Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
Способ изотермической абсорбции использовался с начала зарождения производства соляной кислоты. Поскольку с понижением температуры уменьшается и парциальное давление HCl над водными растворами соляной кислоты, то путем изотермической абсорбции можно полнее извлекать HCl из га-зов и получать соляную кислоту более высокой концентрации. При этом вместе с хлористым водородом сорбируются также некоторые летучие примеси. Изотермическую абсорбцию целесообразно применять для получения концентрированной кислоты и для переработки хлористого водорода низкой концентрации.
Установки для изотермической абсорбции должны иметь сравнительно большие поверхности теплопередачи для отвода тепла, поэтому они более громоздки и требуют больших капитальных затрат по сравнению с установками для адиабатической абсорбции.
Первоначально для установок изотермической абсорбции применялось разнообразное керамическое оборудование типа турилл, целяриусов, башен, охлаждаемых снаружи водой. Низкая теплопроводность керамики обусловила применение главным образом аппаратов с абсорбцией поверхностью воды или кислоты, заполняющей туриллы, целяриусы или другие аналогичные аппараты. Развитие поверхности абсорбции с целью интенсификации процесса было ограничено величиной теплопередающей поверхности и возможностями отвода тепла. Абсорбция может проводиться в аппаратах колонного типа, причем необходимо иметь несколько абсорбционных колонн с промежуточными охлаждением кислоты между ними.
С появлением оборудования из игурита и импрегнированного графита керамические аппараты для получения соляной кислоты были практически полностью вытеснены. Высокая теплопроводность
Гузы на -У i абсорбцию \
1
Соляная кислота
Вода
Рис. 9-8. Схема устройства блочного изотермического абсорбера.
углеграфитовых материалов позволяет интенсифицировать [процесс абсорбции HCL
Наиболее распространены блочные абсорберы из импрегнирован-ного графита, представляющие собой теплообменник блочного типа
г
г_______!_ ¦ 4 По A-A
Рис. 9-9. Схема устройства кожухотрубчатого абсорбера.
с расположенными крест-накрест отверстиями и каналами для прохождения реагирующей смеси хлористого водорода и соляной кислоты и для охлаждающей воды. На рис. 9-8 показано устройство такого абсорбера. В качестве абсорберов применяются также труб-
Инертные
" гпзы I .Вода на
чатые теплообменники из игуритовых труб (рис. 9-9). Абсорберы из импрегнированного графита и игурита позволяют работать с газами при сравнительно высокой температуре (до 300 °С) [64].
Очень хорошим материалом для аппаратуры производства соляной кислоты является тантал. Он стоек в соляной кислоте различных концентраций во всем интервале температур, применяемых в промышленности. Однако из-за высокой стоимости и малой доступности тантала известны только единичные случаи его использования.
Абсорберы, работающие по принципу|пада-ющей пленки, применялись давно, однако изготовление этих аппаратов из стекла или эмалированной стали ограничивало область их применения лишь в установках малой производительности. Разработка углеграфитовых материалов позволила изготавливать многотрубчатые абсорберы с падающей пленкой [65, 66]. В таких абсорберах внутри трубок по стенкам прямотоком с газом стекает пленка абсорбента — соляной кислоты, а в межтрубном пространстве протекает охлаждающая вода. Пленочные абсорберы целесообразно применять для поглощения HCl из высококонцентрированных газов. В таких абсорберах происходит недостаточно полное поглощение HCl, поэтому на выходе из аппарата необходимо устанавливать хвостовую насадочную колонну для улавливания непоглощенного хлористого водорода. Примерная'схема^установки с пленочными абсорберами показана* [66] на рис. ,9-10.
Если способом изотермической абсорбции получают соляную кислоту из абгазов хлорорганических производств, содержащих пары этих продуктов или других растворимых в соляной кислоте примесей, то кислота содержит большое количество загрязнений. Это объясняется тем, что при контакте абгазов с холодной кислотой может наступать конденсация примесей, содержащихся в абгазах. Растворимость этих примесей в холодной кислоте выше, чем в горячей. Кроме того, при конденсации хлорорганических примесей могут образоваться трудно расслаивающиеся смеси, что затрудняет отделение органических загрязнений.
«ОнцентрироВа нна я кислота
Рис. 9-10. Схема установки для абсорбции х л орист ого в о д оро д а с пленочным абсорбером:
1 — хвостовая колонна;
2 — абсорбер второй ступени; з — абсорбер первой ступени.
Адиабатическая абсорбция
При адиабатической абсорбции образующаяся соляная кислота нагревается за счет тепла реакции до температуры кипения, поэтому абсорбция производится практически кипящей кислотой. Оївод избыточного тепла реакции осуществляется путем испарения части воды из соляной кислоты. Если на абсорбцию подавать 100%-ный
і"
HCl при O 0C и вести процесс абсорбции в адиабатических условиях водой при исходной температуре 20 °С, температура жидкости будет возрастать по мере поглощения хлористого водорода и, при концентрации образующейся соляной кислоты около 16,5% HCl, достигнет температуры кипения этой кислоты 107 0C При продолжении процесса абсорбции HCl и повышении концентрации соляной кислоты температура абсорбции будет определяться точкой кипения кислоты соответствующей концентрации. Сначала,
