Материалдар технологиясы

 

NH₄+H₂SO₃=(NH₄)2SO₃+2H₂O

(NH₄)₂SO₃+H₂SO₃=₂NH₄HSO₃

2(NH₄)₂SO₂+O₂=₂(NH₄)₂SO₄

 

             Әдісте жүйелі және жүйелі емес болады. Аммиак – жүйелі емес , әдісте бисульфат өнім ретінде шығарады. Жүйелі әдісте концентрленген күкірт диоксидісі алынады. Аммиак жүйелі әдістің сызбасы. Сурет – 5.

 

3.6. Амин ароматымен  абсорбциялау

            Мұнда түсті металлургиядан шығатын газдарды көміртек оттегісі мен күкірт оттегісін абсорбциялау үшін ксилидина немесе диаметиланина ерітінділерін қолданады. Қарастырылған процестің біріндегі сульфид абсорбентіндегі ксилидина және су қоспасы  ( 1:1 ) болады . Ксилидин және су әдетте араласпайды , бірақ та күкірт оттегісінің қатысуымен ксилидиннен –ксилидин сульфаты су ерітіндісінде түзіледі: [6]

 

2C₆H₃ (CH₃)2NH₂ +SO₂=2C₆H₃(CH₃)₂NH₂*SO₂

 

            SO₂ - нің концентрация кезінде 100 кг/м³ қоспа гомогенді болады. Сурет – 6  көрсетілген. Шығатын газдағы  SO₂ – нің концентрациясы  35%-тен жоғары болса, онда диметиланилин абсорбент эффективтілігі жоғары болып табылады.

                    Өндірістен шығатын газдар NO₂ , CO₂ , SO₂ тастамалары бір мезетте тасталынады.  Абсорбционды  процесінің  ең   қиындылығы     химиялық

активтілігінің және азот оксидісінің еруінің төмендігі  болып табылады. Бұл мәселені шешудің  бірнеше жолы бар:

1. Газ фазасында NO₂ , CO₂-ні толығымен қышқылдандыру .
2. NO₂ , CO₂ –нің бөлшектерінің қыщқылдануынан эквимолекулярлы қосылыс   NO₂ , CO₂ –і түзіледі .
3. Селективті абсорбентер қолдану.

Сұйық фазаның қышқылдануы  немесе абсорбцияны катализатор  ретінде және  NO₂ , CO₂ –нің химиялық активті қосылысына өтуіне сұйық фазаны қолданады. [11]

 

 

 

 

 

 

  Сурет - 5 . Аммиак – жүйелі әдістің схемасы.

1. абсорбер ;
2. ыдыс ;
3. колонна ;
4. конденсатор ;
5. кептіргіш ;
6. сиымдылық .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

           Сурет  - 6. Амин ароматымен абсорбциялау.

                            1,2 – абсорбер ;

                            3,5 – сиымдылық ;

                            4 – салқындатқыш.

3.7. Өндірісте  сұйық фазадағы    NO₂ , CO₂-ні оттегімен гомогенді

қышқылдандыру әдісі

          Сұйық фазадағы оттегіні интенсифиция  процесінде қосады , бірақ та ол үлкен шығындалады.  1%-тік оттегі  NO₂ , CO₂-мен реакцияға түседі , қалғаны атмосфераға тасталынады.Катализатор барысында газ тәріздес оттегі азотының қышқылдану реакция жылдамдығы жоғарлайды. Ішіндегі ең активтісі – гопкалит ( 120°С температурада ) болып табылады.

          NO₂ , CO₂- сін абсорбциялау үшін суды , сілті ерітінділері және қышқылдандырғыш қолданады. [7]

 

3.8. Газ фазадағы азот оттегісін сумен абсорбциялау әдісі

Газ фазадағы азот оттегісін  сумен абсорбциялау кезінде азот оксидісінің бір бөлігі бөлінеді , қышқылдану жылдамдығы төмен концентрацияда аз:

2NO₂+H₂O= 2HNO₃+NO+Q

          Оксидті залалсыздандыру (жою) үшін азот қышқылымен сутегі пероксид ерітіндісін қосуда қолдануға болады:

 

NO+H₂O=NO₂+H₂O

N₂O₃ +H₂O₂=N₂O₄+ H₂O

3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO

N2O4+H2O= HNO3+HNO3

         Экономикалық процесті анықтайтын  ең негізгі факторы , сутегі  пероксид шығыны болып табылады. Тәулігіне  1т қышқылға  6 кг  жуық болады.

          Көміртек  оттегісі  (CO₂ ) жоғары токсикалық газ болып табылады. Оның шектік мүмкіндік концентрациясы : жұмыс зонасында – 20 мг/м³ , атмосферада – 3 мг/м³ , орташа тәулікте – 1 мг/м³ .

         Көмір қышқыл  газ - құрамында көміртегі бар  заттардың толық жанбауы кезінде  түзіледі. Ол балқыту және қара  – түсті металдарды өңдеу процесінде ,іштен жану двигательтердің түтін газдары , жарылыс немесе жару жұмыс кезіндегі  т.б. газдардың құрамына кіреді.

          Көмір  қышқыл газын тазалау үшін  абсорбция немесе газды сұйық  азотпен шаюды қолданады. Абсорбция  ретінде мыс карбанатын , сулы – аммиак ерітіндісінің тұзды ацетатын да қолданады.

 

3.9. Көмір қышқылын  мыс – алюминий – хлорид                                  ерітіндісімен абсорбциялау 

Бұл әдісте газдағы көміртек оксидісінің болуымен қолданады . Процесс  – көміртек оксидісінің ерітінділері мыс тұзының тетрахлоридтерінің аралысуы және алюминидегі әртүрлі ароматты көмірсутекте түзілетін көміртек оксидісінің кешенінде химиялық абсорбцияда құрылған . [7]

          Құрамында  20-50%  CuAlCl₄ және 80-50% толуол ерітінлерін ұсынады.Абсорбция процесі келесідей болады.Алдымен кешеннің түзілүі жүреді:

CuCl+AlCl₃+2C₆H₅CH₃ = (CuAlCl₄)(C₆H₅CH₃)₂ ,

Одан кейін СО-ні абсорбциялаймыз:

   (CuAlCl₄)(C₆H₅CH₃)₂+2CO₂ = (CuAlCl₄)*2CO +C₆H₅CH₃

       Басқа  газдар – CO₂, O₂, N₂, CO – кешенде регенерациялай алмайды , бірақта су кешендегі HCl бөлінуін бұзады:

2CuAlCl₄+H₂O=HCl + CuCl+CuAlCl₄*AlOCl

сондықтан , газды абсорбциядан бұрын кептіру керек. Бұл процестің  кемшілігі болып табылады.

 

3.10. Шығарылатын  газдар NO₂ , CO₂ , SO₂ және қалқыма заттарды залалсыздандыру үшін тазалау қондырғыларын таңдаймыз

            Циклондар – бұл газ ағынынан  қатты және тамшылы бөлшектерді  ұстау үшін қолданады. Циклондар  өлшемі  5 мкм-ден  және жоғары  бөлшектері ұсталынады. Циклонда  шаң ұстау негізі бөлшектердің  инерциясын қолдану , яғни ортадантепкіш күш қолдану. Сурет – 7.

             Шаңдалған газ ағыны циклон  корпусының жоғары жағынан   жеберіледі – 1.циклонға кірген  газ жоғарыдан төмен қарай  жылжиды. Бастапқыда орталық шығу  құбырымен циклонның сыртқы цилиндрлік  беткейінің арасындағы сақиналық кеңістікте – 3 айналады , содан соң циклон корпусында да сыртқы айналмалы құйың пайда болады. Осы кезде ортадан тепкіш күш артады ,соның салдарынан айналмалы газ ағындағы қалқымалар , шаң бөлшектері циклон корпусының құбырларына ұрылады. Циклон конусына – 4 жеткен газ ағыны қайтадан шығу құбырына ішкі айналмалы құйынды түзіп жоғарыға жылжиды. [12]

              Циклон қабырғаларына тиген шаң  бөлшектері газ ағынымен төмен  түсіп , циклон шаң шығару құбыры  арқылы шығарылады. Шаң бөлшегінің төмен қарай жылжу себебінің шешуші факторы  болып , ауырлық күші емес аэродинамикалық күш  болады , осыған байланысты циклонды горизонтальді және иенкі қоюға болады.

              Артықшылығы – аппаратта қозғаушы  болмайды , жоғары температурадағы  газды ( 500°С дейін ) тазалауы , шаңды құрғақ күйде ұстау , аппараттың әрдайым гидравликалық кедергісі , дайындаудың қарапайымдылығы.

              Кемшілігі – жоғары гидравликалық  кедергісі ( 1250-1500 Па ) , 5 мкм өлшемнен  кіші бөлшектерді нашар ұстау  , тез бірігетін газ қалдықтарын тазалаудың мүмкін еместігі .

               НИИО газ циклонның айырмашылығы  кіру құбырының иенкіштігі , бұны  басқалармен салыстырғанда цилиндрлік  бөлігі және шығу құбыры қысқа  және төменгі бөлігінің ашылуы  бөлігі кішкентайлығы .

Кіру құбырының иенкіштігі және винт тәрізді жоғарғы қақпағы айналып тұрған газ ағынын төменге қарай бағытталуына мүмкіндік береді. Ол циклондағы гидравликалық кедергіні төмендетеді. Кей жағдайларда  құбырлар қойылады , ол газ ағынын айналуын қамтамасыз етеді.

 

 

 

 

 Сурет - 7 . Циклон  қондырғысы.

1. циклон корпусы ;
2. газ кіру құбыры ;
3. газ шығу құбыры ;
4. шаң бункері ;
5. шаң шығару құбыры .

              Циклонның астыңғы жағынан шаң  ұсталу үшін бункер қойылады (топтық  циклонда жалпы бункер) .

              НИИО газ циклонның  үш типі  бар , олардың бір-бірінен айырмашылығы  кіру құбырының иенкі бұрышы  әр түрлі:

1. Цн – 15 иенкі бұрышы 15° , қарапайым және            қысқартылған     ( ЦН-15қ ).
2. ЦН – 11 иенкі бұрышы 11° жоғары эффективтілігімен үлкен гидравликалық кедергісі .
3. ЦН – 24 иенкі бұрышы 24° , жоғары өнімділігімен төмен эффектілігі жіне гидравликалық кедергісі , бұл ірі шаңдарды ұстау үшін қолданады. [11]

     Көп жағдайда  НИИО газ циклонның ЦН –  15 типі қолданылады. Бұл 

циклонда аз мөлшердегі гидравликалық кедергісінің коэффициентінде  көп мөлшерде шаң ұсталады.

    Тазаланатын  газ мөлшері көп болған жағдайда  топтық циклондар 

қолданылады. Ол циклон диаметрін  үлкейтпей тазалауға , эффективтілігін  көтеруге мүмкіндік береді.

          Топтық циклонды құрастырғанда жалпы бункерде , газ бір циклоннан екінші циклонға өтіп кетуі мүмкін , ал бұл шаң ұстауды төмендетеді. Оны болдырмау үшін циклондар бір типті болуы керек  және гидравликалық кедергісі де бірдей болуы керек.

            Батареялы циклонда тазаланатын газ кіру құбыры - 1 арқылы жалпы тарату камерасына – 2 кіреді. Сурет - 9 .Бұл жерде бөлек тұрған циклонға газ

- 6 кіреді. Осы жерде  газ айналдыру құралы – 7 арқылы  төмен жылжиды.  Батереялы циклондардағы  элементтерге тұну процесі , циклондардағы сияқты. Шаң төмен қарай айналып жылжып бара жатқан газ ағынынан элемент корпусына лақтырылады және төмен қарай газбен жылжиды. Цилиндрлік элементтің корпус конусының түбіне жеткенде , батереялық циклонның элементіне жалпы бункерге шаң шығарылады. Тазаланған шаң айналған түрде , жоғары көтеріледі де шығу құбыры – 5 арқылы камераға түседі – 4 , ол жерден шығу құбыры - 3 арқылы аппараттан шығады ( газ шығару құбыры жоғары немесе жанынан бағыттауға болады) . [6]

             Форсункалы скрубберлерде өлшемі  10 – 15 мкм-дан жоғары шаңның бөлшегі қажетті нәтижеде ұсталынады. Ал 5 мкм-ден төмен бөлшегі ұсталмайды. Төмен қарай ауырлық күшімен жылжитын , майда дисперсті тамшыларды бір қалыпты ағуын құрайды. Сурет— 10.

              Скруббер жоғарғы бөлігінде су шашуға арналған форсункалар – 2 орнатылған , скруббердің төменгі жағы , конус болып су бітеді. Ол жерде бір деңгейде су толтырылған . Келе жатқан шаңдалған газды ірі бөлшектері үшін су айнасына бағыттайды , осыдан кейін , скруббердің барлық ағыны бойынша , су тамшысының ағынына қарсы газ жоғары қарай жылжиды. Жуу процесінде сұйық тамшысы шаң бөлшегін ұстап коагулирленеді.Пайда болған шлам скруббердің төменгі жағында жиналады . Ол жерден сумен шайылып алып әкетіледі.

 

 

 

 

 

 

 

 

         Сурет - 9 . Батереялы циклон қондырғысы.

                            1-газ кіру құбыры ;

           2-тарату камерасы ;

           3,5- газ шығу құбыры ;

           4 -  шығу камера ;

           6 - бөлек циклондар ;

           7 – шаң шығару құбыры ;

           8 – корпус. 

               Скрубберде газды тазалаумен  бірге салқындатуда жүреді. Ол 40–45С

дейін және ылғалдандырады. Скрубберде газдыҢ жылдамдығы  0.7 – 1.5 м/с аралығында қабылдайды. Бұдан жоғары жылдамдықта ылғал тамшысының скруббердің шығу құбырынан және газ құбырынан бөлінуі басталады.                    

              Скрубберде су шығыны  3 – 6 дм/м³ газ аралығында болады. Қуыс скрубберлерде – гидравликалық кедергісі шамалы және  250 Па-дан аспайды.

              Скруббердегі жылу және масса  алмасу процесі жүреді. Газ скрубберге  кіргенде толық ылғалды болмайды , ол скруббердің төменгі жағында  буланудың салқындауы жүреді. Қандай  да бір температурада толық 

ылғалданғанша буланған су газ ылғалдылығын көбейте береді . Барлық осы уақытта салқындатылған газ үнемі энтальпияда жүреді , өйткені пайда болған бу газбен араласады. Осы кезде пайда болу процесте жойылған жылуды оған береді. Су температурасында барлық осы уақытта бір қалыпты болады және ылғал термометрмен бірдей температурада , өйткені су жылуды газдан алады. [6]