Производство HF-газа в печах с наружным обогревом
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
CaSO4; Al2(SO4)3; Fe2(SO4)3.
Процесс протекает в печи при t = 250-350С. Высокие скорость разложения флюоритового концентрата и степень извлечения фтора требуют применения серной кислоты с содержанием не менее 92,0% H2S04, допускают остаточное содержание свободной серной кислоты во фторангидрите не более 7,0% при времени пребывания в печи не более 55-60 мин. Поскольку скорость гетерогенного процесса прямо пропорциональна поверхности соприкосновения, ее увеличение обеспечивают дисперсностью флюорита, предварительным смешением реагентов, установкой порогов в печи.
При расчете дозировки серной кислоты следует учитывать ее расход на побочные реакции.
Указанные реакции относятся к группе гетерогенных процессов, суммарная скорость которых определяется скоростями: химических реакций; диффузионных процессов; массопереноса.
Лимитирующая стадия определяется температурным режимом в печи. При низких температурах процесс протекает в кинетической области и скорость определяется концентрацией реагирующих веществ и является высокой. С повышением температуры процесс переходит в диффузионную область и скорость уменьшается.
Скорость процесса в целом зависит от следующих факторов: концентрации реагирующих веществ; температурного режима; поверхности соприкосновения фаз; диффузионных процессов подвода исходных реагентов и удаления конечных продуктов из зоны реакции. Поскольку данная реакция является эндотермической, необходим постоянный подвод тепла в зону реакции, а он определяется теплоотдачей от продуктов сжигания природного газа к реакционной массе. Движущей силой теплоотдачи является разность температур между теплоносителем и холодным телом. Наибольшую разность, а значит и более высокую теплоотдачу, можно получать при противоточном движении материала и теплоносителя. Температура дымовых газов в топке печи не более 900 оС, на выходе не более 250 оС.
3.3 Описание технологической схемы процесса
Процесс получения HF состоит из следующих стадий: подготовка исходного сырья; получение фтороводорода; утилизация отходов.
Подготовка исходного сырья
Флюоритовый концентрат пневмотранспортером подают со склада в оснащенные аспирационными системами расходные бункеры и далее с помощью шлюзового питателя на автоматические ленточные весоизмерители фирмы Hasler, обеспечивающие равномерную подачу шпата в реакционную печь. С ленточного весоизмерителя концентрат ссыпается в загрузочный шнек-смеситель.
Серную кислоту центробежными насосами со склада подают в приемные баки, откуда она автоматически поступает в напорные баки, и далее через индукционные расходомеры типа ИР-51 самотеком поступает в подогреватель серной кислоты и нагретая от 50 до 60С идет в шнек-смеситель. Реакционная масса транспортируется шнеком в печь, где происходит процесс разложения.
Получение фтороводородного газа в реакционных печах
Реакционная смесь плавикового шпата и серной кислоты из смесителя по чугунному патрубку поступает в барабан реакционной печи для разложения. Обогрев реакционной печи обеспечивается от сжигания природного газа в газовой форсунке, установленной в разгрузочной части печи. Горячие газы поступают внутрь барабана, нагревают реагирующую в печи реакционную массу (смесь плавикового шпата и серной кислоты) и вместе с образовавшимся фтороводородом протягиваются вентилятором через печь. Процесс происходит в барабанных вращающихся печах.
По мере нагревания реакционной массы в печи за счёт тепла топочных газов наряду с основной реакцией протекают ранее приведенные побочные реакции.
Нейтрализация гипсовых отходов
Реакционная масса по мере прохождения по барабану печи обедняется по исходным реагирующим компонентам, нагревается и сбрасывается по течке в репульпатор гипса, куда одновременно подается вода второго оборотного цикла и известняковая суспензия. Содержащаяся в гипсе свободная H2SО4 и адсорбированный HF нейтрализуются. Процесс можно представить уравнениями реакций:
H2SО4+CaCО3 = CaSО4 +СО2 +Н2О
HF+CaCО3 = CaF2 +СО2 + Н2О
Частично нейтрализованная гипсовая пульпа насосами через станцию подкачки подается на шламовое поле. Полная нейтрализация кислых примесей во фторангидрите достигается в процессе хранения его на шламовых полях. Для повышения скорости и полноты нейтрализации известняк берут с 10% избытком.
Очистка отходящих газов
Обедненный по HF газ из технологических систем поступает на санитарные башни, затем на турбулентные промыватели с каплеуловителями и выбрасывается вытяжными вентиляторами в высотную трубу. Концентрация по HF на выхлопе не должна превышать 30 мг/нм3.
Отходящие от баковой аппаратуры газы перед выбросом в атмосферу проходят предварительную очистку в пенных аппаратах газоочистной системы газоочистки. При этом в очищенном газе массовая доля HF не должна превышать 10 мг/нм3.
.4 Характеристика используемых химических реакторов
Реакционная печь
Разложение плавиковошпатового концентрата серной кислотой осуществляют в реакционной печи непрерывного действия, представляющей вращающийся барабан из двадцати шести миллиметровой стали диаметром 3,2 м и длиной 50 м, на котором при помощи башмаков закреплены четыре бандажа. Корпус печи опирается бандажами на опорные ролики. Реакционная печь изображена на рисунке 3.
Рисунок 5. Реакционная печь
Привод барабана печи индивидуал?/p>