Технологическая схема отделения карбонизации

Аммонизированный рассол из сборника аммонизированного рассола (САР) поступает в колонну предварительной карбони­зации (КЛПК), в которую подается также газ известковых пе­чей, содержащий 32—36 % (об.) СО2 при обжиге мела и 38—40% (об.) СО2 при обжиге известняка. Из КЛПК жидкость при температуре 42-46°С направляется в первый промыватель газа колонн (ПГКЛ-1). Сюда же поступает газ из КЛПК и осадительных колонн. В ПГКЛ-1улавливается аммиак, отдутый карбонизующим газом из КЛПК.

За время прохождения жидкости через ПГКЛ-1 ее темпера­тура повышается на 5—8°С. Для дополнительного охлаждения жидкости после ПГКЛ-1 предусматривается теплообменник, откуда жидкость поступает в осадительную карбонизационную колонну. В нижнюю часть колонны подается смешанный газ (первый ввод), содержащий диоксид углерода 70-80% (об.), а в среднюю часть — газ известковых печей (второй ввод). Газ из осадителной карбонизационной колонны направляется в ПГКЛ-1, а суспензия—в отделение фильтрации.

Карбонизационные колонны работают сериями, чтобы обес­печить непрерывность потока суспензии, направляемого в от­деление фильтрации. Наибольшее распространение получили се­рии, состоящие из четырех карбонизационных колонн, из кото­рых три работают в качестве осадительных, а одна — колонна предварительной карбонизации.

Аппаратура отделения карбонизации

Карбонизационная колонна КЛ. Она яв­ляется основным аппа­ратом отделения карбо­низации. КЛ представ­ляет собой цилиндрическую пусто­телую колонну диамет­ром до 3 и высотой до 27 м, состоящую из ря­да чугунных бочек или царг. Сверху через штуцер 5 и колонну по­ступает из ПГКЛ-1 подлежащий карбони­зации раствор, а снизу через штуцер 2 и в се­редине через штуцер 9— углекислый газ. При работе колонна за­полнена раствором до определенного постоян­ного уровня.

Рис.9. Карбонизационная колонна (диаметром 2680 мм):

1-бочка-база; 2-штуцер для входа газа;3-холодильная бочка;4-абсорбционная бочка;5-штуцеры для входа жидкости;6-сепарационные бочкм;7-штуцеры для выхода газа;8-барботажная колонна;9-штуцер для входа газа;10-штуцер для выхода суспензии.

Осуществлению принципа противотока может препят­ствовать продольное перемешивание жидкости газом по высоте колонны. Чтобы это перемешивание свести к минимуму, между отдельными бочками 4 колонны устанавливают пассеты, или барботажные тарел­ки 8.Тарелка состоит из днища 2 и перекрыва­ющего его колпака 1.

Барботажные тарелки пре­пятствуют продольному перемешиванию жидкости в ко­лоне и обеспечивают равномерное распределение газа по сечению колонны и способствуют увеличению по­верхности контакта между газом и жидкостью.

В верхней части колонны установлены две пустые сепарационные бочки 6, предназначенные для отделения увлекаемых газом брызг жидкости и имеющие водомерные стекла для наблюдения за уровнем жидкости в колонне. Сверху колонна закрыта крышкой, на которой находится штуцер 7 для выхода газа и для установки предохранительного клапана.

В основе карбонизационной колонны установлена бочка-база 1 со сферическим днищем и штуцерами 10 и 2, через которые выводится суспензия бикарбоната натрия и подается компрессором смешанный газ (1-го ввода).

Бочки и барботажные тарелки колонны изготавливают из чугуна. Тонкостенные трубки в холодильных бочках толщиной 6мм делают из углеродистой стали или из специального чугуна, содержащего 0,5% Ni,0,4% Mn,3,3% C и 0,4% Cr.

Фильтрация суспензии бикарбоната натрия

В отделении фильтрации осуществляют процесс раз­деления выходящей из карбонизационных колонн бикарбонатной суспензии на твердую и жидкую фазы. Твердая фаза-бикарбонат натрия — должен быть не только от­делен от маточной жидкости, но и тщательно промыт. При промывке маточная жидкость, задержавшаяся меж­ду кристаллами бикарбоната, вытесняется водой, что снижает содержание хлоридов и углеаммонийных солей в отфильтрованном осадке. Для уменьшения влажности отфильтрованный бикарбонат дополнительно отжинают на фильтре.

Суспензии разделяют на твердую и жидкую фазы при помощи пористых перегородок, которыми служат шер­стяная, хлопчатобумажная и стеклянная ткань, слой пес­ка, гравия или кокса, пористая керамика и пр. Фильтрую­щей перегородкой является не только сама перегородка, но и находящийся на ней слой осадка. Поэтому по мере увеличения слоя осадка сопротивление прохождению жидкости возрастает пропорционально увеличению тол­щины слоя, пли, иначе говоря, пропорционально объему профильтрованной суспензии.

В содовой промышленности наиболее распространен способ фильтрации под разрежением. В этом случае дав­ление над фильтрующей перегородкой равно атмосферно­му. При сохранении постоянства давлений над фильтрую­щей перегородкой и под ней скорость фильтрации, т. е. объем жидкости, проходящий через фильтрующую по­верхность в единицу времени, непрерывно уменьшается, так как в процессе фильтрации толщина осадка на филь­трующей перегородке все время возрастает, следователь­но, увеличивается ее сопротивление.

Полученные при фильтрации осадки делятся по своим свойствам на сжимаемые, у которых рыхлая структура частиц под влиянием давления деформируется с умень­шением размера пор и объема осадка, и несжимаемые, у которых размер пор между частицами, объем и порис­тость осадка в процессе фильтрации практически не из­меняются. К первой группе осадков относятся аморфные и коллоидные, ко второй — осадки, имеющие кристалли­ческую структуру. Осадки бикарбоната натрия относятся ко второй группе.

На содовых заводах для разделения суспензии бикар­боната натрия применяют вращающиеся барабанные ва­куум-фильтры, работающие под разрежением. Нормаль­ная работа вакуум-фильтров в значительной степени за­висит от размеров кристаллов бикарбоната натрия, поступающих на фильтрацию.

Технологическая схема отделения фильтрации

Суспензия бикарбоната натрия из мерников карбонизационных колонн поступает в коллектор 2, распределяющий ее по отдельным фильтрам. Из коллектора 2 суспензия самотеком подается в корыто 9 вакуум-фильтра, имеющее мешалку 1. Фильтрующий барабан 7 примерно на 1/3 погружен в суспензию NaHCO3, находящуюся в корыте 9. Для нормальной работы фильтра важно, чтобы высота погружения фильтрующего барабана в суспензию оставалась неизменной. Избыток суспензии из корыта 9 непрерывно через перелив перетекает в сборник 16 с мешалкой. Из сборника 16 насос 15 возвращает суспензию в коллектор2. Качающаяся мешалка 1 не позволяет частицам NaHCO3 оседать на дно корыта 9. Через фильтрующую ткань под влиянием вакуума внутрь барабана проходят жидкость, промывная вода и воздух.

Рис.10. Типовая технологическая схема отделения фильтрации:

1-мешалка; - распределитеьный коллектор; 3-корыто для распределения промывной воды;4-напорный бачок для промывной воды;5-трубопровод сжатого воздуха;6-отжимной валик;7-фильтрующий барабан;8-срезающий нож;9-корыто вакуум-фильтра;10-транспортер сырого бикарбоната;11- сепаратор;12-барометрическая труба;13-сборник фильтровой жидкости;14,15-насосы;16-сборник с мешалкой для суспензии.