Впровадження безсатураторного методу отримання сульфату амонію (стр. 12 из 13)
t– температура коксового газу після нагнітача, приймаю t=50°С;
p– атмосферний тиск, мм рт.ст.;
P– тиск газу перед абсорбером P=960 мм рт.ст.;
Vк.г =
Приймаємо швидкість газу в абсорбері 4 м/с [6]. Тоді потрібний переріз абсорберу:
, (6.2)де Vк.г. -об’єм газу, м3/год
ν- швидкість газу, м/с;
та діаметр абсорберу
D=
, (6.3)де S- переріз абсорберу,м2
Приймаємо D=2,5 м.
Тоді переріз буде дорівнювати
S=πR2
S=3,14×1,252=4,9 м2.
Об’єм абсорберу визначаємо з умов абсорбції аміаку за рівнянням [6] :
, (6.4)де Vк.г.- об’єм газу, який поступає, Vк.г.=51609,4 м3/год;
К - коефіцієнт абсорбції аміаку сірчаною кислотою у розпилюючих апаратах, за практичними даними К=5000 год-1;
a1і а2 - вміст аміаку у газі, що входить та виходить, г/м3.
Об’єм абсорберу першого ступеня буде дорівнювати:
,Тоді потрібна висота робочої частини абсорберу першого ступеня [6]
, (6.5) 
Розміри робочої частини абсорберу другого ступеня абсорбції залишаються такими ж, як і першого ступеня, так як
де a3- вміст аміаку в газі, що виходить з другого ступеня абсорбції.
H2= 5,8 м.
Загальна висота абсорберу
H= H1+ H2+ H3+ H4
де H3 – висота від робочої частини абсорберу до кришки абсорберу, приймаємо
=1,25м;H4 – висота простору від нижньої робочої частини до днища, приймаємо
=1,25 м.H=5,8+5,8+1,25+1,25=14,1 м.
6.2 Визначення поверхні теплопередачі випарника
Поверхню теплопередачі випарника визначаємо за формулою:
, (6.6)де Q- кількість тепла, що передається ,
Q=Q3 – Q6
Q3 =24538106 кДж/год- тепло граючої пари;
Q6 =125700 втрати тепла зовні.
Q=24538106 - 125700= 24412406 кДж/год;
Δtср- різниця температур у теплопередачі між парою та розчином, Δtср=115-58=57°С;
К- коефіцієнт теплопередачі визначаємо за формулою [6]
(6.7)α1- коефіцієнт тепловіддачі пари, α1=41900 кДж/(м2×год×°С);[6]
δ1/λ1- термічний опір стінок трубок; цією величиною нехтуємо;
δ2/λ2- термічний опір забруднень, приймаємо рівним 4,773×10-4 м2×год×°С/кДж;
α2- коефіцієнт тепловіддачі від стінки до киплячого розчину визначаємо за наближеною формулою :[6]
,(6.8)тут q- тепловий потік; q=KΔtср.
Задаємося q=62000 кДж/(м2×год), [6] тоді
,і
Перевіряємо значення q:
q=KΔtср=1085,2×57=62000 кДж/(м2×год),
тобто α2 та К розраховані правильно.
Необхідна поверхня теплопередачі
Приймаємо трубки діаметром 57/ 4 мм та довжиною 2,5м.
Тоді необхідна кількість трубок
Приймаємо 1027 трубок, що розміщені на 18 шестикутниках.
Тоді діаметр трубчатки буде дорівнювати:
D=2×(xt+t′), (6.9)
де x- число шестикутників x=18;
t- шаг розміщення трубок, t=1,4 d=1,4×0,057=0,08 м;
t′- відстань від кожуху, t′=0,06 м.
Тоді
D=2×(18×0,08+0,06)=3 м.
Асорбер.
При безсатураторному методі отримання сульфату амонію очищення газу від аміаку здійснюють в двоступінчатому абсорбері зрошувального типу.
Корпус апарату складається з циліндричної обичайки 4, конічного днища 5 і кришки 1. Внутрішній простір апарату розділений на дві секції за допомогою кільцевої перегородки з обичайкою 10, у верхній частині якої змонтована (суворо горизонтально) ковпачкова барботажна тарілка з кільцевим переливанням на рівні кромок обичайки 10. Штуцери 3, а також встановлені над ними ковпаки 11 мають трапецеїдальну форму і на тарілці розташовані радіально.
Усередині обичайки 10 встановлений краплевідбійник 9, виконаний із зігнутих смуг листового матеріалу. Верхня і нижня секції абсорбера обладнані індивідуальними системами зрошування і виконують функції першого і другого ступеня абсорбції аміаку. Нижня секція (перший ступінь) обладнана двома ярусами форсунок 8 по шість штук в кожному. Верхня секція (другий ступінь) має один ярус форсунок 12, крім того, уздовж осі апарату розташована форсунка 13 з крупнокаплевим зрошуванням призначена також для зменшення бризкоуносу газовим потоком. Верхня секція обладнана люками 2.
Коксовий газ поступає в нижню секцію апарату через патрубок 7, промивається кислим розчином циркуляційного циклу першого ступеня абсорбції за допомогою форсунок 8, потім звільняється від бризок розчину в краплевідбійнику 9 і поступає в штуцери 3 ковпачкової тарілки, яка заповнена рідиною до рівня кромок обичайки 10. При цьому в нижній секції абсорбера з газу витягається близько 95 % аміаку, що міститься в ньому.
Циркулюючий розчин кислотністю близько 1 % після контакту з газом поступає в конічне днище 5 і виводиться через патрубок 6.
Вхід газу у верхню секцію абсорбера здійснюється в режимі барботажу завдяки наявності занурених в рідину ковпаків 11. Далі газ піддається повторному контакту з рідкою фазою в режимі зрошування за допомогою форсунок 12 і 13. В процесі рециркуляції в контурі зрошувальної системи другого ступеня розчину кислотністю 10-12% з газу витягаються залишки аміаку і легкі піридинові основи. Очищений коксовий газ виводиться з абсорбера через патрубок 14, а розчин накопичується в кільцевому проміжку між стінками абсорбера і обичайки 10 і виводиться через патрубок 15.
Випарник
Отримання кристалічного сульфату амонію шляхом переробки ненасиченого маточного розчину, що виводиться з першого ступеня аміачного абсорбера, здійснюється у випарному кристалізаторі .
Корпус апарату має циліндричну форму. Порожниста частина його складається з секцій 3 і 4 різнихдіаметрів, причому секція 3 частково заповнюється розчином, рівень якого візуально контролюється за допомогою оглядових вікон 10. Секція 3 стикується за допомогою фланцевого з'єднання з верхніми трубними гратами нагрівача 1, в центральній частині якого розташована циркуляційна труба 2, а в периферійній частині - вертикальна трубчатка. Верхня частина нагрівача 1 обладнана кільцевим колектором з патрубком 7 для подачі гріючої пари, а в нижній частині встановлений патрубок 9 для виведення конденсату. Нижні трубні грати нагрівача 1 за допомогою фланцевого з'єднання стикується з конічним днищем, у якомує
люк - лаз, патрубок 5 для подачі живлячого розчину і труба 6для виведення готової суспензії.
Секція 4 забезпечена системою краплевідбіюу вигляді похило встановлених полиць і патрубком 8 для виведення вторинної пари.
В процесі роботи у випарному кристалізаторі підтримується постійний рівень розчину шляхом регулювання витрати живлячого розчину на вході в патрубок 5. У зоні конічного днища апарату живлячийрозчин змішується з, циркулюючим розчином, що поступає з труби 2.
Циркулюючий розчин містить кристалічну фазу і на виході з труби 2 має залишкове пересичення, яке знижується або повністю знімається в результаті змішення з живлячим розчином. Після змішення розчин поступає в трубчатку нагрівача 1.
В результаті конденсації пари в міжтрубному просторі нагрівача 1 розчин, що знаходиться в трубчатці, отримує відповідну кількість тепла. Залежно від висоти рівня розчину над верхніми трубними гратами, який визначає величину гідростатичного тиску рідини у верхній частині трубчатки, отримуване розчином тепло витрачається в певному співвідношенні на підвищення його температури або на випар водибезпосередньо у трубчатці. Ця обставина визначає два можливі режими роботи нагрівача 1: при збільшеному рівні розчину в апараті в трубчатці переважає режим конвективного підігрівання розчину з подальшим його кипінням поза трубчаткою у міру підйому розчину і зниження гідростатичного тиску; при мінімальному рівні розчину відносно верхніх трубних грат процес теплопередачі супроводжується кипінням розчину безпосередньо в трубчатці.
У другому випадку можливий форсований режим роботи апарату при високих теплових навантаженнях, оскільки кипіння розчину в трубчатці істотно інтенсифікує тепловіддачу. Проте при такому режимі зростає вірогідність пристінкового солеутворення в трубчатці, а також надмірного зародкоутворення при підвищеному пересиченні розчину. Оптимальний режим роботи нагрівача 1 припускає забезпечення таких умов випарної кристалізації , які гарантують отримання великокристалічного продукту при безперервній роботі апарату між його промиваннями впродовж 3 діб.