Производство HF-газа в печах с наружным обогревом
Курсовой проект - Химия
Другие курсовые по предмету Химия
?ный, смонтирован на отдельной сварной раме и состоит из электродвигателя, редуктора и открытой венцовой передачи. Скорость вращения барабана печи регулируется изменением числа оборотов электродвигателя. Печь вращается от основного или вспомогательного привода. Привод печи (основной) четырёхскоростной: 0,58; 0,87; 1,14; 1,72 об/мин; вспомогательный - 0,014 об/мин. Последний используют при выполнении ремонтных работ в печи.
Печь оборудована откатной разгрузочной головкой, служащей топочной камерой, которая смонтирована на четырёхколёсной тележке, установленной на рельсах. Холодная часть печи оборудована откатной загрузочной головкой.
Печь футерована высокоглиноземистым или хромомагнезитовым кирпичом на расстоянии 15 метров от горячего конца печи и угольно-графитовыми блоками в два слоя (по длине) 35 метров.
На расстоянии 2,2; 12,0 и 30,0 метров от горячего конца печи выкладываются три подпорных кольца, которые служат для увеличения времени пребывания реакционной массы в печи и достижения заданной степени разложения.
Подогреватель серной кислоты
Данный аппарат, изображенный на рисунке 6 предназначен для предварительного нагрева серной кислоты, поступающей далее в реакционную печь. Для повышения эффектности теплообмена в аппарате имеются решетки пенного режима, с помощью которых достигается увеличение поверхности контактирования газа и жидкости и увеличение времени пребывания реакционной среды; охлаждение продукционного газа перед абсорбцией; обеспыливание продукционного газа с возвратом пыли в виде CaF2 и CaSO4. Для нагревания кислоты используют тепло горячих продукционных газов, т.е. осуществляется принцип рекуперации тепла.
Конструкция аппарата и режим работы позволяют нагревать серную кислоту до температуры от 90 до 100 oC, но вследствие несовершенства узла смешения флюоритового концентрата с серной кислотой, нагрев последней проводят только до температуры от 50 до 60оС. Корпус подогревателя выполнен из стали, гуммирован резиной и футерован угольно-графитовыми плитами.
Рисунок 6. Подогреватель серной кислоты
3.5 Характеристика отходов, их обезвреживание
В результате процесса получают готовый продукт фтороводородный газ с примесями: SiF4; H2O; CO2; H2SO4; и фторангидрит: CaSO4; Al2(SO4)3; Fe2(SO4)3, который является отходом производства. Перед сбросом в отвал его целесообразно нейтрализовать. Примененеие для этой цели суспендированного в воде тонкоразмолотого известняка, даже при значительном его избытке, не дает полной нейтрализации серной кислоты вследствие покрытия зерен CaCO3 коркой сульфата. Предложено нейтрализовать сульфат кальция доменным шлаком (15%) при их совместном размоле до размера частиц 90 мк с последующей добавкой в смесителе CaO или Ca(OH).
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.
.6 Перспективы совершенствования процесса получения химического продукта
Сернокислотный способ получения фтороводорода разложением флюоритового концентрата с высоким содержанием CaF2 (95% мас и более) является технологически современным и эффективным процессом.
Повышение эффективности существующего процесса возможно при внедрении следующих основных мероприятий:
- утилизация фторангидрита с получением товарных продуктов;
усовершенствование контроля и локальная автоматизация технологического процесса (автоматизация дозировки серной кислоты, измерения концентрации образующейся фтороводородной кислоты, анализа отходящих газов, температурного режима в реакционной печи, анализа состава фторангидрита, выходящего из печи);
внедрение эффективного смешения флюоритового концентрата и серной кислоты;
ведение процесса разложения CaF2 в две стадии, обеспечивая высокую степень разложения флюорита (20-50%) на стадии смешения исходных реагентов в реакторе-смесителе с получением порошкообразной реакционной массы, используя при этом моногидрат серной кислоты или олеум с повышением суммарной степени обесфторивания сырья до 98,0-98,5%;
изменение температурного режима по длине печи с использованием новых более эффективных горелочных устройств;
переход на низкосортный флюоритовый концентрат в условиях проведения абсорбции фтороводорода с получением конденсатной кислоты в первой башне и очищенной кислоты во второй башне;
повышение эффективности работы аппарата-подогревателя серной кислоты, обеспечивая в нем первую стадию очистки газов от пыли и сульфатов, а также значительное охлаждение газов с нагревом серной кислоты до 120-130 С, что приведет к значительному сокращению расхода природного газа для разложения CaF2.
3.7 Технологические расчеты
Расчеты материального баланса производства
Метод получения HF - газа основан на разложении плавикового концентрата серной кислотой по реакции:
2 + H2SO4 = CaSO4 + 2HF (1)
Флюорит (98%) содержит примеси: SiO2; CaCO3; Al2O3; Fe2O3. И наряду с основной протекает целый ряд побочных реакций:
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O (2)3 + H2SO4 = CaSO4 + H2O + CO2 (3)2O3 + 3H2SO4 = Al2(SO4)3 + 3H2O (4)2O3 + 3H2SO4 = Fe2(SO4)3 + 3H2O (5)
Исходные данные для расчета:
состав флюорита: CaF2 - 98%; SiO2 - 0,5%; CaCO3 - 1%; Al2O3 - 0,25%; Fe2O3 - 0,25%;
серная кислота: 97%;
степень разложения: 98%;
прои?/p>