Способ обезвреживания хлора магниевого производства

 

Изобретение относится к способу обезвреживания хлора магниевого производства и способствует интенсификации процесса при одновременном увеличении степени конверсии хлора и снижению затрат энергии , Для этого хлор перед подачей в факел смешивают с воздухом до концентрации 200-480 г хлора на 1 м воздуха с последующим восстановлением в процессе горения при тепловой напряженности в зоне горения 10-40 гДж м -ч при коэффициенте расхода воздуха 1,1-1.6. Образовавшийся хлористый водород утилизируется путем хлорирования и упаривания суспендированного известкового молока, Предлагаемый способ способствует интенсификации процесса в 20 раз при увеличении степени конверсии хлора с 90 до 100% и снижении затрат энергии. 1 з п ф-лы, 1 табл сл с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 01 В 7/01

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ВОИЯЗМ

ВКИНТКО- теХФЧВ

БИБЛИО Е (21) 4496019/26 (22) 19.10.88 (46) 23.02.91. Бюл. ЬЬ 7 (71) Соликамский магниевый завод и Березниковский филиал Всесоюзного научно-исследовательского и проектного института титана (72) Н.А.Мальцев, Л.Н.Сабуров, А.А.Щелконогов, А,И.Каравайный, Ю.А.Коротков, В.В.Тетерин, Г.И. Бел кин, Н.А. Шундико в и В.А.Брагин

{53) 661.415(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 140211, кл. С 25 С 3/10, 1960. (54) СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ХЛОРА

МАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА (57) Изобретение относится к способу обезИзобретение относится к цветной металлургии, в частности хлорной металлургии, и может быть использовано при переработке, обезвреживании хлора на товарный хлорид кальция, Целью изобретения является интенсификация процесса при одновременном увеличении степени конверсии хлора и снижения затрат энергии.

Производство многих металлов, в частности магния, в соответствии с существующими технологическими схемами связано с образованием и использованием хлора, а также с процессами обезвреживания хлора, Способ осуществляют следующим образом.

Хлорсодержащие газы смешивают с воздухом до концентрации хлора в смеси

„, Ы „„1629243 A l вреживания хлора магниевого производства и способствует интенсификации процесса при одновременном увеличении степени конверсии хлора и снижению затрат энергии, Для этого хлор перед подачей в факел смешивают с воздухом до концентрации

200 — 480 r хлора на 1 м воздуха с последуюз щим восстановлением в процессе горения при тепловой напряженности в зоне горения 10 — 40 гДж м ° ч при коэффициенте рас3 хода воздуха 1,1 — 1.6, Образовавшийся хлористый водород утилизируется путем хлорирования и упаривания суспендированного известкового молока, Предлагаемый способ способствует интенсификации процесса в 20 раэ при увеличении степени конверсии хлора с 90 до 100;4 и снижении затрат энергии. 1 з.ri. ф-лы, 1 табл, 200 — 480 г/нм воздуха (6,7 — 15,5 об. (,). Полученную смесь хлора с воздухом (хлорвоздушную смесь1 подают е факел горения топлива. На 1 нм природного газа расходуют

11,0-18,0 нм хлорвоздушной смеси, т.е. процесс горения проводят при коэффициенте избытка, равном 1,1 — 1,6, Процесс горения топлива описывается уравнением (для случая использования природного газа) СН4+ Ог = СО2+ 2HzO а процесс восстановления хлора в хлористый водород — уравнением

2Н20+ 2С!2 =4НС! + 02.

Интенсивность процесса тепломассообмена характеризует тепловая напряженность в зоне горения — она составляет 1040 гДж/м реакционной эоны в 1 ч. з

1629243

Температура в зоне горения при данных условиях ведения процесса изменяется в диапазоне 1010 — 1600 С. Продукты горения топлива с содержанием, об. : СО2 5,0 — 7,7;

Н20 0 — 10,0; Оз 4,9 — 14,0; Nz 57,5 — 65,3 поступают нэ выпаривание раствора хлористого кальция и хлорирование суспендированных кальцийсодержащих растворов — известковое молоко.

Сопоставление эффективности предлагаемого и известного способов и обоснование всех пределов приведено в примерах.

Пример 1 (известный), Хлорсодержащие газы магниевого производства (анодный хлоргаз), состоящие из 80 об. хлора и

20 об. воздуха, вводят непосредственно в факел горения топлива (природного газа).

Восстановление хлора в хлористый водород проводят при теплонэпряженности реакцйонного объема зоны горения 1,6 гДж/м в 1 ч (оптимальная интенсивность процессов тепломассообмена — горения топлива с восстановлением хлора, достигнутые опытным путем на существующих топках печей для обезвоживания карналлита), при коэффициенте избытка воздуха а= 1,9. Ка 1 нм природного газа подают 18 нм воздуха и 1,5 м хлора. Образовавшиеся продукты горения топлива с температурой, содержащие хлористый водород, разбавляют вторичным воздухом до температуры 500 С, после чего подают в обезвоживаемую соль(карналлит), Отходящие газы процесса обезвоживания (t = 150 С) обрабатывают известковым молоком, раствор нейтрализуют и нейтрализованные сточные воды, содержащие хлориды

Mg, К, Na, Са, направляют в водоемы.

Степень конверсии хлора в хлористый водород составляет 90 (до 10% хлора проходит на газоочистные сооружения, где он обрабатыавется известковым молоком с образованием хпорида и гипохлорита кальция), тем самым ухудшаются технико-экономические показатели процесса — увеличенный расход энергии на разложение гипохлорита кальция и увеличенный расход молока на очистку от хлора.

Полезное использование тепла составляет 65 — тепловой КПД аппарата обезвоживания (35 теплоэнергии теряется, в том числе с низкопотенциальным теплоносителем — отходящими газами процесса обезвоживания). Полезное использование хлора (хлористого водорода) на стадии (в процессе) обезвоживания карналлита составляет

Интенсивность способа оценивается по количеству хлора, утилизирован ного (полезно использованного) с едингщы реакционного объема (Vp). При этом учитывались

55 объемы реакционных зон процессов сжигания топлива с восстановлением хлора в хлористый водород, утилизации хлора при обезвоживании карналлита, хлорирования известкового молока.

Способ малопроизводителен, так как количество хлора, утилизируемого с 1 мз реакционного объема в 1 ч, составляет 8 кг (g =8 кг/м ° ч), з

Пример 2, Хлорсодержащие газы, состоящие из 80 об. хлора и 20 об. воздуха, смешивают с воздухом до концентрации хлора в хлорвоздушной смеси 340 г хлора на 1 нм, после чего полученную смесь з подают в факел горения топлива, На сжигание 1 нм природного газа расходуют

12 5 нм воздуха (а = 1,3). Восстановление хлора в хлористый водород проводят при тепловой напряженности в зоне горения (интенсивности процесса тепломассообмена) 25 гДж на 1 м реакционного объема в 1 ч. Продукты горения топлива, имеющие температуру 1240 С и состоящие. об.%: СО2

6,1; Н20 2,4; Nz 61,8; 02 9,3; H CI 20,4; С!2 0,0, направляют на выпаривание раствора хлористого кальция и хлорирование известкового молока с содержанием кальция в пересчете на СаО 13 — 15 мас., В этих условиях получены следующие результаты: степень конверсии хлора в хлористый водород 100, полезное использование тепла 83, расход извести на обезвреживание 1 кг хлора (хлористого водорода) равен 0,88 кг.

Интенсивность процесса оценивается по количеству хлора, утилизируемого с единицы рабочего объема процессов сжигания топлива с восстановлением хлора в хлористый водород и хлорирования известкового молока g = 140 кг/м .ч. з

Полученный концентрированный раствор хлорида кальция с концентрацией 60—

70% используют в виде товарного продукта.

В таблицу сведены результаты опытов по обезвреживанию хлора (при различных условиях эксперимента).

Примеры 13 — 18 выполнены в условиях, выходящих зэ рекомендованные пределы параметров способа (примеры 13 — 18 показывают, как влияет на показатели предлагаемого способа несоблюдение оптимальных условий его осуществления).

В примерах 13 — 14 и 16 — 17 увеличение степени использования хлора до 100 приводит к снижению интенсивности процесса за счет установки дополнительного оборудования на доочистку от гипохлорита кальция.

При выходе за предлагаемые пределы эффективность данного способа выше, чем

1629243

Температура продуктов горения, С

Коэффициент расхода воздуха, а

Концентрация хлора в хлорсодержащих газах до разбавления, об.

Концентрация хлора в хлорвоздушной смеси после разбавления, г/нм

Тепловая напряженность в зоне горения, гДж/

/ м ° ч

Количество продуктов горения, нм /нм природного газа

Пример

1,9

200

1,6

1040

21,0

1,3

1,1

1,1

1,6

1,6

1,1

1,1

1,6

1,6

1,6

1,6

1,00

1,70

1,1

1;1

490

1300

16,4

12,9

15,1

19,2

20,0

12,9

15,1

19,2

20,0

19,2

19,2

12,3

19,8

12,9

15,1 известного. В примерах 19 — 20таблицы приведены данные влияния концентрации хлора в хлорвоэдушной смеси на интенсивность процесса, Снижение интенсивности процесса приводит к значительно- 5 му увеличению объема оборудования — для примера 19 объем оборудования увеличивается в 1,3 раза, для примера 20 — в 2 раза.

При увеличении концентрации хлора более 480 г/м происходит неполное пре- 10 вращение его в хлористый водород, что приводит к образованию гипохлорита кальция и дополнительным затратам на его разложение и усложнению технологической схемы, Приведенный в предлагаемых материалах 15 диапазон тепловой напряженности в зоне горения 10-40 гДж/м .ч является оптимальз ным.

При меньшей теплонапряженности (менее 10 гДж/м ° ч) не происходит полного 20 усвоения хлора с последствиями, аналогичными изложенным, Работа на большей теплонапряженности (более 40 гДж/м .ч) в зоне горения особенно при подаче в факел хлорвоздушной смеси резко ограничивает срок 25 службы топливосжигающего оборудования (до 1 мес), что делает неприемлемым данный способ для поектического применения.

Работа топливосжигающего устройства при коэффициенте расхода воздуха а, меньшем 30

1,1, кроме негативных моментов, связана также с воэможностью возникновения

1 (известный)

3

5

7

9

11

12

13

14

16 взрыва, т.е. как установлено опытами, режим работы при 1,1 не входит в область устойчивой работы топливосжигающих устройств. При коэффициенте расхода воздуха более 1,6 не обеспечивается полное превращение хлора в хлористый водород.

Таким образом, предлагаемый способ способствует интенсификации процесса в

20 раз при увеличении степени конверсии хлора с 90 Д до 100 и снижении затрат энергии.

Формула изобретения

1; Способ обезвреживания хлора магниевого производства, включающий его подачу в факел горения топлива, восстановление в процессе горения до хлористого водорода с последующей утилизацией образовавшегося хлористого водорода, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса при одновременном увеличении степени конверсии хлора и снижения затрат энергии, хлор перед подачей в факел смешивают с воздухом до концентрации 200-480 r хлора на 1 м з воздуха, восстановление ведут при тепловой напряженности в зоне горения 10—

40 гДж/м.ч при коэффициенте расхода возз духа 1,1-1,6.

2. Способ по и. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что утилизацию ведут путем хлорирования и упаривания суспендированного известкового молока.

1629243

Продолжение таблицы

Продолжение таблицы

Содержание в продуктах горения хлористого водорода, об. )(Пример

160

12,5

65

1 (известный)

3

5

7

9

11

12

13

14

16 17

18

19

21

22

23

20,4

12,1

27,1

1 1,8

20,8

12,1

27,1

11,8

20,8

11,8

11,8

12,2

10,0

11,5

28,0

20,8

20,8

11,5

11,5

12,2

10,0

28,0

20,8

Содержание в растворе кальцийсодержащих компонентов (в пересчете на СаО, г/л

160

Степень конверсии хлора (производителььность процесса), 100

97

96

97

Плезное использова" ние тепла, оу

63

Полезное использование хлора (хлористого водорода), о

95*

97*

98*

97

100

Интенсивность процесса, кг Cl

/м.ч

133

108

8,0

8.0

8,0

8,0