Химическая технология, ч. 1. - Гончаров А.И
Скачать (прямая ссылка):
Схему установки для розділення повітря на N2 і O2 з дроселюванням і попереднім аміачним охолодженням подано на рис. 112. Повітря, очищене від пилу в фільтрі 1, надходить у повітряний чотириступене-вий компресор 2, у перших двох ступенях якого стискується приблизно до (8 — 10) 105 Па і направляється для видалення CO2 в апарат З, який зрошується 10%-ним розчином NaOH. Після цього повітря
Рис. 112. Схема установки для розділення повітря з дроселюванням і попереднім амЬ
ачним охолодженням.
знову повертається в компресор, де стискується в третьому і четвертому ступенях до робочого тиску (35—60) 105 Па.
Вологу видаляють за допомогою NaOH (твердого), силікагелю або алюмогелю, а на великих установках "найчастіше вологу видаляють ""виморожуванням в аміачних холодильниках.
Стиснене повітря спочатку проходить через теплообмінники-реге-нератори 4, де охолоджується холодним N2, що надходить у теплообмінники з колони 7. Після цього повітря проходить через аміачний холодильник 5, де з нього виморожується волога.
В аміачному холодильнику 5, який складається з трьох секцій, повітря охолоджується до —25—40° С; водяна пара перетворюється в лід, який поступово забиває проходи для повітря. Щоб процес був безперервним, заморожену секцію розігрівають, а на цей час в роботу включається друга секція. Для розмороження використовується газоподібний NH3 під тиском до 12 ¦ 105 Па і температурою до 50—80° C
Очищене від водяної пари стиснене повітря надходить у протитечійний теплообмінник 6, змонтований навколо ректифікаційної колони 7, де охолоджується N2 і O2, що виходять з колони.
З теплообмінника 6 повітря надходить у випарник 8 всередині колони, де додатково охолоджується рідким повітрям, збагаченим O2, і проходить через дросельний вентиль приблизно в середню частину нижньої колони. Тиск повітря при цьому знижується до 6 • 106 Па.
Далі рідке повітря ректифікують за методом, описаним вище.
Азот з верхньої частини колони через теплообмінник 4, a O2 з конденсатора прямують у відповідні газгольдери. При нормальній роботі ректифікаційної колони, залежно від умов, виробляють 99,95— 99,97%-ний N2 і 90—92%-ний O2 або чистий 99,5—99,7%-ний O2 і N2 з підвищеним вмістом O2.
Для того щоб одночасно добувати чисті N2 і O2, треба з нижньої частини верхньої колони виводити частину O2, збагаченого Ar. Такий газ («сирий кисень») використовується для добування Ar.
Зберігання і перевезення O2. Газоподібний O2 зберігають і перевозять під тиском j150 • 105 або ,(200 ± 5) 105 Па при 20° C в стальних безшовних балонах (з товщиною стінки 8 мм). Маса балона в 8,5—9 разів перевищує масу O2 (1,36 кг), тому вартість перевезення O2 в балонах досить висока.\Балони з O2 пофарбовані в блакитний колір, а з N2 — в чорний з коричневою смугою вгорі балона.) " Значно дешевше зберігати і перевозити O2 у рідкому стані, але при наповненні тчри, зберіганні і переливанні рідкого O2 втрати його становлять ЗО—40%. Тому для використання в невеликих кількостях
02 доцільніше видобувати з кисневих установок у газоподібному стані. Для зберігання рідкого O2, який надходить безпосередньо з розді-
лювального апарата, застосовують стаціонарні танки місткістю від 1000 до 12 000 л, які встановлюють біля установки (за цегляною стіною). Танк має запобіжний клапан, встановлений на граничний надлишковий тиск 6 ¦ 104 Па. Кисень, що випаровується з танка, надходить у газгольдер.
Зберігають і перевозять великі кількості рідкого O2 в цистернах
3 теплоізоляцією місткістю 10, 13,5 і 32 т, які монтують на залізничних
платформах з відповідною вантажопідйомністю. Невеликі кількості
02 (від 2 до 50 л) зберігають у посудинах Дьюара з вакуумною ізоляцією.
§ 5. ОЧИСТКА ГАЗОВИХ СУМІШЕЙ ВІД ШКІДЛИВИХ ДОМІШОК
. Азотоводнева суміш, з якої синтезують NH3, синтез-газ, H2, генераторні гази, коксовий газ і природні горючі гази містять баластні домішки CH4 і Ar, а також сірчисті сполуки: H2S, COS, CS2, меркаптани, тіофен та ін. Сполуки сірки є отрутами для більшості каталізаторів, ' які застосовують у різних процесах синтезу. \Ряд газових сумішей очищають також від CO, CO2, оксидів азоту і т. д.
Гази від сірчистих сполук очищають за допомогою Fe (OH)3, активованого вугілля, миш'яково-содового розчину, етаноламінів, а також промиванням рідким N2. У деяких випадках застосовують комбіновані методи очистки.
Залежно від агрегатного стану матеріалів, що застосовуються для очищення газових сумішей, методи очистки поділяють на «сухі» і «мокрі».
При очистці Fe (OH)3 сірководень реагує з ним за такою схемою:
3H2S + 2Fe (OH)3 = Fe2S3 + 6H2O + Q. Далі Fe2S3 реагує з O2 і водяною парою, a Fe (OH)3 регенерується: 2Fe2S3 + 3O2 + 6H2O = 4Fe (OH)3 + 3S2 + Q
і знову вступає в реакцію з H2S.
Максимальна кількість S, яку зв'язує поглинальна маса (сіркоєм-ність), становить ЗО—60% цієї маси. Після припинення поглинання H2S масу, яка поглинає, треба замінювати. Щоб поглинальна маса реагувала за наведеною вище схемою, вона має бути лужною. Для виготовлення її беруть 95_% ,болотної руди (в якій єа-модифікаціяРе (OH)3), 4% тирси і 1% ваіща, добре "змішують і змочують водою. Щоб досягти високого ступеня очищення, у газовій суміші не повинно залишатись більш як 1 мг/м3 Hj,S, а це досягається контактом газу з вологою по-глинальною масою при температурі 30° C протягом 3—5 хв з лінійною швидкістю 5—10 мм/с.
