Спосіб регенерації аміаку з фільтрової рідини аміачно-содового виробництва

Реферат: UA 93296 U UA 93296 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до способів регенерації аміаку з фільтрової рідини аміачносодового виробництва і може застосовуватися у хімічній-промисловості, зокрема, у виробництві соди. Відомий спосіб регенерації аміаку з фільтрової рідини аміачно-содового виробництва, який передбачає відгонку діоксиду вуглецю, розкладання хлориду амонію шляхом змішування декарбонізованої фільтрової рідини з вапняним молоком у змішувачі, причому вапняне молоко подають у кількості 75-95 % від стехіометрічно необхідного для розкладу хлориду амонію, кількість вапняного молока, що подається, регулюють за рН, залишок вапняного молока подають до дистилера, де здійснюють відгонку вільного аміаку з суспензії, що утворилася [1]. Недоліком відомого способу є велика витрата вапна і великі енергозатрати на здійснення процесу регенерації. Відомий спосіб регенерації аміаку з фільтрової рідини аміачно-содового виробництва, що включає декарбонізацію фільтрової рідини, розкладання хлориду амонію шляхом змішування фільтрової рідини з вапняним молоком у реакторі-змішувачі при температурі не нижче 94 °C, виділення аміаку в газову фазу [2]. У цьому процесі має місце "гарячий режим" роботи станції дистиляції, коли процес проходить з підвищеним тиском внизу дистилера. Відомо, що "гарячий режим" зменшує утворення інкрустації в апаратах і підвищує термін роботи апарата. Однак, недоліком способу є велика витрата пари для підтримання підвищеного тиску. Відомий спосіб регенерації аміаку з фільтрової рідини аміачно-содового виробництва [3], здійснюваний на елементах дистиляції, що передбачає відгонку діоксиду вуглецю, розклад хлориду амонію шляхом додавання до декарбонізованої фільтрової рідини вапняного молока у дві стадії на першій - в кількості, недостатній по стехіометрії, на другій - за стехіометрії, відгонку вільного аміаку парою, в якому попередньо розділяють потік вапняного молока на грубодисперсне молоко і просвітлене, на одному з елементів дистиляції розклад хлориду амонію здійснюють спочатку грубодисперсним молоком, а потім просвітленим молоком, а на залишку елементів дистиляції - просвітленим вапняним молоком. Цей спосіб дозволяє знизити кількість вапна, проте до недоліків можна віднести складність схеми розділення, збільшення часу перебування реагентів для більш активного використання малоактивної частини вапна та зняття пересичення за сульфатами, що призводить до збільшення реакційної зони та часу проведення процесу. Відомий спосіб [4] регенерації аміаку з фільтрової рідини аміачно-содового виробництва, що включає декарбонізацію фільтрової рідини, розкладання хлориду амонію шляхом змішування фільтрової рідини з вапняним молоком в реакторі-змішувачі при температурі не нижче 94 °C, відгонку вільного аміаку в газову фазу парою, в якому змішування декарбонізованої фільтрової рідини та вапняного молока ведуть під тиском більше рівноважного без виділення аміаку в газову фазу, а випаровування аміаку відбувається в апараті-розширювачі після реакторазмішувача внаслідок зниження тиску нижче рівноважного. Недоліком цього способу є проведення процесу під тиском в реакторі змішувачі без виділення аміаку в газову фазу, що ускладнює процес та зменшує швидкість розкладання хлориду амонію за рахунок неможливості відведення продуктів реакції. В наслідок цього, необхідно підвищення часу перебування реагентів в апараті-розширювачі після реакторазмішувача. Як найближчий аналог вибрано спосіб регенерації аміаку з фільтрової рідини аміачносодового виробництва [5], що включає декарбонізацію фільтрової рідини, розкладання хлориду амонію шляхом зміщення фільтрової рідини з вапняним молоком в додатковому реакторізмішувачі при температурі не нижче за 94 °C і тиску вище за рівноважний, відгонку вільного аміаку парою; згідно винаходу спочатку змішують декарбонізовану фільтрову рідину з частиною вапняного молока, еквівалентною іону сульфату, що надходить з декарбонізованою фільтровою рідиною, а потім з рештою частини за стехіометрією. Цей спосіб забезпечує збільшення пробігу роботи апаратів дистиляції без додаткових енерговитрат, проте до недоліків можна віднести необхідність перебування реагентів в реакторі-змішувачі протягом тривалого часу (30-60 хвилин), що обумовлює розміри відповідних апаратів. Суттєвим недоліком усіх зазначених способів регенерації аміаку з фільтрової рідини аміачно-содового виробництва є необхідність проведення процесу протягом 30-60 хвилин для більш повного використання малоактивного вапна та зняття пересичення за сульфатами, що обумовлює збільшення габаритів устаткування. В основу запропонованого способу поставлено задачу створити спосіб регенерації аміаку з фільтрової рідини аміачно-содового виробництва, який має забезпечити зниження витрат вапна 1 UA 93296 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 за рахунок більш повного використання малоактивної частини СаО, забезпечити збільшення терміну роботи апаратів дистиляції без чисток, а також зменшення часу перебування реагентів у реакторі-змішувачі до 5-10 хвилин, що дозволить зменшити реакційну зону та габарити реактора-змішувача. Поставлена задача вирішується в способі регенерації аміаку з фільтрової рідини аміачносодового виробництва, що включає декарбонізацію фільтрової рідини, розкладання хлориду амонію шляхом змішування фільтрової рідини з вапняним молоком у реакторі-змішувачі при температурі не нижче за 94 °C, відгонку вільного аміаку в газову фазу парою, який полягає в тому, що вапняне молоко у надлишку за стехіометрією та фільтрову рідину подають у реакторзмішувач, який складається з зон випаровування аміаку у нижній частині та змішування у верхній, за допомогою струменевого парорідинного інжектора; проводять процес протягом терміну, необхідного для розкладання хлориду амонію, а після реактора розділяють суспензію на тверду і рідку фази. Спосіб, що заявляється, пояснюється кресленням, на якому подано схему регенерації аміаку з фільтрової рідини аміачно-содового виробництва. Схема включає в себе конденсатор дистиляції 1, теплообмінник дистиляції 2, дистилер 3, парорідинний інжектор 4, реактор-змішувач 5, апарат розділення твердої та рідкої фаз, як такий можна використати, наприклад, гідроциклон 6 або інший апарат розділення твердої та рідкої фаз, випарник 7. Спосіб здійснюється таким чином (див. креслення). Фільтрова рідина з температурою 30 °C надходить до конденсатора дистиляції 7. Протитечією надходить парогазовий потік з розташованого нижче апарата. Потім фільтрова рідина рухається через теплообмінник дистиляції 2, де відбувається її подальший нагрів парогазовою сумішшю і розкладання бікарбонатів натрію та амонію, що містяться в ній. При 3 цьому діоксид вуглецю відганяється до концентрації в рідині не більше 1 н.д. (0,05 моль/дм ). Після теплообмінника дистиляції 2 гаряча декарбонізована рідина надходить до парорідинного інжектора 4, де відбувається інжекція гострою водяною парою вапняного молока та рідини теплообмінника дистиляції. Додатковим джерелом водяної пари може для інжекції суспензії бути парогазова суміш з випарника 7. Використання струменевого підігріву призводить до підвищення температури суміші до 110-120 °C та з одночасним введенням кристалічної підкладки сприяє зняттю пересичення за сульфатами. Крім того, інжектор виконує роль змішувача з відносно малим часом перебування реагентів та кавітаційним режимом, а також мінімальним коефіцієнтом повздовжнього (зворотного) переносу. Ці умови змішування сприятливі для розчинення та реакції малоактивного вапна, а також швидкість реакції з хлоридом амонію в цих умовах найбільша, за рахунок відсутності продуктів реакції. Таким чином, інжектор одночасно виконує роль реактора ідеального витіснення, в якому одночасно з підвищенням температури і проведення реакції збільшується тиск, який різко падає під час впорскування суміші в верхню частину реактора-змішувача 5, що призводить до скипання суміші та виділення аміаку в газову фазу. Наявність неконденсованого водяного пару, який виділяється в змішувачі 5 після інжекції, сприяє інтенсифікації відгонки аміаку, що зменшую концентрацію продуктів реакції та підвищує її швидкість. В нижній частині реактора-змішувача, в якій встановлено рамну мішалку, завершується процес розкладання хлориду амонію, який триває близько 5-10 хвилин. Для підвищення ступеня використання малоактивного вапна з одночасним зменшення часу перебування необхідно створити такі умови, за яких тривалість перебування у змішувачі твердої частини вапняного молока, яка містить саме малоактивну частину, буде максимальна, а рідкої фази - в якій накопичуються продукти реакції - мінімальна. Для цього пропонується суспензію з реактора змішувача розділяти на тверду і рідку фази, наприклад в гідроциклоні 6. Рідка фаза для остаточної відгонки аміаку надходить до дистилера 3, куди подають гостру пару, після чого суспензія скидається в шламонакопичувач. Тверда фаза, яка містить надлишкове та малоактивне вапно, карбонати та сульфати кальцію, а також нерозчинні домішки (пісок, силікати) повертається в реактор-змішувач разом з вапняним молоком через інжектор для повторного проведення реакції. Використання повторних циклів потоку твердої фази дозволяє використовувати разом з вапняним молоком для розкладання хлориду амонію і економії вапна також карбонат кальцію різного походження, який циркулюватиме до повної взаємодії з хлоридом амонію за реакцією: СаСО3+2NH4Cl→СаСl2+2NH3+СО2+H2O. Нерозчинні тверді частинки також відіграють роль центрів кристалізації і сприяють зняттю пересичення за сульфатами. У міру циркуляції твердої фази крізь реактор-змішувач з часом 2 UA 93296 U 5 10 15 20 25 збільшується вміст інертних твердих домішок, які періодично скидають після гідроциклона в шламонакопичувач. Техніко-економічні переваги способу, що заявляється, у порівнянні з найближчим аналогом полягають у наступному: - збільшується ступінь використання малоактивної частини вапняного молока за рахунок його циркуляції і багаторазового повернення на початкову стадію процесу; - збільшується економія вапна, за рахунок більш повного використання малоактивної частини вапняного молока і карбонату кальцію, який міститься в ньому в наслідок недопалу; - зменшуються тривалість процесу розкладання хлориду амонію до 5-10 хвилин за рахунок інтенсифікації процесу зняття пересичення за сульфатами і збільшення ступеня використання малоактивного вапна, що свідчить про можливість зменшення габаритів змішувача та економії енергоресурсів; - зменшуються кількість пари, яка витрачається в дистиляційній колоні, за рахунок часткового відгону аміаку з реактора-змішувача парою, затраченою на інжекцію суспензії; - використання інжектора як реактора ідеального витіснення та його роботи в кавітаційному режимі сприяє підвищенню швидкості реакції хлориду амонію з вапняним молоком та зменшенню інкрустацій дистилера, за рахунок проведення процесу за підвищеної температури в присутності центрів кристалізації. Джерела інформації: 1. Патент Франції № 2290397, МПК C01D 7/18, опубл. 1976 p. 2. Микулин Г.И., Поляков И.К. Дистилляция в производстве соды. - Л., 1956. - С. 47. 3. Патент України № 55437 МПК C01D 7/18, заявл. 13.07.99, опубл. 15.04.2003, Бюл. № 4, 2003 р. 4. Патент України № 67941 МПК C01D 7/18, заявл. 23.06.2003, опубл. 15.03.2006, Бюл. № 3, 2006 р. 5. Патент Росії № 2389686 МПК C01D 7/18, заявл. 03.07.2007, опубл. 20.05.2010. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 Спосіб регенерації аміаку з фільтрової рідини аміачно-содового виробництва, що включає декарбонізацію фільтрової рідини, розкладання хлориду амонію шляхом змішування фільтрової рідини з вапняним молоком в реакторі-змішувачі, відгонку вільного аміаку в газову фазу парою, який відрізняється тим, що змішування декарбонізованої фільтрової рідини та вапняного молока здійснюють парорідинним інжектором, встановленим перед штуцером у верхній частині реактора-змішувача, а з суспензії після змішувача виділяють тверду фазу малоактивного вапна, яку повертають у реактор-змішувач. 3 UA 93296 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4