СаО

кг/т

594,15

598,44

Рассол очищенный, 310 г/л NaCl

м³/т

4,99

5,25

Рассол очищенный 100 NaCl

т/т

1,55

1,63

Пар на общий выпуск

Гкал/т

1,02

1,19

Вода речная

м³/т

20,7

52,1

Вода оборотная

м³/т

55,0

64,1

Вода химочищенная

м³/т

0,88

Электроэнергия на бикарбонат натрия

кВт·ч/т

48,38

71,48

сырой

Нормы расхода сырья, энергоресурсов и вспомогательных материалов на про-

изводство 1 м³очищенного рассола в пересчете на 310 г/л NaCl приведены в таб-

лице 6.4.

Т а б л и ц а 6.4 - Нормы расхода сырья, материалов и энергетических ресурсов при

производстве очищенного рассола

Расход на 1 м³очищенного рас-

Наименование сырья, материалов,

Единицы изме-

сола

энергоресурсов

рения

минимальный

максимальный

Сырой рассол 310 г/л

м³/м³

1,002

1,02

Жженая известь 85% CaO

кг/м³

0,79

0,94

194

Окончание таблицы 6.4

Расход на 1 м³очищенного рас-

Наименование сырья, материалов,

Единицы изме-

сола

энергоресурсов

рения

минимальный

максимальный

Жженая известь 100% CaO

кг/м³

0,67

0,80

Кальцинированная сода 100% Na2CO3

кг/м³

4,0

4,9

Праестол

г/м³

0,57

1,7

Вода оборотная

м³/м³

0,0092

0,0093

Электроэнергия на перекачку

кВт·ч/м³

1,5

Электроэнергия на очистку рассола

кВт·ч/м³

0,42

Нормы расхода сырья, топлива и энергоресурсов на производство 1 т соды каль-

цинированной марки Б в пересчете на 100% Na2CО3 при выработке соды марки Б при-

ведены в таблице 6.5.

Т а б л и ц а 6.5 - Нормы расхода сырья, материалов и энергетических ресурсов при

производстве соды кальцинированной марки Б

Расход на 1 тонну соды кальциниро-

Наименование сырья, материалов,

Единицы

ванной марки Б 100% Na2CO3

энергоресурсов

измерения

минимальный

максимальный

Гидрокарбонат натрия технический,

т/т

1,0

100% Na2CО3,

Газ природный (условного топлива) на

кг у.т./т

106,75

126,0

содовую печь

Пар на паровые кальцинаторы

Гкал/т

1,135

11,07

14,5

Электроэнергия на кальцинацию

кВт·ч/т

Нормы расхода сырья, топлива и энергоресурсов на производство 1 т соды каль-

цинированной марки А в пересчете на 100% Na2CО3 приведены в таблице 6.6.

Т а б л и ц а 6.6 - Нормы расхода сырья, материалов и энергетических ресурсов при

производстве соды кальцинированной марки А

Расход на 1 тонну соды кальциниро-

Наименование сырья, материалов,

Единицы

ванной марки А 100% Na2CO3

энергоресурсов

измерения

минимальный

максимальный

Сода кальцинированная

т/т

1,006

100% Na2CO3 марка Б

Газ природный

м³/т

28,38

50,4

Пар острый на паровой кальцинатор

Гкал/т

0,365

Вода оборотная

м³/т

5,0

12,1

Вода речная

м³/т

5,0

Вода химически очищенная

м³/т

0,06

0,2

Электроэнергия

кВт·ч/т

17,0

32,4

195

Нормы расхода основного сырья, вспомогательных материалов и энергоресурсов

для производства 1 т ЖХК в пересчете на 32% СаСI2 представлены в таблице 6.7.

Т а б л и ц а 6.7 - Нормы расхода сырья, материалов и энергетических ресурсов при

производстве ЖХК

Наименование сырья, материалов,

Единицы

Расход на 1 тонну 32% СаСI2

энергоресурсов

измерения

минимальный

максимальный

Жидкость дистиллерная,

м³/т

3,0

3,18

при плотности ДЖ-1,13т/м³

т/т

3,593

Электроэнергия, кВт·ч/т

16,5

28,5

Пар t=100 ^°C, Р=0,15 МПа и пар

Гкал/т

1,1

1,28

t=158 ^°C, Р=0,6 МПа (суммарно),

Пар на хим. промывку

Гкал/1 промыв

0,63

Вода оборотная

м³/т

51,8

89,0

Вода оборотная на хим. промывку

м³/1 промыв

100,0

Вода речная

1,4

2,7

м³

Сжатый воздух на хим. промывку

м³/1 промыв

9700,0

Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов на произ-

водство 1 т гранулированного хлористого кальция на 100% СаCl2 представлены в таб-

лице 6.8.

Т а б л и ц а 6.8 - Нормы расхода сырья, материалов и энергетических ресурсов при

производстве гранулированного хлористого кальция

Наименование сырья, материалов, энерго-

Единицы

Расход на 1 тонну 100% СаСI2

ресурсов

измерения

минимальный

максимальный

Кальций хлористый технический жидкий, в

т/т

3,13

3,6

пересчёте на 32% СаСI2

Электроэнергия

кВт·ч/т

141,636

Пар (суммарный),

Гкал/т

0,166

0,183

Р=0,6 МПа, t=158 ^°C

Р=0,25 МПа, t=127 ^°C

Природный газ,

м³/т

Вода оборотная

м³/т

1,8

2,7

Нормы расхода сырья и энергоресурсов на производство 1 т очищенного бикар-

боната натрия в пересчёте на 100% NaНCО3 приведены в таблице 6.9.

196

Т а б л и ц а 6.9 - Нормы расхода сырья, материалов и энергетических ресурсов при

производстве очищенного бикарбоната натрия

Расход на 1 тонну

Наименование сырья, материалов,

Единицы

очищенного бикарбоната натрия

энергоресурсов

измерения

100% NaНCО3

минимальный

максимальный

Сода кальцинированная марка Б хло-

т/т

0,649

0,651

риды н/б 0,15% 100% Na2CO3,

Содовый раствор с ДКБ на ОБН,

т/т

0,651

0,662

Углекислый газ

тм³/т

0,75

0,89

Электроэнергия

кВт·ч/т

Вода речная (оборотная)

тм³/т

0,00056

0,00198

Вода химочищенная

тм³/т

0,00075

0,0012

Тепловая энергия (пар)

Гкал/т

0,497

Нормы расхода сырья, материалов и энергетических ресурсов при производстве

соды кальцинированной из отходов производства капролактама приведены в таб-

лице 6.10.

Т а б л и ц а 6.10 - Нормы расхода сырья, материальных и энергетических ресурсов

при выработке кальцинированной соды из отходов производства капролактама

Наименование сырья, материалов,

Единицы

Расход на 1 м³щелочного стока

энергоресурсов

измерения

минимальный

максимальный

Природный газ на агрегат сжигания ще-

м³/м³

100

225

лочных стоков

Вода оборотная на агрегат сжигания

м³/м³

щелочных стоков

Паровой конденсат на агрегат сжигания

щелочных стоков, не оборудованный

м³/м³

2,23

скруббером охладителем

Паровой конденсат на агрегат сжигания

щелочных стоков, оборудованный

м³/м³

6,29

скруббером охладителем

Выбросы в атмосферу при производстве соды представлены в таблице 6.11.

Т а б л и ц а 6.11 - Выбросы в атмосферу при производстве соды

Наименование за-

Метод очистки, обра-

Масса выбросов загрязняющих веществ после

грязняющего веще- ботки, повторного исполь-

очистки в расчет на 1 тонну кальцинированной

ства

зования

соды, кг/т

минимальное

максимальное

среднее

значение

Производство соды кальцинированной, в том числе бикарбоната натрия

(по всем стадиям производства суммарно)

1,16

Азота диоксид

Азота оксид

0,43

197

Окончание таблицы 6.11

Наименование за-

Метод очистки, обра-

Масса выбросов загрязняющих веществ после

грязняющего веще-

ботки, повторного исполь-

очистки в расчете на 1 тонну кальцинированной

ства

зования

соды, кг/т

минимальное

максимальное

среднее

значение

Аммиак

Регенерация и возврат в

0,50

производственный цикл

(абсорбция)

Промыватели газа ко-

лонн, промыватели ва-

куум-фильтров

Карбонат натрия

Фильтрация

0,11

(динатрий карбо-

Рукавные фильтры

нат)

Натрий гидрокарбо-

Скруббер пенный, рукав-

0,65

нат

ный фильтр, пенный га-

зоочиститель

Серы диоксид

0,55

Гидросульфид

0,04

Углерода оксид

136,2

Производство хлористого кальция

NO2

0,27

0,044

СО

0,36

Кальций дихлорид

Установка мокрой

1,2

очистки газа после су-

шилки- гранулятора от

пыли кальция хлорид

Производство углекислотных белых саж

NO2

21,34

NО

3,468

Пыль неорганиче-

Циклон-промыватель

64,858

ская с содержа-

СИОТ с трубой Вентури.

нием кремния ме-

Пневмо-

нее 20, 20-70, а

пленочный аппарат

также более 70%

ППКА-6

СО

431,12

Производство кальцинированной соды из отходов производства капролактама

Азота диоксид

2,8591

5,2709

4,065

Азота оксид

0,4862

0,8427

0,66

Карбонат натрия

Водная промывка дымо-

2,333

4,6074

3,47

вых газов, электрофиль-

трация дымовых газов

Углерода оксид

6,768

17,995

12,38

Серы диоксид

0,1745

0,349

0,261

Циклогексан

0,0488

0,1236

0,086

Бензол

1,6341

2,1358

1,884

Постоянные сбросы (без возврата в технологический процесс) при производстве

соды представлены в таблице 6.12.

198

Т а б л и ц а 6.12 - Постоянные сбросы (без возврата в технологический процесс) при

производстве соды

Наименование

Направление

Метод очистки

Показатели сбросов загрязняющих ве-

загрязняющего

сбросов

или повторного

ществ в расчете на 1 тонну очищенного

вещества

использования

бикарбоната натрия 100% NaНCО3, кг/т

минимальное

максимальное

среднее

значение

значе-

ние

Производство соды кальцинированной, включая все производственные подразделения. Оборотная

и отходящая речная вода с теплообменных аппаратов, вода после охлаждения оборудования,

смывы с полов производственных помещений

Аммоний-ион

Водный объ-

0,0005

0,0111

0,015

Кальций Ca²⁺

ект

–

0,042

1,82

0,32

Сульфат-анион

0,13

2,11

0,31

(сульфаты)

Хлорид-анион

0,10

5,23

0,70

(хлориды)

Взвешенные ве-

0,01

1,28

0,15

щества

Сухой остаток

0,84

11,25

1,74

Производство соды кальцинированной, включая все производственные подразделения, с учетом

дистиллерной жидкости. Отделение Карбонизации и перекачивания дистиллерной жидкости

Сl^-

Шламонако-

Осаждение,

451,2

569,9

510,6

питель, вод-

усреднение

ный объект

NH ⁺

Шламонако-

Осаждение,

0,07

0,34

0,20

питель, вод-

усреднение

ный объект

Кальций Ca²⁺

Водный объ-

154,0

195,8

174,9

ект

Сульфат-анион

Водный объ-

1,8

4,6

3,2

(сульфаты)

ект

Взвешенные ве-

Шламонако-

Осаждение

0,3

0,4

0,34

щества

питель, вод-

ный объект

Сухой остаток

Шламонако-

Осаждение

607,6

768,8

688,2

питель, вод-

ный объект

Жидким отходом при получении кальцинированной соды из отходов производ-

ства капролактама является низкоконцентрированный водный раствор карбоната

натрия (1-4% мас.), образующийся при очистке дымовых газов. Данный раствор в пол-

ном объеме утилизируется для собственных нужд предприятия.

При очистке оборудования и дистиллеров в производстве кальцинированной

соды образуются отходы зачистки оборудования производства кальцинированной

соды, отходы гипса. Отходы размещаются на собственном объекте или передаются в

сторонние организации для размещения, обезвреживания.

При очистке оборудования в производстве хлористого кальция образуется от-

ходы зачистки технологического оборудования. Отходы размещаются на собственном

объекте или передаются в сторонние организации для размещения, обезвреживания.

199

При получении кальцинированной соды из отходов производства капролактама

могут образовываться отходы зачистки оборудования (4-й класс опасности), которые в

полном объеме подлежат захоронению на соответствующем полигоне. Других твердых

отходов в данном производстве не образуется.

При очистке оборудования в производстве белых саж образуется отход зачистки

оборудования варки жидкого стекла. Отходы размещаются на собственном объекте

или передаются в сторонние организации для размещения, обезвреживания.

Раздел 7. Производство перкарбоната натрия

7.1 Общая информация

Перкарбонат натрия (натрия карбоната пероксигидрат, натрия пероксисольвата

карбонат, химическая формула Na2CO3·1,5H2O2), представляет собой белые стабили-

зированные и капсулированные гранулы.

Перкарбонат натрия применяется как:

- отбеливающий, чистящий и удаляющий пятна агент для порошковых синтети-

ческих моющих средств и составов для автоматической мойки посуды;

- отбеливатель для текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности;

- пятновыводитель для специальных средств для выведения пятен;

- окислительный дезинфикант для различных вариантов применения.

Способ получения перкарбоната натрия основан на взаимодействии раствора

карбоната натрия с раствором пероксида водорода с последующей грануляцией и суш-

кой.

Na2CO3 + 1,5 H2O2 → Na2CO3∙1,5H2O2.

7.2 Описание технологических процессов, используемых

в производстве перкарбоната натрия

Промышленный способ получения перкарбоната натрия - взаимодействие

кальцинированной соды с пероксидом водорода в присутствии стабилизирующих до-

бавок с последующей капсуляцией инертными соединениями. Поскольку перкарбонат

натрия способен разлагаться под влиянием влаги, ионов тяжелых металлов, органиче-

ских и механических загрязнений, в его состав вводится комплекс стабилизаторов: по-

лифосфат натрия, силикат натрия, сульфат магния. Процесс капсулирования перкар-

боната натрия заключается в непрерывном распылении раствора сульфата натрия над

гранулами перкарбоната натрия в сушилке с псевдоожиженным слоем.

Технологическая схема производства производства перкарбоната натрия приве-

дена на рисунке 7.1.

Основные этапы технологического процесса:

- растворение кальцинированной соды в горячей воде;

- приготовление растворов стабилизирующих добавок;

- приготовление рабочего раствора карбоната натрия;

- синтез, гранулирование и сушка перкарбоната натрия;

200

Т а б л и ц а 7.1 - Описание технологического процесса производства перкарбоната

натрия

Входной

Стадия технологиче-

Выходной поток

Основное

Природо-

ского процесса

технологиче-

охранное обо-

поток

Продукты и

Эмиссии

ское обору-

рудование

полупродукты

дование

3.1

3.2

Сода каль-

Растворение каль-

Раствор кар-

Реактор

Карбо-

цинирован-

цинированной соды

боната

нат

ная

в горячей воде

натрия

Вода

Полифосфат

Растворение поли-

Раствор по-

Реактор

натрия

фосфата натрия в

лифосфата

Вода

горячей воде

натрия

Сульфат

Растворение суль-

Раствор

Реактор

магния

фата магния в горя-

сульфата

Вода

чей воде

магния

Гидросили-

Приготовление рас-

Раствор

Реактор

кат натрия

твора силиката

жидкого

Вода

натрия

стекла

Сульфат

Растворение суль-

Раствор

Реактор

натрия

фата натрия в горя-

сульфата

Вода

чей воде

натрия

Раствор кар-

Приготовление ра-

Рабочий

Реактор

боната

бочего раствора

раствор кар-

натрия

карбоната натрия (с

боната

Раствор по-

добавками стабили-

натрия

лифосфата

зирующего компо-

натрия

нента)

Раствор кар-

Приготовление ра-

Рабочий

Фильтр-

боната

бочего раствора

раствор кар-

пресс, реак-

натрия и по-

карбоната натрия (с

боната

тор

лифосфата

добавками стабили-

натрия

зирующих компонен-

Жидкое

тов)

стекло

Рабочий рас-

Синтез, гранулиро-

Перкарбонат

Сушилка-

Натрия

твор карбо-

вание и сушка пер-

натрия

гранулятор,

перкар-

ната натрия

карбоната натрия

технический.

емкость пе-

бонат

Раствор

Отходящие

роксида во-

сульфата

газы

дорода

магния

Пероксид во-

дорода

Перкарбонат

Поверхностная об-

Натрия пер-

Натрия

Сушилка

натрия тех-

работка (капсулиро-

карбонат

в псевдо-

перкар-

нический

вание)

капсулиро-

ожиженном

бонат

Раствор

ванный

слое

сульфата

натрия

203

Окончание таблицы 7.1

Входной

Стадия технологиче-

Выходной поток

Основное

Природо-

ского процесса

технологиче-

охранное обо-

поток

Продукты и

Эмиссии

ское обору-

рудование

полупродукты

дование

Натрия пер-

Фасовка, формиро-

Натрия пер-

Натрия

карбонат

вание партий гото-

карбонат

перкар-

капсулиро-

вого продукта

капсулиро-

бонат

ванный

ванный то-

варный

Отходящие

Очистка отходящих

Вода техно-

Натрия

Комбиниро-

газы

газов

логическая

перкар-

ванный очи-

Вода

Потери пер-

бонат

ститель пыли

карбоната

натрия

Вода техно-

Очистка технологи-

Вода техно-

Установка во-

логическая

ческой воды

логическая

доочистная,

(возврат в

фильтр-

производ-

пресс, реак-

ство)

тор

Т а б л и ц а 7.2 - Перечень основного оборудования производства перкарбоната

натрия

Наименование

Существенные характеристики

Назначение оборудования

оборудования

технологического оборудования

Растворение кальцинированной соды в

Объем 25 м³, две мешалки

Реактор

горячей воде

60 об./мин, температура 50-60 °C

Растворение полифосфата натрия в

Объем 2 м³, мешалка, темпера-

Реактор

горячей воде

тура 40-60 °C

Растворение сульфата магния в горя-

Объем 2,5 м³, мешалка, темпера-

Реактор

чей воде

тура 40-60 °C

Растворение силиката натрия в горя-

Объем 6,3 м³, мешалка, темпера-

Реактор

чей воде

тура 40-60 °C

Растворение сульфата натрия в горя-

Объем 6,3 м³, мешалка, темпера-

Реактор

чей воде

тура 50 °C - 60 °C

Приготовление рабочего раствора кар-

Объем 10 м³, мешалка, темпера-

Реактор

боната натрия

тура 50-60 °C

Вместимость 87 м³, поверхность

Синтез, гранулирование, сушка перкар-

сушки 12,5 м², температура кипя-

Сушилка-гранулятор

боната натрия

щего слоя 60 °C - 82 °C, разре-

жение ― 0,1 ÷ -0,5 кПа

Емкость пероксида во-

Синтез, гранулирование, сушка перкар-

Вместимость 50 м³, диаметр

дорода

боната натрия

2800 мм, высота 8655 мм

Сушилка с псевдоожи-

Поверхностная обработка, капсулиро-

Температура кипящего слоя 45-

женном слоем

ваниеперкарбоната натрия

82 °C, разрежение ―1,2 ÷ -0,1 кПа

204

Т а б л и ц а 7.3 - Перечень природоохранного оборудования производства

перкарбоната натрия

Наименование

Существенные характеристики

Назначение оборудования

оборудования

природоохранного оборудования

Объем 30 м³, диаметр 2000 мм,

высота 5145 мм, производитель-

Комбинированный очисти-

ность по очищаемому газу

Мокрая очистка отходящих газов

тель пыли

25 000-30 000 м³/ч, расход воды

на орошение 1,5-2,0 м³/ч, степень

очистки 99,5 %

Установка водоочистная

Очистка и возврат в производство

Производительность 20 м³/ч

(фильтр-пресс, реактор)

технологической воды

7.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в

окружающую среду при производстве перкарбоната натрия

Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов приведены в таб-

лице 7.4.

Т а б л и ц а 7.4 - Нормы расходов материальных и энергетических ресурсов при

производстве перкарбоната натрия

Единицы

Расход на 1 тонну продукции

Наименование ресурсов

измерения

минимальный

максимальный

Пероксид водорода 30%

кг/т

1095,0

1194

Силикат натрия

кг/т

7,0

7,6

Полифосфат натрия

кг/т

3,9

5,0

Магний сернокислый

кг/т

1,8

2,0

Сульфат натрия, кристаллиза-

кг/т

45,0

50,0

ция

Сода кальцинированная

кг/т

640,0

647

Электроэнергия

кВт∙ч/т

180

240,0

Пар

Гкал/т

0,26

0,38

Воздух технологический

м³/т

60,0

493

Вода речная

м³/т

2,02

2,2

Газ природный

м³/т

249

260

Выбросы в атмосферу при производстве перкарбоната натрия приведены в

таблице 7.5.

205

Таблица 7.5 ― Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве пер-

карбоната натрия

Метод

Масса выбросов загрязняющих веществ после

Наименова-

очистки, обра-

очистки в расчете на 1 тонну перкарбоната

Источники

ние загрязня-

ботки, повтор-

натрия, кг/т

выбросов

ющего веще-

ного использо-

минимальное

максимальное

среднее зна-

ства

вания

значение

чение

Производство

Карбонат

в целом

натрия (дина-

0,01076

0,0119

0,01133

трий карбонат)

Натрия

пер-

0,5049

0,5866

0,5458

карбонат

Абсорбцион-

Натрия сили-

ная очистка

0,00033

0,009998

0,00516

кат

отходящих га-

Магния суль-

зов

0,00036

0,0134

0,00688

фат

Водорода пе-

0,000027

0,000028

0,000026

роксид

Динатрий

0,00402

0,0269

0,01546

сульфат

Хозбытовые и промышленные сточные воды производства перкарбоната

натрия направляются в накопитель. Уровни сбросов приведены в таблице 7.6.

Таблица 7.6 ― Сбросы загрязняющих веществ производства перкарбоната натрия

Показатели сбросов загрязняющих ве-

Метод

Наименова-

ществ в расчёте на 1 тонну перкарбоната

очистки или

Источник

ние загряз-

Направле-

натрия, кг/т

повторного

сброса

няющего

ние сбросов

минималь-

максималь-

использова-

среднее

вещества

ное значе-

ния

значение

ние

Промыш-

Сульфат-

Накопители

ленные

анион (суль-

0,0018

0,002703

сточные

фаты)

воды

Взвешен-

ные

0,006

0,000893

вещества

В процессе производства перкарбоната натрия образуются следующие виды

отходов: шлам с очистной фильтрации в количестве 0,928 кг на тонну продукции (пе-

реводится в готовую продукцию и продается потребителям по договору), отходы син-

тетических и полусинтетических масел и гидравлических жидкостей (передаются сто-

ронней организации), отходы средств индивидуальной защиты (направляются в спе-

циализированную организацию).

Отходы 3 класса опасности - отработанные масла накапливаются в специаль-

ных металлических бочках, расположенных в помещении на прилегающей территории

предприятий. Все остальные отходы 3-5 классов опасности, кроме коммунальных

(бытовых) отходов, хранятся в металлических бочках или контейнерах на оборудован-

ной площадке промышленных отходов и передаются по договорам на использование,

утилизацию или обезвреживание с переходом права собственности на отход после их

транспортировки в адрес специализированной организации.

206

Раздел 8. Производство технических солей на основе хлорида

натрия

Галитовые отходы являются неизбежным побочным продуктом переработки ка-

лийных руд флотационным и галургическим способами, и их количество при достиг-

нутом уровне извлечения хлористого калия в готовый продукт в основном определя-

ется составом перерабатываемой руды. Галитовые отходы в основном состоят из

хлористого натрия (на 94-98%). Кроме того, в отходах содержатся небольшие коли-

чества КСl, MgCl2, CaSО4 нерастворимого остатка. Галитовые отходы галургических

калийных фабрик крупностью менее 5 мм и содержанием влаги не более 7,0% и гали-

товые отходы флотационных калийных фабрик крупностью менее 2 мм и с влажно-

стью не более 7,5% размещаются на солеотвалах и частично используются для за-

кладки отработанного шахтного пространства.

Галитовые отходы используются для производства солей различных марок (да-

лее по тексту ― технических солей), в том числе ряда технических солей:

- концентрата минерального «Галит»;

- концентрата минерального «Галит» (состав ПГМ);

- соли Камской технической;

- натрия хлористого технического карьерного.

Концентрат минеральный «Галит» ― кристаллический продукт сероватого

цвета с включениями кристаллов различных оттенков. Массовая доля натрия хлори-

стого ― от 93% до 97%, массовая доля воды ― не более 0,7%. Предназначен для

использования в нефтяной промышленности, в системах химической водоочистки

теплосетей закрытого типа и других целей.

Концентрат минеральный «Галит» (состав ПГМ) ― кристаллический продукт се-

роватого цвета с включениями кристаллов красноватой и голубоватой окраски. Мас-

совая доля натрия хлористого ― не менее 94,0%. Предназначен для использования

в качестве противогололедного материала.

Натрий хлористый технический карьерный предназначен для использования в

качестве противогололедного материала, приготовления буровых растворов. Массо-

вая доля натрия хлористого ― не менее 93,0%.

Соль Камская техническая ― кристаллический продукт сероватого цвета с

включениями кристаллов различных оттенков. Массовая доля натрия хлористого ―

97%, массовая доля воды ― не более 0,7%. Предназначена для использования в

нефтяной промышленности, в системах химической водоочистки теплосетей закры-

того типа и других целей.

Технические соли негорючие, пожаро- и взрывобезопасны и не образует ток-

сичных соединений в воздушной среде.

207

8.1 Описание технологических процессов, используемых в

настоящее время при производстве технических солей

Метод производства ― холодное растворение (выщелачивание) остаточного

хлористого калия из галитовых отходов галургического производства.

Процесс получения технических солей состоит из следующих основных техно-

логических стадий:

- классификации ягалитовых отходов;

- выщелачивания хлористого калия;

- обесшламливания;

- обезвоживания хлористого натрия;

- осветления оборотного рассола;

- сушки соли;

- складирования и отгрузки готового продукта.

Натрий хлористый технический карьерный производится путем механического

рыхления солеотвала, транспортирования, дробления и погрузки галитовых отходов

в цехе открытых горных работ и в отделении складирования отходов.

Общая схема технологического процесса производства технических солей при-

вдена на рисунке 8.1.

Галитовые отходы

Классификация

Солеотвал (галитовые

галитовых отходов

отходы)

Продукт «н

жнего»

каскада сит

Оборотный

Выщелачивание

Разрыхление

рассол СОФ

хлористого калия,

солеотвала

обесшламливание,

Глинисто-солевые шламы

обезвоживание

в шламохранилище

хлористого натрия,

осветление оборотного

Дробление галитовых

рассола

отходов

Очистка

Выбросы

Сушка соли

NOx, KCl,

отходящих газов

NaCl

Натрий хлористый

Соль Камская

технический

техническая, «Галит»,

карьерный на

«Галит» (состав ПГМ) на

фасовку и отгрузку

складирование и отгрузку

Рисунок 8.1 ― Общая схема технологического процесса производства технических со-

лей

Описание технологического процесса производства технических солей приве-

дено в таблице 8.1.

208

Т а б л и ц а 8.1 ― Описание технологического процесса производства технических со-

лей

Выходной поток

Природо-

Стадия техноло-

Основное техно-

охранное обо-

Входной по-

гического про-

Продукты

Эмиссии

логическое обору-

рудование

ток

цесса

и полу-

дование

продукты

Производство технических солей (Камская техническая, «Галит», «Галит» (в составе ПГМ) и др.)

Галитовые от-

Конвейеры (лен-

ходы, глинисто-со-

точные), сито ду-

Классификация

левые шламы

говое, машина ме-

галитовых отхо-

Влажный

Галитовые

ханическая фло-

дов, обесшламли-

концен-

отходы

тационная много-

вание, обезвожи-

трат

камерная, сгусти-

вание

тель, фильтр ваку-

умный ленточный

Влажный

Выбросы в атмо-

Конвейеры (скреб-

Циклон,

концентрат

сферу: калий хло-

ковые), печь кипя-

Скруббер

Готовый

Природный

рид, натрий хло-

щего слоя (су-

(труба «Вен-

продукт

Сушка соли

или попут-

рид, NOx.

шилка кипящего

тури»)

после

ный газ

слоя),

сушки

Готовый про-

Складирование и

Готовый

Выбросы в атмо-

Конвейеры, узлы

дукт после

отгрузка готового

продукт.

сферу: калий хло-

пересыпки

сушки

продукта

Техниче-

рид, натрий хло-

ские соли

рид

различ-

ных ма-

рок

Натрий хлористый технический карьерный

Галитовые

Рыхление солеот-

Готовый

Выбросы в атмо-

Конвейеры (лен-

отходы

вала, дробление

продукт.

сферу: калий хло-

точный, скребко-

галитовых отхо-

Техниче-

рид, натрий хло-

вый), узлы пере-

дов, фасовка и от-

ские соли

рид

сыпки, грохота,

грузка готовой

различ-

дробилка, бункер

продукции

ных ма-

перегружатель,

рок

дозатор весовой,

весы вагонные

Основное технологическое оборудование, используемое при производстве

технических солей на основе хлорида натрия, приведено в таблице 8.2.

209

Таблица 8.2 ― Основное технологическое оборудование производства технических

солей на основе хлорида натрия

Наименование

Существенные характеристики

Назначение оборудования

оборудования

технологического оборудования

Конвейеры ленточные,

Транспортировка галитовых отхо-

N (мощность привода)=18,5-75

скребковые КЛС (УКЛС)-800,

дов, готового продукта

кВт, L (длина конвейера)=18-90 м

1000,1200, СП-301, СП-202,

КЛЗ, 1ЛУ

Дробилка ДК, СМ, СМД

Сухое дробление галитовых отхо-

Q (производительность) до 480 т\ч

дов

Грохот РВГ, ГИС

Классификация галитовых отхо-

Q (производительность) до 480 т\ч

дов

Бункер-перегружатель (БП)

Транспортировка галитовых отхо-

V (внутренний объем)=14,8 м³

дов

Сито дуговое

Классификация галитовых отхо-

R (радиус сита)=1,5 м

дов

Машина механическая фло-

Флотация (обесшламливание)

Объем камеры 6,3-16 м³

тационная многокамерная

ФКМ

Сгуститель Ц-6М1, П-18

Сгущение суспензии (обес-

V (внутренний объем)==45-700 м³

шламливание)

Фильтр вакуумный ленточ-

Обезвоживание хлористого

Sфильт=10 м²(полезная площадь

ный ЛОП-10

натрия

фильтрации)

Печь кипящего слоя (су-

Сушка влажного концентрата

Q (производительность)=110 т\ч

шилка кипящего слоя)

Дозатор весовой

Фасовка и отгрузка готовой про-

M (верхний предел дозирования)

дукции

до 1000 кг

Весы вагонные

Фасовка и отгрузка готовой про-

M (верхний предел взвешивания)

дукции

до 100 т

Классификация галитовых отходов

При получении технических солей (Камская техническая, Галит, Галит в составе

ПГМ и др.) классификация осуществляется по вариантам 1 или 2.

Вариант 1. В трехструйный пульподелитель подаются оборотный рассол из

напорного бака и ленточным конвейером галитовые отходы галургического производ-

ства. Образовавшаяся пульпа проходит последовательно два каскада дуговых сит:

«верхний» и «нижний» с шириной щели 4,5 мм и 2 мм соответственно. Надрешетный

продукт «верхнего» каскада сит направляется на «нижний» каскад сит. Надрешетный

продукт «нижнего» каскада сит обезвоживается на вакуум-фильтре и направляется на

ленточный конвейер и далее складируется на солеотвале либо используется для за-

кладки выработанного пространства шахт. Подрешетные продукты «верхнего» и

«нижнего» каскадов дуговых сит являются целевым продуктом и, объединяясь, сте-

кают в бак.

Вариант 2. Получение концентрата минерального «Галит» (в составе ПГМ)

В трехструйный пульподелитель подаются самотеком оборотный рассол из

напорного бака и ленточным конвейером галитовые отходы галургического производ-

ства. Образовавшаяся пульпа проходит последовательно два каскада дуговых сит:

«верхний» и «нижний» с шириной щели 8 мм и 1,8 мм соответственно. Надрешетный

210

продукт «верхнего» каскада сит и подрешетный продукт «нижнего» каскада сит обез-

воживаются на вакуум-фильтре и направляются на ленточный конвейер и далее скла-

дируются на солеотвале либо используются для закладки выработанного простран-

ства шахт.

Подрешетный продукт «верхнего» каскада сит поступает на «нижний» каскад

сит. Надрешетный продукт «нижнего» каскада сит, являясь целевым продуктом, по-

ступает на ленточные вакуум фильтры.

Выщелачивание хлористого калия

При получении технических солей (Камская техническая, Галит и др.) подре-

шетный продукт «нижнего» каскада сит стекают в бак, где происходит выщелачивание

остаточного хлористого калия в галитовых отходах холодным оборотным рассолом, а

затем насосами пульпа подается на обесшламливание.

При производстве концентрата минерального «Галит» (в составе ПГМ) в баке

происходит выщелачивание остаточного хлористого калия из надрешетного продукта

«нижнего» каскада сит холодным оборотным рассолом, а затем насосами образовав-

шаяся пульпа подается в сгуститель на обесшламливание.

Обесшламливание

Процесс очистки от загрязняющих нерастворимых примесей технических солей

(Камская техническая, Галит и др.) производится последовательно на 3-х стадиях: в

сгустителе, флотомашине и сгустителе.

Эффективность обесшламливания определяется скоростью восходящего по-

тока в сгустителях, крупностью частиц, подаваемых на флотацию и прочими факто-

рами. Разгрузка сгустителя (1 стадия обесшламливания) подается в четырехкамер-

ную флотомашину на шламовую флотацию. В качестве реагента, собирателя шла-

мов, используется водный раствор неонола. Для улучшения адсорбции используется

водный раствор флокулянта ПАА. Очищенная от глинистых частиц пульпа поступает

в разгрузочный карман флотомашины и далее в сгуститель, разгрузка которого само-

теком направляется через буферную емкость на стадию обезвоживания. Сливы сгу-

стителей и пенный продукт флотации, содержащие мелкие солевые нерастворимые

частицы, cтекают в распределительный бак и далее в сгустители.

Процесс очистки от загрязняющих нерастворимых примесей концентрата мине-

рального «Галит» (в составе ПГМ) последовательно на двух стадиях в сгустителях.

Эффективность обесшламливания определяется скоростью восходящего по-

тока в сгустителях, крупностью частиц. Разгрузка сгустителя (1 стадия обесшламли-

вания) подается в другой сгуститель, разгрузка которого самотеком направляется че-

рез буферную емкость на стадию обезвоживания. Сливы сгустителей, содержащие

мелкие солевые нерастворимые частицы, cтекают в распределительный и далее в

сгустители.

211

Обезвоживание хлористого натрия

Сгущенная хлорнатриевая пульпа со сгустителя поступает через распредели-

тельный бак на ленточные вакуум-фильтры. Твердая фаза (осадок) сбрасывается че-

рез течки на ленточный конвейер и транспортируется в сушильное отделение.

Жидкая фаза (фильтрат) отсасывается с ленточных вакуум-фильтров вакуум-

насосами и поступает в рессиверы, где отделяется от паровоздушной смеси и стекает

в сборник-гидрозатвор. Паровоздушная смесь через ловушки, освобождаясь от мел-

ких капель фильтрата, выбрасывается в атмосферу. Регенерация (промывание от

остатков кристаллов хлористого натрия) фильтровального полотна и резиновой

ленты производится холодной водой. Рассол после регенерации и фильтрат стекают

в бак.

Осветление оборотного рассола

Слив со стадии обесшламливания, содержащий в виде взвеси мелкие частицы,

поступает самотеком на стадию осветления через распределительный бак рассолов

в сгустители. Для интенсификации процесса осаждения в распределительный бак

рассолов из расходного бака подается водный раствор ПАА. Сгущенный глинисто-со-

левой шлам выгружается в сборный бак и насосами подается на сильвинитовую обо-

гатительную фабрику, откуда перекачивается на шламохранилище. Осветленный

рассол сливается в сборный бак и насосами подается в напорный бак для использо-

вания оборотного рассола во всех технологических переделах. Переливы с «нулевой»

отметки откачиваются погружными зумпфовыми насосами в сборный бак.

Сушка соли

Сушка технических солей (Камская техническая, Галит и др.) осуществляется в

аппаратах кипящего слоя (печи «КС»).

Влажный продукт с конвейера подается в расходные бункера, откуда ленточ-

ными питателями транспортируется в загрузочные течки и с помощью забрасывате-

лей загружается в надрешетную часть печи «КС». Сушка влажного продукта произво-

дится дымовыми газами, образующимися в результате сжигания топлива ― природ-

ного газа. Дымовые газы с температурой от 390 С до 500 С проходят через газорас-

пределительную решетку и создают над ней псевдоожиженный кипящий слой про-

дукта.

Высушенный продукт непрерывно выгружаются из печей «КС», поступают на

ленточный конвейер и на склад хранения.

Дымовые газы поступают на двухстадийную (сухую и мокрую) очистку. Сухая

очистка производится в циклонах. Пыль хлористого натрия из циклонов разгружается

через шлюзовые «мигалки» на скребковые конвейеры. Дымовые газы далее дымосо-

сами подаются на мокрую очистку в трубы «Вентури» и каплеотделители. Для улав-

ливания пыли в газоходы перед трубами «Вентури» специальными форсунками пода-

ется вода. Капли воды, соединяясь с пылью хлористого натрия, под действием сил

инерции собираются в шламосборниках в виде рассола. Часть мелких брызг улавли-

вается в каплеотделителях, присоединяется к основному потоку из шламосборников

и сбрасывается в сборный бак.

212

8.2 Производство натрия хлористого технического карьерного

В настоящее время основной технологией производства является рыхление со-

леотвала, транспортирование, дробление и погрузка галитовых отходов.

Выпуск натрия хлористого технического карьерного производится цехе откры-

тых горных работ (ЦОГР) и в отделении складирования.

Мощность по отгрузке натрия хлористого технического карьерного составляет

900 000 тонн в год.

Технологическая схема получения натрия хлористого технического карьерного

включает следующие стадии:

- рыхление солеотвала;

- дробление галитовых отходов;

- фасовка и отгрузка готовой продукции.

Рыхление солеотвала

Разработка солеотвала производится бульдозером горизонтальными слоями,

послойно. Разрыхленные и собранные бульдозером галитовые отходы грузятся по-

грузочно-доставочной машиной или экскаватором на скребковый конвейер. Для сни-

жения крупности кусков применяется сухое дробление.

Дробление галитовых отходов

В дробилке, которая вмонтирована в став скребкового конвейера, продукт под-

вергается предварительному дроблению до крупности кусков менее 150 мм. В зави-

симости от марки технической соли и по согласованию с покупателями готовый про-

дукт может быть подвергнут дополнительному дроблению, классификации, обработке

антислеживателем.

Фасовка и отгрузка готовой продукции

Готовый продукт может быть расфасован в мягкие контейнеры, насыпью в по-

лувагоны, насыпью в автомашины.

При производстве технических солей на основе хлорида натрия применяется

природоохранное оборудование для очистки промышленных выбросов от частиц хло-

рида натрия и хлорида калия, образующихся на стадии сушки соли, с целью снижения

эмиссии в атмосферный воздух и снижения потерь целевого продукта с выбросами,

перечень которого приведен в таблице 8.3.

Т а б л и ц а

8.3 ― Природоохранное оборудование, предназначенное для очистки

промышленных выбросов производства технических солей

Наименование оборудования

Назначение оборудования

Существенные характеристики

природоохранного оборудования

Циклон

Очистка воздуха от частиц

Q=6400 м³\час

хлорида натрия и хлорида ка-

лия

Скруббер (труба «Вентури»)

Мокрая очистка пылегазовоз-

Q до 90000 м³\час

душной смеси перед выбро-

сом в атмосферу

213

8.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в

окружающую среду при производстве технических солей на основе

хлорида натрия

Сырьем для производства технических солей являются галитовые отходы, со-

стоящие из хлористого натрия (на 94-98%) и небольшого количества KCl, MgCl2,

CaSO4, нерастворимого остатка. Нормы расхода сырья и энергоресурсов при произ-

водстве технических солей за исключением карьерного технического хлористого

натрия приведены в таблице 8.4.

Т а б л и ц а 8.4 ― Потребление материальных и энергетических ресурсов при произ-

водстве технических солей (за исключением натрия хлористого технического карьер-

ного)

Расход на 1 тонну продукции

Единица из-

Наименование

мерения

Минимальный

Максимальный

Галитовые отходы

т/т

2,76

3,5

Флотационные реагенты различных марок

кг/т

0,003

0,013

Вода на производственные нужды

м³/т

0,57

0,87

Антислеживатель (обработка только по за-

кг/т

0,0

0,35

явке потребителей)

Электроэнергия (производственное потреб-

кВт·ч/т

15,34

17,53

ление)

Природный или попутный газ

т.у.т/т

0,0098

0,011

При производстве технических солей (за исключением натрия хлористого тех-

нического карьерного) выбросами являются дымовые газы, образующиеся в процессе

сушки в печах кипящего слоя (КС), содержащие продукты сгорания топлива и частицы

хлорида натрия и хлорида калия. В связи с этим источники выделения загрязняющих

веществ оборудуются системами двухступенчатой очистки и обезвреживания выбро-

сов. После очистки сухим и мокрым методами очищенный воздух направляется в ат-

мосферу.

Основным источником выбросов при производстве натрия хлористого техниче-

ского карьерного является отделение фасовки. Установки для фасовки оборудованы

системой аспирации, отделение фасовки снабжено приточной вентиляцией. При фа-

совке в атмосферу выбрасываются частицы хлорида натрия и хлорида калия.

На каждую тонну технических солей, в зависимости от марки соли и вида ис-

пользуемого топлива, стационарными источниками выбросов, расположенными в гра-

ницах промплощадки объектов, оказывающих негативное воздействие на окружаю-

щую среду, в атмосферу выбрасывается до 0,02 кг диоксида азота, до 0,06 кг хлорида

натрия и до 0,02 кг хлорида калия.

Выбросы загрязняющих веществ при производстве технических солей приве-

дены в таблице 8.5.

214

Т а б л и ц а 8.5 - Выбросы в атмосферу на 1 т готовой продукции при производстве

технических солей

Наименование за-

Метод очистки, обра-

Масса выбросов загрязняющих веществ после очистки

грязняющего ве-

ботки, повторного ис-

в расчете на 1 тонну продукции, кг/т

щества

пользования

Диапазон

Среднее

значение

минимальное зна-

максимальное

чение

значение

Азота диоксид

Двухступенчатая

0,015

0,02

0,0175

Натрия хлорид

«сухая» и «мокрая»

0,015

0,06

0,0375

Калия хлорид

очистка

0,003

0,02

0,0115

Технологические сточные воды, образующиеся при производстве технических

солей (за исключением натрия хлористого технического карьерного), передаются на

Сильвинитовую обогатительную фабрику и используются в технологии производства

хлористого калия.

В производстве натрия хлористого технического карьерного сточные воды,

непосредственно сбрасываемые в водные объекты, отсутствуют.

Галитовые отходы и глинисто-солевые шламы, образующиеся при производ-

стве технических солей (за исключением натрия хлористого технического карьерного),

передаются на Сильвинитовую обогатительную фабрику и используются в технологии

производства хлористого калия: используются для закладки выработанного простран-

ства шахт либо размещаются на солеотвале (шламохранилище).

При производстве натрия хлористого технического карьерного отходы не обра-

зуются

Раздел 9. Производство нитрита натрия и натриевой селитры

9.1 Краткая характеристика производства

Производство нитрита натрия и натриевой селитры состоит из:

- трех агрегатов конверсии аммиака (двух рабочих, одного резервного);

- двухступенчатой абсорбции оксидов азота раствором кальцинированной

соды;

- выпарки, кристаллизации (I контур выпарки) и сушки нитрита натрия, одна тех-

нологическая линия;

- выпарки и кристаллизации нитрита натрия (II контур выпарки) для извлечения

нитрита натрия из маточных растворов с I контура выпарки, одна технологическая ли-

ния;

- инверсии растворов нитрита натрия азотной кислотой (полная схема);

- выпарки, кристаллизации (III контур выпарки) и сушки натриевой селитры,

одна технологическая линия.

Проектная мощность производства:

- нитрита натрия ― 40000 тонн в год, 5 тонн в час;

- натриевой селитры ― 20000 тонн в год, 2,5 тонны в час готового продукта.

215

Метод производства нитрита натрия основан на щелочной абсорбции оксидов

азота, получаемых окислением аммиака кислородом воздуха на платиноидном ката-

лизаторе, раствором кальцинированной соды с получением нитрит-нитратных раство-

ров, из которых после упаривания и кристаллизации производится отделение кри-

сталлов нитрита натрия от маточника. Извлечение нитрита натрия производится в две

стадии. Первая стадия предназначена для отделения кристаллов нитрита натрия от

маточного раствора способом центрифугирования с последующей сушкой и получе-

нием готового продукта ― нитрита натрия. Вторая стадия предназначена для более

полного извлечения нитрита натрия из маточного раствора, получения концентриро-

ванного исходного раствора для первой стадии с целью увеличения выхода и улуч-

шения качества нитрита натрия.

Метод производства натриевой селитры основан на окислительной инверсии

маточного раствора нитрита натрия азотной кислотой или нейтрализации азотной кис-

лоты раствором кальцинированной соды. Процесс протекает в инверсионных колон-

нах с получением раствора нитрата натрия. Из раствора после упаривания и кристал-

лизации отделяются кристаллы нитрата натрия от маточного раствора способом цен-

трифугирования с последующей сушкой и получением готового продукта ― натрия

азотнокислого (натриевой селитры). Раствор нитрата натрия частично поступает в

производство калиевой селитры.

Сырьем для производства нитрита натрия являются:

- аммиак газообразный;

- сода кальцинированная;

- антислеживатель (для выпуска неслеживающегося нитрита натрия).

Сырьем для производства натриевой селитры являются:

- аммиак газообразный;

- сода кальцинированная;

- кислота азотная неконцентрированная.

Нитрит натрия применяется в производстве красителей, в строительстве, в пи-

щевой промышленности, в металлургии и машиностроении в качестве ингибитора для

защиты от атмосферной коррозии, текстильной и бумажной промышленности, в ме-

дицине.

Неслеживающийся нитрит натрия применяется как противоморозная добавка

для производства сухих строительных смесей. Рассыпчатость нитрита натрия обес-

печивается внесением антислеживающих добавок (раствора сульфонола).

Нитрит натрия Е-250 применяют при производстве мясных продуктов в качестве

фиксатора окраски с целью сохранения естественного цвета мышечной ткани и до-

стижения привлекательного для потребителя внешнего вида готовых мясопродуктов.

Натриевая селитра применяется в химической, стекольной и других отраслях

промышленности, а также в сельском хозяйстве в качестве минерального удобрения.

В зависимости от области применения натриевая селитра выпускается двух ма-

рок: А ― для приготовления флюсов при пайке и сварке металлов, производства ре-

активов, пиротехнических смесей, оптического стекла, хрусталя и в производствах,

где строго лимитированы примеси окисляемых веществ в пересчете на NaNO2; Б ―

для травления металлов, сплавления кусковых отходов вольфрама, осветления тех-

нических стекол и для розничной торговли.

216

Натриевая селитра в виде раствора применяется для производства калиевой

селитры конверсионным способом.

Натриевая селитра ― физиологически щелочное удобрение, содержащее

16,47% азота в нитратной форме. Использование натриевой селитры в качестве ми-

нерального удобрения не приводит к превышению гигиенических нормативов содер-

жания в почве, воде и сельскохозяйственной продукции опасных и токсичных ве-

ществ: нитратов солей тяжелых металлов. Периодичность контроля показателей без-

опасности натриевой селитры устанавливается по согласованию с органами Гос-

санэпиднадзора, но не реже одного раза в год.

9.2 Описание технологических процессов производства

нитрита натрия и натриевой селитры, используемых в

настоящее время

Процесс производства нитрита натрия и натриевой селитры состоит из следу-

ющих стадий:

- подготовка и окисление газообразного аммиака до оксидов азота на платино-

идном катализаторе, охлаждение нитрозных газов в котле-утилизаторе;

- абсорбция оксидов азота раствором кальцинированной соды при атмосфер-

ном давлении (I ступень абсорбции) с получением нитрит-нитратных растворов;

- сжатие нитрозных газов, абсорбция остаточных оксидов азота раствором

кальцинированной соды при избыточном давлении 0,32 МПа (II ступень абсорбции);

-каталитическая очистка хвостовых нитрозных газов;

- упаривание нитрит-нитратных растворов на двухконтурной установке выпарки

(I контур, II контур), кристаллизация и отделение кристаллов нитрита натрия;

- инверсия раствора нитрита натрия азотной кислотой (полная схема);

- упаривание раствора натриевой селитры на установке выпарки (III контур),

кристаллизация и отделение кристаллов натриевой селитры;

- сушка нитрита натрия, натриевой селитры и транспортирование готовой про-

дукции на упаковку в мешки.

На рисунках 9.1 и 9.2 представлены схемы производства нитрата натрия и

натриевой селитры.

217

После узла редуцирования аммиак с давлением 2,0-5,0 кПа поступает в смеси-

тель для смешивания с воздухом. Необходимый для окисления аммиака воздух по-

ступает в аппараты очистки воздуха. В суконных рукавных фильтрах, расположенных

в нижней части аппаратов, происходит очистка воздуха от механических примесей

(пыли). Очищенный в фильтрах воздух поступает в смеситель для смешивания с ам-

миаком. После смесителя аммиачно-воздушная смесь с разрежением от 0 до 66 кПа

поступает на всас газодувки, откуда с избыточным давлением не более

30 кПа

(300 мм вод. ст.) подается в подогреватель, где подогревается до температуры не бо-

лее 70 ºС и поступает в картонный фильтр, установленный на верхнем конусе кон-

тактного аппарата. Подогрев АВС осуществляется паром с избыточным давлением не

более 1,0 МПа, подаваемым в межтрубное пространство подогревателя. В картонных

фильтрах аммиачно-воздушная смесь проходит тонкую очистку от остаточных меха-

нических загрязнений и далее на трех платиноидных сетках аммиак окисляется кис-

лородом воздуха в оксид азота.

В контактном аппарате каталитическое окисление аммиака происходит по сле-

дующим реакциям:

4NН3 + 5О2 = 4NО + 6Н2О + 904 кДж;

4NН3 + 3О2 = 2N2 + 6Н2О + 1268,8 кДж.

Первая реакция является основной, вторая ― побочной. Катализатором для

процесса окисления аммиака служит комплект платиноидных сеток. Выход оксида

азота при прочих благоприятных условиях (катализатор, скорость потока газовой

смеси) зависит от соотношения реагентов в исходной газовой смеси, температуры

конверсии. Ведение технологического процесса окисления аммиака по схемам 1П, 2П

осуществляется в двух технологических режимах.

Контактный аппарат состоит из двух усеченных конусов и цилиндрической ча-

сти. Нижний конус футерован огнеупорным кирпичем. Между цилиндрической частью

и нижним конусом аппарата имеется решетка, на которой расположены закрепленные

в кольцах три платиноидные сетки, изготовленные из сплава платины с палладием и

родием.

Процесс окисления аммиака идет при температуре 800-820 °С ― схема 1П

(760-820 °С ― схема 2П). Разрежение PIR-21 в контактном аппарате 50-200 Па. Вы-

ход оксида азота не менее 97% ― схема 1П (не менее 94% ― схема 2П). Полученные

в контактном аппарате нитрозные газы с объемной долей оксидов азота 10-11% по-

ступают в котел-утилизатор.

Котел-утилизатор представляет собой одноходовой теплообменник, межтруб-

ное пространство которого заполнено деаэрированной водой. Нитрозные газы,

пройдя по трубкам котла-утилизатора, охлаждаются до температуры ТI-7 200-

270 °С ― схема 1П (150-250 °С ― схема 2П) и поступают в абсорбционные башни I сту-

пени абсорбции. Охлаждение нитрозных газов до температуры менее 200 ºС нежела-

тельно из-за возможного переокисления газа, что может быть причиной повышенного

выхода нитрата натрия при абсорбции. В межтрубном пространстве получается насы-

щенный водяной пар с избыточным давлением 0,9-1,0 МПа.

220

9.2.2 Абсорбция оксидов азота раствором кальцинированной соды при

атмосферном давлении (I ступень абсорбции) с получением нитрит-

нитратных растворов

Метод получения нитрит-нитратных растворов основан на абсорбции (поглоще-

нии) раствором кальцинированной соды оксидов азота из нитрозного газа. При погло-

щении оксидов азота параллельно протекают следующие реакции:

2NO + O2 ↔ 2NO2;

NO2 + NO ↔ N2O3;

N2O3 + H2O = 2HNO2;

2NО2 + H2O = HNO2 + HNO3;

2HNO2 + Na2СО3 = 2NaNO2 + СО2 + H2O + Q;

2HNO3 + Na2СО3 = 2NaNО3 + СО2 + H2O + Q.

Суммарное уравнение реакции:

Na2СО3 + NO + NO2 = 2NaNО2 + СО2 + Q

Na2СО3 + 2NO2 = NaNО3 + NaNО2+СО2 + Q.

Из приведенных реакций наиболее медленной является взаимодействие окси-

дов азота с водой. Скорость этой реакции определяется скоростью процесса щелоч-

ной абсорбции оксидов азота. Для возможно более полного поглощения оксидов

азота содой необходимо, чтобы содержание NO было эквивалентно содержанию NO2

на всем протяжении процесса абсорбции (NO:NO2 = 1:1). При повышении содержания

NO2 идет образование нитрата натрия.

В зависимости от содержания аммиака в аммиачно-воздушной смеси, темпера-

турного режима в контактном аппарате при работе производства на схемах 1П,2П из-

меняется соотношение NO : NO2 в нитрозном газе. В результате поглощения содовым

раствором оксидов азота из нитрозного газа образуются нитрит-нитратные растворы

с различным соотношением нитрит:нитрат (может быть 5:1 (схема 1П) или 2:1 (схема

2П)).

Массовая концентрация в растворе:

- NaNО2 не менее 250 г/дм³;

- NaNО3 не более 80 г/дм³;

- Na2СО3 2-5 г/дм³;

- общее солесодержание не менее 300 г/дм³(схема 1П).

Массовая концентрация в растворе:

- NaNО2 100-250 г/дм³;

- NaNО3 250-80 г/дм³;

- Na2СО3 2-15 г/дм³;

- общее солесодержание 300-400 г/дм³(схема 2П).

Раствор кальцинированной соды (содовый раствор) из отделения калиевой се-

литры поступает в хранилища. Из хранилищ насосами содовый раствор подается в

напорный бак содового раствора.

Охлажденные нитрозные газы из котла-утилизатора с температурой 200-270 ºС

под вакуумом 50-200 Па подаются в абсорбционную башню I ступени абсорбции. В

коллектор нитрозного газа на входе в башню поступают инверсионные газы из инвер-

сионной колонны. Абсорбционные башни орошаются содовым раствором.

221

Абсорбционная башня представляет собой вертикальный цилиндрический ап-

парат из нержавеющей стали, разделенный глухой перегородкой на абсорбционную

(верхнюю) и кубовую (нижнюю) части, заполняется кольцами Рашига, насадкой «Ин-

талокс». Полнота поглощения оксидов азота зависит от плотности орошения абсорб-

ционной башни.

Абсорбционные башни работают периодически. Уровень раствора в кубовой

части башни должен быть 1000-1400 мм от дна куба. Тепло реакций отводится по-

средством охлаждения циркулирующего раствора до температуры 40-50 ºС оборот-

ной водой.

При достижении массовой концентрации 2-5 г/дм³соды в циркулирующем рас-

творе производится выдача готового нитрит-нитратного раствора в сборник раствора.

Нитрозные газы из абсорбционной башни поступают на II ступень абсорбции

для поглощения остаточных оксидов азота.

9.2.3 Сжатие нитрозных газов, абсорбция остаточных оксидов азота

раствором кальцинированной соды при избыточном давлении 0,32 МПа

(II ступень абсорбции)

Нитрозные газы после I ступени абсорбции с температурой 30-50 ºС, объемной

долей оксидов азота не более 1% освобождаются от капель раствора, уносимых с

потоком газа из башен, в промывателе нитрозных газов и поступают на всас нагнета-

теля. Промыватель нитрозных газов представляет собой вертикальный цилиндриче-

ский аппарат с двумя промывными тарелками и жалюзийным каплеотбойником. На

орошение тарелок промывателя подается конденсат сокового пара с объемным рас-

ходом

6-10 м³/ч. Загрязненный конденсат из нижней части промывателя сливается через

гидрозатвор, поддерживающий уровень в промывателе, в сборник и далее использу-

ется для приготовления содового раствора.

В трубопровод нитрозного газа на всас нагнетателя подается добавочный воз-

дух из атмосферы для окисления нитрозных газов, поддержания разрежения нитроз-

ных газов 5-25 кПа. Нагнетатель (компрессор) предназначен для создания разреже-

ния в контактных аппаратах и абсорбционных башнях I ступени абсорбции, сжатия

нитрозного газа и подачи его на дальнейшую очистку.

Окисленные нитрозные газы сжимаются в нагнетателе до давления

0,27-

0,32 МПа и с температурой 200- 280 ^оС поступают в межтрубное пространство подо-

гревателя нитрозных газов, охлаждаются до температуры 90-120 ^оС и поступают в

абсорбционную колонну II ступени абсорбции. В трубное пространство подогревателя

противотоком поступают хвостовые нитрозные газы из промывателя.

На II ступени абсорбции производится очистка нитрозных газов от остаточных

оксидов азота.

Орошение абсорбционной колонны производится циркулирующим содовым

раствором с температурой 40-80 °С. Для обеспечения наибольшей скорости погло-

щения оксидов азота массовая концентрация соды должна быть 40-60 г/дм³.

222

Хвостовые нитрозные газы после абсорбционной колонны с объемной долей

оксидов азота не более 0,3% освобождаются от капель раствора в промывателе, по-

догреваются до температуры 180-250 ^оС и поступают в смеситель на установку ката-

литической очистки.

9.2.4 Каталитическая очистка хвостовых нитрозных газов

Каталитическая очистка хвостовых газов от оксидов азота основана на их вос-

становлении до молекулярного азота. В качестве восстановителя применяется ам-

миак.

Жидкий аммиак с давлением 1,0-1,6 МПа поступает в испаритель. Испаритель

жидкого аммиака совмещен с подогревателем и предназначен для испарения жидкого

аммиака и подогрева газообразного аммиака до температуры 100-120 ºС за счет

тепла конденсации пара, поступающего в рубашку испарителя и змеевик подогрева-

теля.

Подогретый газообразный аммиак поступает в смеситель, смешивается с хво-

стовым нитрозным газом в соотношении (NO + NO2):NН3 = 1:1,2 и направляется в ре-

акторы каталитической очистки, работающие параллельно. Процесс каталитического

восстановления оксидов азота протекает на алюмо-ванадиевом катализаторе (АВК,

АОК) при температуре 180-290 °С.

Разложение оксидов азота аммиаком в реакторе протекает по следующим ре-

акциям:

6NO + 4NH3 = 5N2 + 6Н2О + 1810,6 кДж;

6NO2 + 8NH3 = 7N2 + 12H2O + 2734 кДж.

Избыточный аммиак реагирует с кислородом по реакции:

4NН3 + 3О2 = 2N2 + 6H2O + 1268,8 кДж,

но эта реакция протекает медленно, поэтому процесс очистки считается селектив-

ным.

Очищенные хвостовые газы с температурой 200-290 °С после реакторов

направляются в турбодетандер нагнетателя для рекуперации тепла и повышенного

давления, после чего с температурой 90-130 °С выбрасываются через высотную вы-

хлопную трубу высотой 180 м в атмосферу.

9.2.5 Упаривание нитрит-нитратных растворов на двухконтурной

установке выпарки (I контур, II контур), кристаллизация и отделение

кристаллов нитрита натрия

9.2.5.1 Первый контур выпарки и кристаллизации

Первый контур предназначен для получения кристаллического нитрита натрия

и выдачи его на сушку.

Нитрит-нитратный раствор (нитритные щелока) из сборника стадии абсорбции

подается в хранилище нефильтрованного раствора. Хранилище раствора нитрита

натрия вместимостью 270 м³снабжено змеевиком для подогрева раствора в холод-

ное время года. В змеевик подается насыщенный пар с избыточным давлением 0,4-

0,6 МПа.

223

Из хранилища раствор подается в подогреватель, подогревается до темпера-

туры 85-95 ºС насыщенным паром с давлением 0,5-0,6 МПа, поступающим в

межтрубное пространство подогревателя. Из подогревателя раствор поступает на

фильтр-пресс, где очищается от механических примесей (шлама). Осадок заполняет

рамное пространство, а фильтрат по исходящему каналу выводится из фильтр-пресса

и поступает в емкость исходного раствора I контура.

В емкость исходного раствора I контура подаются маточный раствор после цен-

трифуг I контура и кристаллический нитрит натрия после центрифуг II контура. Рас-

твор после емкости подогревается до температуры 110-115 ºС и поступает в первый

корпус выпарной установки. Массовая концентрация NaNO2 в исходном растворе

должна быть 250-450 г/дм³, NaNO3 ― 20-100 г/дм³, Na2CO3 ― не более 10 г/дм³.

В качестве выпарной установки для концентрирования раствора принята трех-

ступенчатая установка, которая состоит из четырех корпусов выпарки (один резерв-

ный), работающих последовательно. Принцип действия трехступенчатой выпарной

установки сводится к многократному использованию греющего пара, поступающего в

первый корпус, способом обогрева каждого последующего корпуса вторичным паром

из предыдущего корпуса.

Для упаривания растворов применяются выпарные аппараты с принудительной

циркуляцией по прямоточной схеме. Выпарной аппарат состоит из выносной греющей

камеры, сепаратора с брызгоотделителем, циркуляционного насоса с электродвига-

телем и циркуляционной трубы. В верхней части греющая камера соединена с сепа-

ратором коленом. Для выпарного аппарата первого корпуса используется насыщен-

ный пар с избыточным давлением 0,4-0,6 МПа, температура раствора в сепараторе

должна быть 140-145 ºС.

За счет гидростатического давления столба жидкости кипение раствора проис-

ходит не в трубках греющей камеры, а в трубе вскипания при выходе раствора из гре-

ющей камеры на входе в сепаратор. Упариваемый раствор, поднимаясь по трубкам

греющей камеры, перегревается и по мере выхода из трубы вскипания в сепаратор,

закипает. Образующаяся парожидкостная эмульсия тангенциально вводится в сепа-

ратор, в котором разделяется на раствор и соковый пар. Соковый пар освобождается

в брызгоотделителе от капель раствора и поступает в качестве теплоносителя в гре-

ющую камеру следующего выпарного аппарата.

Необходимым условием передачи тепла в каждом корпусе выпарки является

наличие полезной разности температур греющего пара и кипящего раствора. Вместе

с этим давление сокового пара в каждом последующем корпусе выпарки должно быть

меньше давления в предыдущем корпусе. Избыточное давление в сепараторе пер-

вого корпуса должно быть 0,17-0,23 МПа, в сепараторе второго корпуса ― 0,01-

0,06 МПа. В сепараторе последнего корпуса поддерживается вакуум 0,04-0,07 МПа.

За счет снижения давления, при переходе от первого корпуса к третьему, температура

кипения раствора в выпарной установке уменьшается, соответственно, раствор, упа-

ривается при более низкой температуре.

Соковый пар из первого корпуса с температурой 130-140 ºС поступает в грею-

щую камеру второго корпуса. За счет тепла перегрева поступающего раствора в се-

параторе второго корпуса образуется пар вторичного вскипания, который в качестве

теплоносителя поступает в греющую камеру третьего корпуса.

224

Концентрированный раствор с температурой 140-145 ºС из первого корпуса по-

ступает во второй корпус. Температура раствора нитрита натрия во втором корпусе

выпарки должна быть 120-140 ºС. Раствор из второго корпуса перетекает в третий

корпус, в котором создается вакуум за счет конденсации сокового пара, образующе-

гося в этом корпусе, в поверхностном конденсаторе. Массовая концентрация солей в

растворе нитрита натрия на выходе из третьего корпуса должна быть 950-1200 г/дм³.

Горячий концентрированный раствор с температурой 90-110 °С из третьего

корпуса поступает в вакуум-кристаллизатор для получения кристаллов нитрита

натрия. Для исключения оседания образующихся кристаллов нитрита натрия на стен-

ках аппарата производится принудительная циркуляция раствора.

Процесс кристаллизации ведется при температуре 50-65 °С. Процесс кристал-

лизации начинается с момента перехода от насыщенного раствора к перенасыще-

нию ― идет образование центров кристаллизации, вокруг которых начинается рост

кристаллов.

Образовавшаяся суспензия нитрита натрия из вакуум-кристаллизатора посту-

пает на центрифуги, горизонтальные двухкаскадные фильтрующего типа с непрерыв-

ной выгрузкой соли. Отфугованная соль нитрита натрия с массовой долей влаги не

более 3% поступает в барабанную сушилку для высушивания.

Маточный раствор после центрифуги откачивается в хранилище маточного рас-

твора и частично в емкость исходного раствора I контура.

Для получения реактивного нитрита натрия согласно ГОСТ 4197-74, натрия азо-

тисто-кислого (пищевая добавка Е250) ТУ 2621-003-67273753-2011 производится про-

мывка слоя соли в центрифуге умягченной водой. При выпуске нитрита натрия несле-

живающегося согласно ТУ 113-03-3-14-89 в нижнюю часть кожуха центрифуги через

форсунку при помощи сжатого воздуха впрыскивается раствор антислеживателя.

9.2.5.2 Второй контур выпарки и кристаллизации

Второй контур предназначен для более полного извлечения нитрита натрия из

маточного раствора I контура ― выделения кристаллического нитрита натрия и вы-

дачи его на растворение или концентрирования нитрит-нитратного раствора при ра-

боте агрегата на схеме 2П.

В качестве выпарной установки для концентрирования раствора принята двух-

ступенчатая установка, которая состоит из четырех корпусов выпарки (одна установка

в работе, другая в резерве). Для упаривания применяются выпарные аппараты по

устройству и принципу действия аналогичные выпарным аппаратам I контура вы-

парки.

Маточный раствор из хранилища подогревается до температуры 110-115 ºС и

поступает в выпарной аппарат.

Насыщенный водяной пар с избыточным давлением 0,4-0,6 МПа поступает в

межтрубное пространство греющей камеры первого корпуса выпарного аппарата.

Упаренный в первом корпусе раствор перетекает во второй корпус. Температура рас-

твора в сепараторе должна быть 90-100 ºС. Избыточное давление в сепараторе пер-

вого корпуса должно быть 0,05-0,12 МПа, в сепараторе второго корпуса поддержива-

ется вакуум 0,04-0,06 МПа. За счет снижения давления температура кипения рас-

225

твора во втором корпусе уменьшается, соответственно, раствор упаривается при бо-

лее низкой температуре. Массовая концентрация солей в растворе нитрита натрия на

выходе из выпарного аппарата должна быть

900-1100 г/дм³(схема 1П),

600-

800 г/дм³(схема 2П).

Из второго корпуса выпарки упаренный раствор поступает в вакуум-кристалли-

затор для получения кристаллов нитрита натрия. Вакуум-кристаллизатор по устрой-

ству и принципу действия аналогичен вакуум-кристаллизатору I контура выпарки. Со-

ковый пар из вакуум-кристаллизатора отводится в поверхностный конденсатор, в ко-

тором при конденсации пара создается вакуум.

Образовавшаяся суспензия из вакуум-кристаллизатора поступает в центрифугу

для отделения кристаллов нитрита натрия от маточного раствора. Отфугованная на

центрифуге соль, содержащая не менее 90% нитрита натрия, поступает в емкость,

растворяется свежими щелоками и подается на I контур выпарки. Маточный раствор

выводится из центрифуги в емкость, откуда подается на II контур выпарки, а также

выводится в сборник для последующей его переработки в инверсионной колонне.

9.2.6 Инверсия раствора нитрита натрия азотной кислотой (полная схема)

с получением раствора натриевой селитры

Раствор натриевой селитры получается:

- окислительной инверсией маточных растворов после центрифуг II, III контуров

выпарки (схема 1П) азотной кислотой;

- окислительной инверсией нитрит-нитратных растворов (схема 2П) азотной

кислотой;

- методом прямой нейтрализации (схема К) азотной кислоты содовым раство-

ром.

Суммарное уравнение реакции:

3NaNO2 + 2НNO3 ↔ 3NaNO3 + 2NO + Н2О - Q.

Азотистая кислота частично окисляется до азотной кислоты, частично распада-

ется на оксид азота и воду. Инверсионные газы, содержащие оксид азота, отдуваются

из инверсионной колонны подогретым воздухом и возвращаются на 1 ступень абсорб-

ции.

Исходный раствор после подогревателей с температурой 80-90 ºС поступает

на верхнюю тарелку инверсионной колонны.

Азотная кислота неконцентрированная поступает на верхнюю тарелку инверси-

онной колонны. Для быстрого и полного окисления нитрита натрия в нитрат натрия

азотная кислота и маточный раствор подаются в колонну в определенном соотноше-

нии из расчета получаемого инвертируемого раствора с избыточной кислотностью не

более 80 г/дм³НNО3. Массовая концентрация NaNО3 на выходе из колонны должна

быть не менее 350 г/дм³, NaNО2 0,03-0,90 г/дм³. Соотношение расходов азотная кис-

лота:маточный раствор поддерживается 0,5:1.

Инверсионная колонна ― вертикальный аппарат с 23 тарелками каскадного

типа. На тарелках инверсионной колонны происходит взаимодействие маточного рас-

твора с азотной кислотой. Тонким слоем раствор последовательно перетекает с од-

ной тарелки на другую в нижнюю часть колонны, благодаря чему достигается быстрое

226

удаление оксидов азота, которые образуются в процессе инверсии. Инвертированный

раствор из колонны стекает в «стакан» донейтрализатора.

Образующиеся в результате инверсии оксиды азота, загрязненные хлористыми

соединениями, отдуваются воздухом.

Инверсионные газы из верхней части инверсионной колонны освобождаются от

капель уносимого из колонны раствора и отводятся в абсорбционную башню, через

ловушку, откуда раствор стекает в «стакан» донейтрализатора.

Донейтрализатор ― вертикальный цилиндрический аппарат, внутри которого

установлен цилиндрический «стакан» меньшего диаметра, с лопастной мешалкой для

постоянного перемешивания раствора. Водородный показатель рН-раствора в доней-

трализаторе должен быть 7,5-8,5 единиц рН. Для нейтрализации избыточной кислоты

в инвертированном растворе в «стакан» донейтрализатора подается содовый рас-

твор.

Нейтрализация избыточной азотной кислоты содовым раствором сопровожда-

ется выделением углекислого газа СО2:

2НNO3 + Na2СО3 = 2NaNO3 + Н2О + СО2 + Q.

Массовая концентрация NaNO3 в растворе натриевой селитры на выходе из до-

нейтрализатора должна быть не менее 350 г/дм³, Na2CO3 ― 0,3-1,4 г/дм³, NaNО2 ―

0,03-0,90 г/дм³.

Раствор натриевой селитры из донейтрализатора откачивается в хранилище.

9.2.7 Упаривание раствора натриевой селитры на установке выпарки

(III контур), кристаллизация и отделение кристаллов натриевой селитры

Третий контур предназначен для получения кристаллической натриевой се-

литры из растворов натриевой селитры, полученных по полной схеме (схема 1П, 2П)

и выдачи ее на сушку.

В качестве выпарной установки для концентрирования раствора принята трех-

ступенчатая установка, которая состоит из четырех корпусов выпарки (один резерв-

ный), работающих последовательно. Схема переработки раствора натриевой се-

литры на III контуре выпарки по аппаратурному оформлению и принципу действия

аналогична схеме переработки нитрита натрия на I контуре.

Раствор натриевой селитры из сборника или хранилища насосом подается на

фильтр-пресс для очистки от механических примесей (шлама). Очищенный раствор

натриевой селитры поступает в выпарной аппарат

Упаривание раствора производится паром давлением 0,4-0,6 МПа. Соковый

пар из сепаратора первого корпуса используется в качестве теплоносителя во втором

корпусе, из второго корпуса ― в третьем. Соковый пар из третьего корпуса поступает

в поверхностный конденсатор, в котором за счет конденсации сокового пара созда-

ется вакуум в сепараторе третьего корпуса. Раствор натриевой селитры упаривается

в выпарных аппаратах до состояния, близкого к насыщению. Из выпарного аппарата

раствор поступает в вакуум-кристаллизатор, в котором раствор охлаждается и пере-

сыщается. Вакуум в кристаллизаторе создается за счет конденсации сокового пара в

поверхностном конденсаторе.

227

Суспензия из кристаллизатора подается на центрифугу. Маточный раствор по-

сле центрифуги поступает в сборник маточного раствора. Отфугованная на центри-

фуге соль натриевой селитры поступает в барабанную сушилку для досушивания.

9.2.8 Сушка кристаллов нитрита натрия и натриевой селитры

9.2.8.1 Сушка нитрита натрия

Нитрит натрия после центрифуг I контура выпарки с массовой долей воды не

более 3% поступает в барабанные сушилки для удаления влаги.

Процесс сушки осуществляется воздухом, подогретым в калорифере до темпе-

ратуры 80-150 ºС насыщенным паром 0,4-0,6 МПа. Воздух нагнетается в сушилку

вентилятором. Барабанная сушилка представляет собой горизонтальный металличе-

ский барабан, вращающийся на роликах с помощью бандажей, который установлен

наклонно в сторону выгрузочной камеры. Барабан приводится во вращение электро-

двигателем через зубчатое зацепление. При вращении барабана соль при помощи

направляющих ребер перемещается и выходит уже высушенная к выгрузочной течке.

Высушенный нитрит натрия элеватором подается на ленточный конвейер и далее в

бункер для последующей упаковки.

Запыленный воздух после сушильного барабана с температурой 70-80 ºС по-

ступает в нижнюю часть промывателя для очистки воздуха от пыли нитрита натрия.

Промыватель ― вертикальный цилиндрический аппарат с двумя тарелками и

сетчатым отбойником. Тарелки орошаются конденсатом сокового пара.

Очищенный от пыли воздух с содержанием нитрита натрия не более 50 мг/м³

выбрасывается в атмосферу.

9.2.8.2 Сушка натриевой селитры

Отфугованная натриевая селитра после центрифуги с массовой долей воды не

более 3% поступает в барабанную сушилку. Сушка осуществляется воздухом, нагре-

тым в калорифере до температуры 80-115 ºС насыщенным паром 0,4-0,6 МПа. Воз-

дух нагнетается в сушильный барабан вентилятором.

Высушенная натриевая селитра элеватором, ленточными конвейерами пода-

ется в бункер для последующей упаковки. Запыленный воздух после сушильного ба-

рабана с температурой 70-80 ºС поступает в нижнюю часть промывателя. Очищен-

ный воздух после промывателя вентилятором выбрасывается в атмосферу с содер-

жанием нитрата натрия не более 50 мг/м³.

228

Описание технологического процесса производства нитрита натрия и натрие-

вой селитры приведено в таблице 9.1, перечень основного оборудования производ-

ства нитрита натрия и натриевой селитры - в таблице 9.2, перечень основного при-

родоохранного оборудования производства нитрита натрия и натриевой селитры - в

таблице 9.3.

Т а б л и ц а 9.1 - Описание технологического процесса производства нитрита

натрия и натриевой селитры

Входной

Стадия тех-

Выходной поток

Основное техно-

Природо-

нологиче-

логическое обору-

охранное

поток

ского про-

Продукты и

Эмис-

дование

оборудо-

цесса

полупродукты

сии

вание

3.1

3.2

Аммиак, воздух

Подготовка

Оксиды азота

Контактные аппа-

и окисле-

раты, фильтры,

ние амми-

газодувки, тепло-

ака

обменное обору-

дование

Оксиды азота,

Абсорбция

Газовая фаза (ок-

Абсорберы,

инверсионные

оксидов

сиды азота), жид-

насосы, емкост-

газы, раствор

азота

кая фаза (раствор

ное, теплообмен-

соды кальцини-

нитрита натрия)

ное оборудова-

рованной, насы-

ние

щенный промыв-

ной раствор

Жидкая фаза

Фильтра-

Жидкая фаза

Фильтр-прессы

Глини-

(раствор нитрита

ция рас-

(раствор нитрита

стый

натрия)

твора нит-

натрия), глини-

шлам

рита

стый шлам

натрия

Жидкая фаза

Выпарива-

Соковый пар, сус-

Теплообменное,

(раствор нитрита

ние и кри-

пензия нитрита

емкостное обору-

натрия), насы-

сталлиза-

натрия

дование, выпар-

щенный промыв-

ция нит-

ные установки,

ной раствор

рита

насосы

натрия

Суспензия нит-

Центрифу-

Кристаллы нит-

Центрифуги

рита натрия

гирование

рита натрия, ма-

нитрита

точный раствор

натрия

Кристаллы нит-

Сушка нит-

Нитрит натрия,

Барабанные су-

рита натрия, воз-

рита

запыленный воз-

шилки, вентиля-

дух

натрия

дух

торы, элеваторы,

транспортеры

Маточный рас-

Инверсия и

Раствор нитрата

Емкостное обо-

твор, азотная

донейтра-

натрия, инверси-

рудование,

кислота, раствор

лизация

онные газы

насосы, инверси-

соды кальцини-

онные колонны,

рованной, воздух

ловушки

229

Продолжение таблицы 9.1

Входной

Стадия тех-

Выходной поток

Основное техно-

Природо-

нологиче-

логическое обору-

охранное

поток

ского про-

Продукты и

Эмис-

дование

оборудо-

цесса

полупродукты

сии

вание

Раствор нитрата

Фильтрация

Раствор нитрата

Фильтр-прессы

Глини-

натрия

раствора

натрия, глини-

стый

нитрата

стый шлам

шлам

натрия

Раствор нитрата

Выпарива-

Суспензия нит-

Теплообменное,

натрия, насы-

ние и кри-

рата натрия, соко-

емкостное обору-

щенный промыв-

сталлиза-

вый пар

дование, выпар-

ной раствор, ма-

ция нит-

ные установки,

точный раствор

рата

насосы

натрия

Суспензия нит-

Центрифу-

Кристаллы нит-

Центрифуги

рата натрия

гирование

рата натрия, ма-

нитрата

точный раствор

натрия

Кристаллы нит-

Сушка нит-

Нитрат нитрия,

Барабанные су-

рата натрия, воз-

рата

запыленный воз-

шилки, вентиля-

дух

натрия

дух

торы, элеваторы,

транспортеры

Газовая фаза

Промывка

Газовая фаза (ок-

Абсорберы,

(оксиды азота),

отходящих

сиды азота),

насосы, емкост-

конденсат соко-

газов аб-

насыщенный про-

ное оборудова-

вого пара

сорбции

мывной раствор

ние

Запыленный воз-

Промывка

Воздух в атмо-

Пыль

Абсорберы,

дух, конденсат

отходящих

сферу, насыщен-

насосы, емкост-

нитрита

сокового пара

газов сушки

ный промывной

ное оборудова-

натрия

нитрита

раствор

ние

натрия

Запыленный воз-

Промывка

Воздух в атмо-

Абсорберы,

Пыль

дух, конденсат

отходящих

сферу, насыщен-

насосы, емкост-

нитрата

сокового пара

газов сушки

ный промывной

натрия

ное оборудова-

нитрата

раствор

ние

натрия

Соковый пар

Конденса-

Конденсат соко-

Теплообменное

ция соко-

вого пара

оборудование,

вого пара

паро-эжекцион-

ные вакуум уста-

новки, емкостное

оборудование,

насосы

Газовая фаза

Каталити-

Воздух в атмо-

Теплообменное

Аммиак,

Реактор

(оксиды азота),

ческая

сферу

оборудование

оксиды

каталити-

аммиак

очистка от-

азота

ческой

ходящих

очистки

газов

230

Т а б л и ц а 9.2 - Основное технологическое оборудование производства нитрита

натрия и натриевой селитры

Существенные характеристики

Наименование оборудования

Назначение оборудования

технологического оборудова-

ния

Емкостное оборудование

Хранение

Объем

Выпарные аппараты

Упаривание

Поверхность теплообмена ―

500 м²

Кристаллизаторы

Охлаждение, кристаллизация

Высота ― 18700 мм,

диаметр сепаратора ― 1600

мм

Барабанные сушилки

Сушка

Диаметр ― 1600 мм,

длина ― 8000 мм,

число оборотов ― 2 об/мин

Промывные колонны (абсор-

Очистка запыленного воздуха

Диаметр ― 2600 мм,

беры)

высота ― 23900 мм

Конденсаторы

Охлаждение, конденсация

Поверхность теплообмена ―

от 200 до 350 м²

Т а б л и ц а 9.3 - Природоохранное оборудование производства нитрита натрия и

натриевой селитры

Существенные характеристики

Наименование оборудования

Назначение оборудования

природоохранного оборудова-

ния

Реактор каталитической

Очистка отходящих газов от ок-

диаметр ― 2200 мм,

очистки

сидов азота

высота ― 3800 мм

9.3 Текущие уровни потребления ресурсов и эмиссии в

окружающую среду

Нормы расходов сырья, материалов и энергоресурсов производства натрие-

вой селитры представлены в таблице 9.4.

Нормы расходов сырья, материалов и энергоресурсов производства нитрата

натрия представлены в таблице 9.5.

Т а б л и ц а 9.4 - Нормы расходов сырья, материалов и энергетических ресурсов

при производстве натриевой селитры

Расход на 1 тонну натриевой се-

Единица измере-

Наименование

литры

ний

минимальное

максимальное

Аммиак

т/т

0,099

Раствор соды (100%) (полная схема)

т/т

0,635

Раствор соды (100%) (короткая схема)

т/т

0,65

Азотная кислота (100%) (полная

т/т

0,479

схема)

Азотная кислота (100%) (короткая

т/т

0,815

схема)

231

Окончание таблицы 9.4

Расход на 1 тонну натриевой се-

Единица измере-

Наименование

литры

ний

минимальное

максимальное

Электроэнергия (полная схема)

кВт·ч/т

330

Электроэнергия (короткая схема)

кВт·ч/т

257

Пар

Гкал/т

2,5

Вода оборотная

тм³/т

0,235

Вода

м³/т

0,6

Т а б л и ц а 9.5 - Нормы расходов сырья, материалов и энергетических ресурсов

при производстве нитрита натрия

Расход на 1 тонну натриевой селитры

Наименование

Единица измерений

минимальное

максимальное

Аммиак

т/т

0,269

Раствор соды (100%)

т/т

0,784

Электроэнергия

кВт·ч/т

334

Пар

Гкал/т

2,7

Вода оборотная

тм³/т

0,265

Вода умегченная

м³/т

1,0

Характеристика выбросов, сбросов и отходов при производстве нитрита

натрия и натриевой селитры приведена в таблицах 9.6-9.8.

Т а б л и ц а 9.6 - Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу при производстве

нитрита натрия и натриевой селитры

Метод

Масса выбросов загрязняющих веществ после

Наименование

очистки, обра-

очистки в расчете на 1 тонну продукции, кг/т

Источники

загрязняю-

ботки, повтор-

выбросов

щего веще-

минимальное

максимальное

среднее

ного использо-

ства

значение

вания

Абсорбцион-

Оксиды азота

Каталитиче-

0,63

3,34

1,03

ная колонна

ская очистка

Аммиак

0,4

0,93

0,64

Сушильный

Натрия нитрит

Мокрый пыле-

барабан

уловитель

0,02

0,26

0,09

(промыватель)

232

Т а б л и ц а 9.7 - Сбросы загрязняющих веществ при производстве нитрита натрия и

натриевой селитры

Источник сброса

Наимено-

Направление

Метод

Показатели сбросов загряз-

вание за-

сбросов

очистки

няющих веществ в расчете

грязняю-

или по-

на 1 тонну нитрита натрия,

щего ве-

вторного

кг/т

щества

использо-

Диапазон

Сред-

вания

нее

Мини-

Макси-

значе-

мальное

маль-

ние

значение

ное

значе-

ние

Вода с торцевых уплот-

Натрий Промливне-

0,46

3,09

1,8

нений циркуляционных

Нитрат-

вая канализ.

0,63

7,99

4,31

насосов выпарных ап-

анион

Сброс в ка-

паратов и кристаллиза-

Хлорид-

нализацион-

торов, из маслохоло-

анион

ную систему

0,42

5,95

5,4

дильников центрифуг,

(хлориды) промканала

конденсат сокового

Нитрит-

0,02

1,35

0,75

пара после промывате-

анион

лей.

Нефте-

0,0008

0,005

0,003

продукты

Сухой

1,5

29,0

15,3

остаток

Т а б л и ц а 9.8 - Отходы производства нитрита натрия и натриевой селитры

Масса образующихся отходов

производства в расчете

Способ ути-

на 1 тонну нитрата натрия и

Класс

Источник

лизации,

нитрита натрия суммарно, кг/т

опас-

образова-

обезврежива-

Наименование

сред-

мини-

ности

ния

ния, разме-

макси-

нее

мальное

щения

мальное

значе-

значение

ние

Отходы фильтрации нит-

Фильтр-

Передача

рит-нитратных щелоков при

пресс

сторонней

производстве нитрита

организации

0,27

1,643

натрия и нитрата натрия

по договору

обезвоженные

Катализатор на основе

Реактор

Передача

алюмосиликата/оксида

сторонней

0,018

0,067

алюминия ванадиевый от-

организации

работанный

по договору

Отходы минеральных ма-

Эксплуата-

сжигание

сел индустриальных

ция обору-

0,042

дования

Отходы минеральных ма-

Эксплуата-

Регенерация

сел турбинных

ция обору-

0,061

дования

233

Раздел 10. Производство карбоната кальция и нитрата

кальция

Вторичными продуктами технологии получения удобрений азотнокислотным

разложением фосфатного сырья, описанной в справочнике НДТ ИТС 2-2019 «Произ-

водство аммиака, минеральных удобрений и неорганических кислот», являются:

- карбонат кальция конверсионный;

- нитрат кальция (аммонизированный раствор, гранулированный продукт).

Производится также водный раствор нитрата кальция. Водный раствор нитрата

кальция применяется как основной компонент в составе реагентов (серии «ELIS») для

очистки промышленных и хозяйственно-бытовых сточных вод путем предотвращения

образования сероводорода и других сульфидов в водопроводно-канализационных се-

тях и очистных сооружениях.

10.1 Производство карбоната кальция

10.1.1 Описание технологического процесса производства карбоната

кальция

Исходным процессом является процесс получения удобрений азотнокислот-

ным разложением фосфатного сырья, описанный в ИТС НДТ 2 «Производство амми-

ака, минеральных удобрений и неорганических кислот». Процесс осуществляется ме-

тодом азотнокислотного разложения апатитового концентрата по реакции:

Са5F(РО4)3 + (10 + х) НNО3 = 3 Н3РО4 + 5 Са(NО3)2 + НF + х НNО3 + 290,0 кДж/моль.

Для получения удобрения с высоким содержанием фосфора в водораствори-

мой форме необходимо удалить от 60 до 85% кальция от общего количества, посту-

пающего с исходным сырьем, что достигается вымораживанием нитрата кальция при

температуре от минус 3 до минус 12 °С.

Кристаллизация ведется в аппаратах периодического или постоянного дей-

ствия, снабженных змеевиками или теплообменными трубками, в которых циркули-

рует хладоагент с температурой от минус 25 до плюс 2 °С. Суспензия из кристаллиза-

торов с выпавшими кристаллами тетрагидрата нитрата кальция Са(NО3)2 · 4 Н2О по-

ступает на фильтры, где твердая фаза Са(NО3)2 · 4 Н2О отделяется от маточного рас-

твора, репульпируется в промывной кислоте, промывается свежей азотной кислотой

, затем поступает в плавильный бак нитрата кальция. Отфильтрованный азотнофос-

форный раствор нейтрализуется аммиаком в две ступени.

Технология получения карбоната кальция состоит из следующих стадий:

- конверсии нитрата кальция (CN);

- приготовления раствора карбоната аммония;

- конверсии нитрата кальция;

- фильтрации карбоната кальция (СаСО3);

- сушки карбоната кальция (СаСО3).

Принципиальная схема производства и описание процесса получения карбоната

кальция (мела) приведены на рисунке 10.1.

234

Рисунок 10.1 ― Принципиальная схема производства карбоната кальция (мела)

Конверсия нитрата кальция (CN)

Конверсия нитрата кальция в аммиачную селитру и карбонат кальция осу-

ществляется в четыре стадии: приготовление раствора карбоната аммония, конвер-

сия нитрата кальция, фильтрация карбоната кальция, сушка карбоната кальция.

Приготовление раствора карбоната аммония проводится в абсорбционной ко-

лонне с насадкой в циркулирующем растворе аммиачной селитры. В колонну пода-

ется газообразный аммиак и углекислый газ в заданном соотношении, в результате

реакции образуется карбонат аммония и выделяется большое количество тепла, ко-

торое снимается в теплообменниках оборотной водой:

2 NН3 + СО2 + Н2О =(NН4)2СО3 + 170847 кДж/кмоль (40775 ккал/кмоль).

Конверсия нитрата кальция осуществляется смешением раствора нитрата

кальция с приготовленным раствором карбоната аммония в реакторе с мешалкой:

Са(NО3)2 · 4 Н2О + (NН4)2СО3 = 2 NН4NО3 + СаСО3 + 4 Н2О + Q.

Суспензия карбоната кальция, образовавшаяся при конверсии, подается на

фильтры, где карбонат кальция отделяется, промывается технологической водой и

направляется на сушку в барабанную сушилку.

Слабый раствор аммиачной селитры, отфильтровывается от карбоната каль-

ция и упаривается в выпарных аппаратах до массовой доли амселитры от 89 до 93%.

Приготовление раствора карбоната аммония

В качестве абсорбирующей жидкости используется 32-60%-ный раствор амми-

ачной селитры.

Для полноты реакции диоксид углерода подается с избытком от 5 до 10% от

стехиометрии. Реакция экзотермична.

235

Принятые технологические параметры и аппаратурное оформление должны

обеспечивать степень абсорбции аммиака 99,8% и диоксида углерода 88%. Для обес-

печения указанной степени абсорбции температура в кубовой части колонны не

должна превышать 60 °С, что достигается снятием тепла реакции из циркулирующего

в абсорбере раствора.

Кроме температуры для создания оптимальных условий процесса абсорбции

необходимо поддерживать давление в колонне (0,06-0,12) МПа. Снижение давления

и повышение температуры выше 60 °С приводит к снижению коэффициента абсорб-

ции. Наряду с верхним температурным пределом 60 °С ограничивается и нижний пре-

дел.

Температура в нижней части не должна быть меньше 25 °С, так как понижение

температуры ведет к отложению карбоната аммония на насадке колонны и в труб-

чатке теплообменников.

На выходе из колонны должен получиться раствор карбоната аммония с соот-

ношением NH3 : CO2 = от 0,8 до 0,9.

Температура и массовая доля аммиака (NH3) и диоксида углерода (СО2) в аб-

сорбционной колонне выбраны таким образом, чтобы обеспечить максимальную рас-

творимость образующегося карбоната аммония и минимальную рециркуляцию.

Аммиак и диоксид углерода абсорбируются циркулирующим раствором амми-

ачной селитры в абсорбционной колонне с образованием карбоната аммония по ре-

акции:

СО2 + 2NH3+ H2О(NH4)2СО3+ Q.

Диоксид углерода из межцеховых коммуникаций поступает через сепаратор на

всас компрессора для дополнительного компримирования с последующим охлажде-

нием в теплообменнике и отделением влаги в сепараторе.

После компрессора диоксид углерода с давлением до 0,20 МПа (2 кгс/см²) че-

рез концевой холодильник и брызгоотделитель с температурой от 35 до 45 °С посту-

пает в абсорбционную колонну.

Газообразный аммиак поступает в абсорбционную колонну из испарителя ам-

миака с давлением от 0,12 до 0,20 МПа (от 1,2 до 2,0 кгс/см²).

Для отвода тепла и полной абсорбции NH3 и СО2, циркулирующий раствор ам-

миачной селитры из абсорбционной колонны насосами подается через систему холо-

дильников. Температура циркулирующего раствора после теплообменников не более

45 °С.

С целью более полного улавливания газов верхняя часть абсорбционной ко-

лонны орошается свежим раствором аммиачной селитры, охлажденным в холодиль-

нике до температуры 45 °С.

Раствор аммиачной селитры, содержащий карбонат аммония, подается в реак-

тор конверсии.

Конверсия нитрата кальция

Раствор нитрата кальция подается в реактор конверсии.

Процесс конверсии нитрата кальция в аммиачную селитру и карбонат кальция

осуществляется при температуре от 55 до 75 °С и атмосферном давлении по реакции:

Са(NО3)2 + (NH4)2СО3 = 2NH4NO3 + CaСО3 + Q.

236

Объем реактора рассчитан на время пребывания реакционной смеси (суспен-

зии) в реакторе до 20 мин, после чего суспензия, состоящая из аммиачной селитры и

кристаллического карбоната кальция, перетекает в емкость для корректировки.

Режим работы реактора конверсии контролируется поддержанием рН от 7,8 до

8,5 и избыточной объемной доли диоксида углерода в растворе амселитры от 0,15 до

0,5%.

Оптимальная температура в реакторе конверсии поддерживается путем регу-

лирования температуры в плавильном баке нитрата кальция подачей S-пара на нагре-

вательные змеевики и температуры раствора карбоната аммония путем подачи охла-

ждающей оборотной воды на холодильник карбоната аммония.

На размер образующихся при конверсии кристаллов СаСО3 оказывают влия-

ние:

- рН в реакторе конверсии;

- массовая доля Р2О5 в растворе аммиачной селитры;

- массовая доля карбоната аммония в растворе АС, подаваемом в реактор;

- температура реакции;

- концентрация раствора нитрата кальция.

Оптимальный размер кристаллов достигается путем проведения реакции кон-

версии при рН 7,9. При увеличении рН конверсионного раствора уменьшается размер

кристаллов, что влечет за собой снижение скорости фильтрации, ухудшение качества

отмывки карбоната кальция от селитры и увеличение потерь аммиака (NH3).

С целью уменьшения растворимости карбоната кальция СаСО3 в растворе ам-

селитры и дальнейшего проскока ионов Са²⁺в продукционный раствор амселитры

необходимо:

- вести процесс конверсии при более низкой температуре около 66 °С;

- поддерживать массовую долю амселитры от 32 до 60% в реакторе конверсии.

- поддерживать рН в реакторе от 7,8 до 8,5.

Фильтрация карбоната кальция (СаСО3)

Суспензия из сосуда для корректировки питательными насосами подается на

ротационные фильтры или карусельные вакуум-фильтры, где происходит отделение

карбоната кальция (СаСО3) от раствора аммиачной селитры.

Фильтрация осуществляется под разрежением, создаваемым вакуумным насо-

сом. Раствор аммиачной селитры отсасывается в сепаратор, из которого поступает в

гидрозатвор фильтра. Постоянный уровень в гидрозатворе поддерживается количе-

ством раствора аммиачной селитры, выдаваемого насосом на фильтры для удаления

мелких частиц.

Воздух и пары из сепаратора поступают в конденсатор, орошаемый охлажден-

ным до 35 °С в холодильнике конденсата технологическим конденсатом, подаваемым

циркуляционным насосом.

Конденсат из конденсатора поступает в гидрозатвор.

Постоянный уровень в гидрозатворе поддерживается выдачей части циркули-

рующего конденсата из насосов в гидрозатвор.

237

Производство твердых и других неорганических химических веществ (ИТС 19-2020) - часть 4