WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 | 16 |   ...   | 17 |

Однако на американских заводах предпочитают устанавливать для сжигания щелоков на магниевом основании специальные котельные агрегаты типа БВ (Бабкок-Вилькокс). Агрегат БВ (рис. 3.9) представляет собой экранированный двухбарабанный паровой котел, к которому пристроена неэкранированная выносная топка с 12-14 форсунками для щелока, расположенными друг против друга на боковых стенках. Щелок, предварительно подогретый НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ до 130 °С, разбрызгивается паром под давлением 0,4 МПа (4 кгс/см2); паровое распыление предотвращает спекание щелока. Форсунки имеют цепной привод и поворачиваются на угол около 90° вокруг вертикальной и горизонтальной осей, разбрызгивая щелок по стенкам и поду топки. Капли щелока подсушиваются в полете, а на стенках топки быстро обугливаются; обугленный огарок падает на наклонный под и сгорает, оставляя легкую золу, уносимую газами.

Воздух для горения, подогретый в воздушном экономайзере до 350400 °С, делится на две части: 60-80 % от общего количества составляет первичный воздух, который вдувается через ряд сопел в боковой и задней стенках топки: 20-40 % воздуха образуют вторичный воздух, который вводится выше уровня огарка на стенках. Это дает возможность создавать две зоны горения: первичную, восстановительную, зону с температурой 1300-1400 °С и вторичную, окислительную, с температурой около 1000 °С на выходе из топки. Вторичная зона охлаждается экранами.

Запыленные газы из топки поступают под паровой котел, омывают кипятильные трубы и трубы пароперегревателя и через воздушный и водяной экономайзеры попадают в хвостовую часть агрегата. Котел вырабатывает пар давлением 6-6,5 МПа (60-65 кгс/см2) с температурой перегрева 450 °С, используемый в паровых турбинах; отборный пар или пар противодавления от турбин направляется на технологические цели. Температура газов перед воздухоподогревателем составляет около 500 °С, перед водяным экономайзером 400 °С, после него 150 °С.

Зола имеет насыпную плотность от 50 до 150 кг/м3; содержание угля в золе не превышает 5%. Для очистки от налипающей золы трубки котла и пароперегревателя раз в смену обдуваются паром с помощью выдвижных автоматических сажеобдувателей. Воздухоподогреватель и экономайзер промываются водой или очищаются с помощью металлической дроби.

3.6.1. Регенерация окиси магния и серы из дымовых газов Основным продуктом, который содержится в золе от сжигания магниевых щелоков, является окись магния; это означает, что почти вся сера уходит с газами в виде SO2. Расчет изобарно-изотермических потенциалов в интервале температур 600-1400 °С [2], показывает, что образование сульфита магния как промежуточного продукта термодинамически маловероятно. Сульфид магния, взаимодействуя с парами воды, будет переходить в окись магния.

При температуре 1000 °С будет преобладать восстановление сульфата магния через газовую фазу, по реакции с СО. Равновесие реакций при 1000 °С сильно сдвинуто в сторону образования MgO и SO2. Дальнейшее повышение температуры и переход в окислительную среду усиливают разложение сульфата НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ магния и способствуют получению чистой окиси магния. В газовой фазе исчезают СО, H2S и S2, и увеличивается концентрация СO2, SO2 и O2. Окисление серы до серного ангидрида незначительно, так как в окислительной зоне газы находятся в течение очень короткого времени. Термодинамические расчеты подтверждает фазовая диаграмма (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Фазовая диаграмма процесса сжигания сульфитного щелока на магниевом основании:

1 - адиабатическое сжигание при полном сгорании; 2 - линия раздела между окислительной и восстановительной средами На рис. 3.10 видно, что если вести сжигание щелока в окислительной среде при температуре 800 °С и ниже, будет получаться только сульфат магния. При температуре выше 900 °С сульфат магния разлагается на окись магния и SO2. При сжигании в восстановительной среде в присутствии избытка углерода образуется сульфид магния, который, однако, взаимодействуя с парами воды, превращается в окись магния и сероводород. В области температур выше 1000 °С сульфит и карбонат магния также практически полностью разлагаются до окиси магния и двуокиси серы. Однако надо иметь в виду, что при чрезмерном повышении температуры - до 1500 °С и выше - окись магния обжигается намертво: частицы ее покрываются оплавленной коркой, и такая магнезия очень трудно гасится водой и плохо реагирует с кислотами.

Полнота превращения сульфата магния в окись магния оценивается степенью восстановления, определяемой из соотношения MgO, MgO + MgSO НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ в котором количества соединений выражены в эквивалентных единицах. При сжигании щелоков в агрегатах типа БВ степень восстановления составляет 93-95 %. В виде SO2 с газами уходит 90-95 % серы от ее содержания в щелоке.

Для улавливания MgO и SO2 из дымовых газов применяются различные устройства в хвостовой части регенерационных котельных агрегатов: мультициклоны, насадочные башни, сухие и мокрые электрофильтры, скрубберы Вентури. Трудность абсорбции SO2 в поглотительных аппаратах состоит в том, что концентрация его в газах не превышает 1-1,5 %.

Схема регенерации MgO и S по способу БВ представлена на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Схема регенерации окиси магния и серы по способу БВ:

1 - сборник отработанного щелока; 2 - выпарная станция; 3 - бак упаренного щелока; 4 - регенерационный агрегат БВ; 5 - воздухоподогреватель; 6 - экономайзер; 7 - мультициклон; 8 - скрубберы Вентури; 9 - абсорбер; 10 - фильтр; 11- сборник раствора бисульфита; 12 - сборник водного раствора SO2; 13 - сборник моносульфитного раствора; 14 - абсорбер; 15 - компрессор;



16 - скруббер; 17 - циклоны; 18 – колчеданная печь с кипящим слоем; 19 - фильтр для промывки MgO; 20 – сборник MgO; 21 - мешалки-гасители; 22 - охлаждающий скруббер Вентури Дымовые газы после экономайзера с температурой 160 °С, содержащие около 1 % SO2, поступают в мультициклон. Уловленная зола вместе с золой из зольников парового котла гасится водой, полученная суспензия Mg(OH) НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ фильтруется через суконный фильтр для отделения балластных растворимых солей (сульфатов, хлоридов и др.). Осадок гидроокиси магния передается для завершения гашения в мешалки, где поддерживается температура около 90 °С. Готовая суспензия используется для улавливания SO2 в батарее из четырех скрубберов Вентури, снабженных циркуляционными насосами. Первый скруббер служит для охлаждения газов водой; часть полученной кислой воды подается в третий скруббер для регулирования рН сульфитбисульфитного раствора. Суспензия гидроокиси магния поступает в четвертый и частично третий скрубберы; таким образом, соблюдается противоток суспензии и газов. Газы, охлажденные в поглотительной системе до 60 °С, из последнего скруббера выпускаются в дымовую трубу. Сульфитбисульфитный раствор, приготовленный из регенерированных химикатов, отбирается из второго скруббера, укрепляется в насадочном абсорбере свежим SO2 из кислотного отдела; готовый бисульфитный раствор направляют на варку целлюлозы.

Потери магния в системе регенерации возмещаются добавкой свежего сульфата магния в щелок перед выпаркой. Сульфат магния достаточно хорошо растворяется в щелоке и не вызывает накипеобразования. На других заводах для возмещения потерь добавляют свежую окись магния в мешалки для гашения. Потери серы можно возмещать не только сжиганием серы или колчедана в кислотном отделе, но и добавлением свежей расплавленной серы в топку регенерационного агрегата вместе со сгущенным щелоком.

Степень улавливания серы в описанной поглотительной системе составляет 90-95 % от ее содержания в газах. Отработанные газы уносят в атмосферу всего 0,05-0,1% SO2. Степень регенерации окиси магния, по отношению к ее количеству в варочной кислоте, может составлять 80-85 %, серы – 75-80 %. Расходы свежих химикатов на потоке бисульфитной целлюлозы составляют: 15-18 кг 90 %-й окиси магния и 25-30 кг серы на 1 т целлюлозы. На потоке сульфитной вискозной целлюлозы удельные расходы, естественно, меньше: 10-12 кг окиси магния и 20-24 кг серы на 1 т целлюлозы.

По американским данным, расходы окиси магния на заводах, работающих по системе регенерации БВ, колеблются от 15 до 25 кг на 1 т целлюлозы (нормального выхода), а серы – от 27 до 52 кг.

Основным затруднением в работе установок типа БВ является образование осадков в абсорберах Вентури. Осадок, накапливающийся во втором скруббере, состоит из чистого моносульфита магния, в третьем и четвертом – из смеси моносульфитов магния и кальция. Трудность заключается в том, что низкая температура и повышенный рН, благоприятствующие более полному улавливанию SO2 из газов в скрубберах, в то же время благоприятствуют НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ кристаллизации моносульфита. Поэтому требуется точное регулирование рН и содержания МgSОз в скрубберном растворе.

На заводах, расположенных на Тихоокеанском побережье США и пользующихся морской водой, большое внимание обращается на отделение хлоридов, вызывающих заметную коррозию оборудования. С этой целью кислая вода из первого скруббера Вентури, содержащая некоторое количество бисульфита магния и основное количество хлоридов, уловленных в виде хлористого водорода из дымовых газов, смешивается с гидроокисью магния в так называемом осадительном реакторе, и полученная суспензия моносульфита магния разделяется на фильтре. Фильтрат, содержащий хлориды, спускается в море, а осадок моносульфита снова превращается в суспензию, направляемую в скрубберы Вентури для улавливания SO2.

Рис. 3.12. Схема регенерации окиси магния и серы на заводе «Вейтсилуото»:

1 - укрепляющий скруббер; 2 - скруббер первой ступени; 3 - скруббер второй ступени; 4 - вытяжная труба; 5 - теплообменники На финском заводе Вейтсилуото для улавливания окиси магния и SOиз дымовых газов применена более простая установка (рис. 3.12), состоящая из двух скрубберов Вентури. Предварительное улавливание золы в мультициклоне или электрофильтре здесь отсутствует. Дымовые газы с температурой 260 °С после экономайзера поступают непосредственно в первый скруббер, где одновременно происходят охлаждение газов до температуры 70°С и НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ улавливание окиси магния циркулирующим раствором, ее гашение и поглощение SO2 из газов. Скрубберы имеют по два циркуляционных насоса: один подает раствор в трубу Вентури, другой - на орошение каплеотделителя. В скруббере первой ступени поглощается около 75 % SO2, содержащегося в газах, в скруббере второй ступени - еще 75 % от оставшегося количества SO2;

общий коэффициент поглощения, таким образом, составляет 93 %. Суспензия, циркулирующая в скруббере второй ступени, охлаждается холодной водой в теплообменниках, что улучшает поглощение SO2. Сульфитбисульфитный раствор из первого скруббера передается на укрепление в дополнительный скруббер Вентури меньших размеров, куда поступает свежий S02 из кислотного отдела. Свежая гидроокись магния (содержащая минимальное количество хлоридов) добавляется в циркуляционные системы всех скрубберов в зависимости от рН. Нормальной величиной рН считается: во втором скруббере 5,7, в первом 5,0 и в дополнительном 4,5. В сборнике первой ступени раствор содержит 4,2 % всего SO2, из них 3,2 % связанный; в сборнике второй ступени - 2,2 % всего SO2, из них 1,6 % связанный.





В табл. 3.10 показаны общие балансы окиси магния и серы с распределением потерь по заводу.

Таблица 3.Общие балансы MgO и S по предприятию Распределение прихода и расхода Окись магния, % Сера, % В варочной кислоте 100 Потери (по стадиям):

варка целлюлозы 1 промывка целлюлозы 11 выпарка щелоков 2 регенерация химикатов 6 Итого потерь 20 Общая степень регенерации 80 3.6.2. Материальный баланс магнийрегенерационного котла (МРК) Упаренный щелок с содержанием сухих веществ 56 % из баков насосами подается на теплообменники.

Подогретый щелок поступает в МРК. В результате процесса сжигания образуется дымовой газ и перегретый водяной пар. Солесодержание перегретого водяного пара в пересчете на Na+ - не более 100 мкг/кг, давление пара 4,0 МПа, температура 400 °С. Перегретый водяной пар с МРК поступает на редукционно-охладительную установку. Дымовой газ содержит сернистый ангидрид и золу, основная составная часть которой - окись магния (75-90 %).

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Сернистый ангидрид и окись магния являются исходными веществами для получения бисульфитного раствора.

Основная реакция термического разложения лигносульфонатов протекает подобно реакции разложения сульфата магния в присутствии углерода и кислорода воздуха:

2MgSO4 + 2С + О2 = 2MgO + 2SO2 + 2СО2.

Помимо основной реакции образования химикатов, протекают реакции разложения и горения органической части щелока и другие побочные реакции, которые будут рассмотрены далее.

Основная очистка дымового газа от летучей золы происходит в четырех циклонах, работающих параллельно.

Дымовой газ, очищенный от золы, дымососом подается в абсорбционную установку, а зола поступает в баки разводки оксида магния. Из баков разводки суспензия оксида магния насосами подается в баки гидратации.

Суспензия гидроокиси магния насосами подается в бак запаса Mg(OH)2.

Поглотительная система абсорбции состоит из четырех ступеней. В каждую ступень входят абсорбер Вентури, емкость для сбора циркулирующего раствора (суспензии) и насос, обеспечивающий орошение абсорбера Вентури.

На первой ступени абсорбции предусмотрены кожухотрубчатые теплообменники для охлаждения циркулирующего раствора.

Дымовой газ последовательно проходит все ступени абсорбции. На первой ступени происходит лишь охлаждение дымового газа, а приготовление бисульфитного раствора - на трех последующих ступенях. Для поглощения SO2 подается гидроокись магния из баков запаса. Жидкостный поток движется навстречу газовому потоку, перетекая из емкости в емкость.

В результате взаимодействия между SO2, содержащимся в газовой фазе, и Mg(OH)2 или MgSO3, присутствующими в жидкой фазе, образуется бисульфит магния:

SO2 + Н2О = Н2О SO2, Mg(OH)2 + Н2О SO2 = MgSO3 + 2Н2О, MgSO3 + Н2О SO2 = Mg(HSO3)2.

Готовый бисульфитный раствор отбирается с первой ступени поглотительной установки и насосами подается в баки-отстойники.

Дымовой газ, очищенный от сернистого ангидрида на поглотительной установке, проходит каплеуловитель, а затем вентилятором нагнетается в дымовую трубу и выбрасывается в атмосферу.

НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ Пример расчета материальног о баланса маг нийрег енерационног о котла Производительность целлюлозного завода составляет 350 т в.с.ц./сут.

Щелок поступает на магнийрегенерационный котел (МРК) с концентрацией 56 %, плотностью не менее 1,32 г/см3.

Согласно материальному балансу промывки, с крепким щелоком отбирается 659,7 кг/т в.с.ц. органических веществ. Как следует из справочных данных [3], состав сухого остатка в сжигаемом щелоке составляет: 68-80 % - органических веществ и 20-32 % - минеральных веществ. Учитывая опыт работы Светлогорского ЦКК, примем, что в сухом остатке сжигаемого щелока содержится: 75% органических веществ и 25% минеральных веществ.

Таким образом, содержание всего сухого остатка в щелоке составит:

659,7 = 879,7 кг/т в.с.ц.

Материальный баланс МРК рассчитан на 1 т в.с.ц.

Состав сухого остатка примем следующим (табл. 3.11):

Таблица 3.Состав сухого остатка Компонент % кг / т в. с. ц.

Органическая часть Углерод С 32,5 285,Водород Н 4,8 42,Кислород О 30,5 268,Сера органическая S 5,1 44,Азот N 2,1 18,Итого органических веществ 75 659,Минеральная часть MgSO4 16,3 MgCO3 6,2 Mg(HSO3)2 2,0 17,MgS 0,5 4,Итого минеральных веществ 25 Всего 100 879,Содержание всего MgO в упаренном щелоке составит:

40,3 40,3 40,3 40,143 + 55 +17,6 + 4,4 = 81,2 кг, 120,3 84,3 186,3 56, НАУЧНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ЦЕНТР САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА РАСТИТЕЛЬНЫХ ПОЛИМЕРОВ где 40,3 - молекулярная масса MgO;

120,3 - молекулярная масса MgSO4;

84,3 - молекулярная масса Mg CO3;

Pages:     | 1 |   ...   | 12 | 13 || 15 | 16 |   ...   | 17 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.