Способ регенерации аммиака из фильтровой жидкости аммиачно-содового производства
Владельцы патента RU 2389686:
Государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химии (НИОХИМ) (UA)
Открытое акционерное общество "Березниковский содовый завод" (RU)
Изобретение относится к способам регенерации аммиака из жидких сред и может найти применение в химической промышленности, например, при обработке фильтровой жидкости в аммиачно-содовом производстве. Способ регенерации аммиака включает декарбонизацию фильтровой жидкости, разложение хлорида аммония путем смешения фильтровой жидкости с известковым молоком в реакторе-смесителе при температуре не ниже 94°С и давлении выше равновесного, отгонку свободного аммиака паром. При этом процесс смешения ведут в две стадии: на первой стадии известковое молоко подают в количестве, эквивалентном количеству сульфат-иона, поступающего с декарбонизованной фильтровой жидкостью, а на второй стадии подают остальное количество известкового молока, необходимое для разложения хлорида аммония по стехиометрии. Заявленный способ обеспечивает увеличение срока работы аппаратов дистилляции при стабильном барометрическом режиме и равномерной подаче известкового молока. 1 ил.
Изобретение относится к способам регенерации аммиака из фильтровой жидкости аммиачно-содового производства и может найти применение в химической промышленности.
Известен способ регенерации аммиака из фильтровой жидкости аммиачно-содового производства, включающий декарбонизацию фильтровой жидкости, разложение хлорида аммония путем смешения фильтровой жидкости с известковым молоком в реакторе-смесителе при температуре не ниже 94°С, выделение аммиака в газовую фазу (см., например, Микулин Г.И., Поляков И.К. Дистилляция в производстве соды. Л., 1956 г., стр.74).
Недостатком известного способа является большой расход пара для поддержания повышенного давления внизу дистиллера.
Известен способ регенерации аммиака из фильтровой жидкости аммиачно-содового производства, включающий декарбонизацию фильтровой жидкости, разложение хлорида аммония путем смешения декарбонизованной фильтровой жидкости с известковым молоком в реакторе-смесителе при температуре не ниже 94°С, отгонку свободного аммиака паром, причем смешение декарбонизованной фильтровой жидкости и известкового молока ведут под давлением выше равновесного без выделения аммиака в газовую фазу (см., например, патент Украины №67941, 3.23.06.03).
По технической сущности и достигаемому результату известное техническое решение является наиболее близким к заявляемому.
Способ позволяет увеличить пробег работы аппаратов дистилляции благодаря снижению образования инкрустаций. Однако недостатком прототипа, выявившимся в процессе эксплуатации, является нестабильный барометрический режим дистилляционной колонны, возникающий вследствие вскипания дистиллерной жидкости в расширителе и приводящий к неравномерной подаче известкового молока в смеситель и, соответственно, к неполному разложению хлорида аммония и потерям аммиака.
В основу изобретения положена задача создать способ регенерации аммиака из фильтровой жидкости аммиачно-содового производства, позволяющий увеличить пробег работы аппаратов дистилляции при стабильном барометрическом режиме и равномерной подаче известкового молока.
Поставленная задача решается в способе регенерации аммиака из фильтровой жидкости аммиачно-содового производства, включающем декарбонизацию фильтровой жидкости, разложение хлорида аммония путем смешения фильтровой жидкости с известковым молоком в дополнительном реакторе-смесителе при температуре не ниже 94°С и давлении выше равновесного, отгонку свободного аммиака паром; согласно изобретению вначале смешивают декарбонизованную фильтровую жидкость с частью известкового молока, эквивалентной поступающему с декарбонизованной фильтровой жидкостью сульфат-иону, а затем с остальной частью по стехиометрии.
Отличительным признаком заявляемого способа является:
- вначале смешивают декарбонизованную фильтровую жидкость с частью известкового молока, эквивалентной поступающему с декарбонизованной фильтровой жидкостью сульфат-иону, а затем с остальной частью по стехиометрии.
Исходя из описанного уровня техники вытекает, что указанное отличие является новым.
В отличие от известного способа, в котором процесс смешения реакционных потоков ведут при температуре выше 94°С под давлением выше равновесного без выделения аммиака в газовую фазу, а испарение аммиака происходит в аппарате-расширителе в результате снижения давления ниже равновесного, в заявляемом способе процесс смешения реакционных потоков ведут в две стадии: на первой стадии известковое молоко подают в количестве, эквивалентном поступающему с декарбонизованной фильтровой жидкостью сульфат-иону, а на второй стадии - остальное известковое молоко, необходимое для разложения хлорида аммония по стехиометрии.
Создание специальных условий смешения - подача известкового молока в две стадии, позволило снизить концентрацию свободного аммиака в реакционном объеме дополнительного смесителя и, соответственно, снизить давление, поддерживаемое в дополнительном реакторе-смесителе, без выделения аммиака в газовую фазу. Это приводит к стабилизации барометрического режима дистилляционной колонны и равномерной подаче известкового молока в дополнительный реактор-смеситель.
Заявляемый способ поясняется чертежом, на котором представлена схема регенерации аммиака из фильтровой жидкости аммиачно-содового производства.
Схема включает конденсатор дистилляции (КДС) - 1, теплообменник дистилляции (ТДС) - 2, дистиллер (ДС) - 3, дополнительный реактор-смеситель (ДСМ) - 4, смеситель-расширитель (СМ) - 5.
Способ осуществляется следующим образом.
Фильтровая жидкость с температурой 30°С поступает в КДС. Противотоком поступает парогазовый поток из нижерасположенного аппарата. Затем фильтровая жидкость проходит через ТДС, где происходит ее дальнейший нагрев парогазовой смесью, разложение содержащихся в ней углеаммонийных солей и отгонка диоксида углерода. После ТДС горячая декарбонизованная жидкость поступает в дополнительный реактор-смеситель (ДСМ), куда подается известковое молоко в количестве, эквивалентном содержащемуся в фильтровой жидкости сульфат-иону. Дополнительный реактор-смеситель расположен так, что в нем создается гидростатическое давление поступающими реакционными жидкостями, позволяющее получить температуру выше 94°С за счет тепла реакции без выделения аммиака в газовую фазу. Суспензия из дополнительного реактора-смесителя поступает в смеситель-расширитель, куда подается остальное количество известкового молока, необходимое для разложения хлорида аммония по стехиометрии. В результате снижения давления аммиак выделяется в газовую фазу. Для окончательной отгонки аммиака суспензия поступает в дистиллер, куда подается острый пар, после чего суспензия сбрасывается в шламонакопитель. Способ поясняется следующими примерами.
Пример 1. В КДС поступает фильтровая жидкость с температурой 30°С в количестве 144 т/ч следующего состава, т/ч: NaCl - 9,79; Na2SO4 - 0,43; Nа2СО3 - 0,29; (NH4)2CO3 - 2,88; NН4HСО3 - 7,49; NH4Cl - 23,47. Проходя последовательно КДС и ТДС, фильтровая жидкость нагревается до температуры 97°С. При этом идет разложение и отгонка углеаммонийных соединений. Газ из смесителя (СМ) и дистиллера (ДС) температурой 100°С в количестве 33,2 т/ч следующего состав, т/ч: NH3 - 10,31; Н2O - 22,72; остальное инерты, проходя последовательно ТДС и КДС, охлаждается до температуры 70°С. При этом в КДС из газа конденсируется флегма в количестве 9,3 т/ч состава, т/ч: NH4OH - 0,48; (NН4)2СО3 - 0,11, остальное вода, а остальной газ в количестве 20,1 т/ч состава, т/ч: СO2 - 5,56; NН3 - 9,80; Н2О - 4,57; остальное инерты, отправляется на дальнейшее охлаждение и конденсацию. Из ТДС в дополнительный смеситель (ДСМ) поступает декарбонизованная фильтровая жидкость в количестве 147,8 т/ч состава, т/ч: NaCl - 10,11; Na2SO4 - 0,43; NH4Cl - 23,18; NH3 - 2,96, остальное вода, где смешивается с известковым молоком в количестве, эквивалентном содержащемуся в фильтровой жидкости сульфату натрия - 0,66 т/ч, состава, т/ч: Са(ОН)2 - 0,23, твердые инерты - 0,04; остальное вода. Температура известкового молока - 90°С. В дополнительном смесителе идут реакции:
Са(ОН)2+Na2SO4=CaSO4+2NaOH
NaOH+NH4C1=NaCl+NН3+Н2O
В результате реакции между компонентами фильтровой жидкости и известкового молока температура в дополнительном смесителе повышается до 98,5°С. Рентгеноструктурный и кристаллооптический анализ твердой фазы полученной суспензии подтверждает наличие в ней полугидратной формы гипса (CaSO4·0,5H2O), что гарантирует отсутствие гипсовых отложений на поверхности аппаратуры.
Затем горячая жидкость поступает в основной смеситель-расширитель. Туда же подается остальное, необходимое для разложения хлорида аммония, известковое молоко в количестве 49,21 т/ч, состава, т/ч: Са(ОН)2 - 16,73, твердые инерты - 3,35; остальное вода. В результате испарения аммиака в количестве 2,3 т/ч температура снижается до 93°С. Из основного смесителя-расширителя дистиллерная суспензия с температурой 93°С в количестве 195,3 т/ч состава, т/ч: NaCl - 10,11; NН3 - 4,01; CaCl2 - 24,05; Н2О - 149,54, остальное - твердая часть суспензии, поступает в дистиллер, где аммиак отгоняют острым паром в количестве 37,5 т/ч. Полученная дистиллерная суспензия с температурой 109°С в количестве 202,4 т/ч состава, т/ч: NaCl - 10,11; CaCl2 - 24,05; NH3 - 0,014; H2O - 164,64, остальное - твердая часть суспензии, после испарителей сбрасывается в шламонакопитель.
Пример 2. В КДС поступает фильтровая жидкость с температурой 30°С в количестве 144 т/ч следующего состава, т/ч: NaCl - 9,79; Na2SO4 - 1,05; Nа2СО3 - 0,29; (NH4)2CO3 - 2,88; NH4НСО3 - 7,49; NH4Cl - 23,47. Проходя последовательно КДС и ТДС, фильтровая жидкость нагревается до температуры 97°С. При этом идет разложение и отгонка углеаммонийных соединений. Газ из смесителя (СМ) и дистиллера (ДС) с температурой 100°С в количестве 33,2 т/ч следующего состава, т/ч: NН3 - 10,31; Н2О - 22,72; остальное инерты, проходя последовательно ТДС и КДС охлаждается до температуры 70°С. При этом в КДС из газа конденсируется флегма в количестве 9,3 т/ч состава, т/ч: NH4OH - 0,48; (NН4)2СО3 - 0,11, остальное вода, а остальной газ в количестве 20,1 т/ч состава, т/ч: СО2 - 5,56; NH3 - 9,80; Н2О - 4,57; остальное инерты, отправляется на дальнейшее охлаждение и конденсацию. Из ТДС в дополнительный смеситель (ДСМ) поступает декарбонизованная фильтровая жидкость в количестве 147,8 т/ч состава, т/ч: NaCl - 10,11; Na2SO4 - 1,05; NH4Cl - 23,18; NН3 - 2,96, остальное вода, где смешивается с известковым молоком в количестве, эквивалентном содержащемуся в фильтровой жидкости сульфату натрия - 1,61 т/ч, состава, т/ч: Са(ОН)2 - 0,55, твердые инерты - 0,11; остальное вода. Температура известкового молока - 90°С. В дополнительном смесителе идут реакции:
Са(ОН)2+Na2SO4=CaSO4+2NaOH
NaOH+NH4Cl=NaCl+NH3+H2O
В результате реакции между компонентами фильтровой жидкости и известкового молока температура в дополнительном смесителе повышается до 98,5°С. Рентгеноструктурный и кристаллооптический анализ твердой фазы полученной суспензии подтверждает наличие в ней полугидратной формы гипса (CaSO4·0.5H2O), что гарантирует отсутствие гипсовых отложений на поверхности аппаратуры.
Затем горячая жидкость поступает в основной смеситель-расширитель. Туда же подается остальное, необходимое для разложения хлорида аммония, известковое молоко в количестве 48,29 т/ч, состава, т/ч: Са(ОН)2 - 16,42, твердые инерты - 3,28; остальное вода. В результате испарения аммиака в количестве 2,3 т/ч температура снижается до 93°С. Из основного смесителя-расширителя дистиллерная суспензия с температурой 93°С в количестве 195,3 т/ч состава, т/ч: NaCl - 10,11; NН3 - 4,01; CaCl2 - 24,05; H2O - 148,89, остальное - твердая часть суспензии, поступает в дистиллер, где аммиак отгоняют острым паром в количестве 37,5 т/ч. Полученная дистиллерная суспензия с температурой 109°С в количестве 202,4 т/ч состава, т/ч: NaCl - 10,11; CaCl2 - 24,05; NH3 - 0,014; H2O - 163,99, остальное - твердая часть суспензии, после испарителей сбрасывается в шламонакопитель.
Технико-экономические преимущества заявляемого способа по сравнению со способом-прототипом состоят в увеличении пробега работы аппаратов дистилляции при стабилизации барометрического режима работы дистилляционной колонны, равномерной подаче известкового молока и, соответственно, ликвидации потерь аммиака из-за неполного разложения хлорида аммония.
Способ регенерации аммиака из фильтровой жидкости аммиачно-содового производства, включающий декарбонизацию фильтровой жидкости, разложение хлорида аммония путем смешения фильтровой жидкости с известковым молоком в реакторе-смесителе при температуре не ниже 94°С и давлении выше равновесного, отгонку свободного аммиака паром, отличающийся тем, что процесс смешения ведут в две стадии: на первой стадии известковое молоко подают в количестве, эквивалентном количеству сульфат-иона, поступающего с декарбонизованной фильтровой жидкостью, а на второй стадии подают остальное количество известкового молока, необходимое для разложения хлорида аммония по стехиометрии.
