Лекция 26. Кислотная станция

Назначение кислотной станции — бесперебойное снабжение пря­дильных машин чистой профильтрованной осадительной ванной, поддерживание концентрации компонентов и температуры ее в со­ответствии с технологическим регламентом. Кроме того, на кислот­ной станции проводится регенерация осадительной ванны.

В процессе формования состав осадительной ванны изменяется. Содержание серной кислоты и сульфата цинка уменьшается, а содержание сульфата натрия и воды увеличивается за счет реакции нейтрализации и прихода с вискозой, поэтому производят регенерацию осадительной ванны.

Схема циркуляции осадительной ванны

Отработанная осадительная ванна из цеха формования поступает в трубчатый смеситель( D=250 мл) где производится дозирование компонентов осадительной ванны и маточников с вакуум- выпарной установки кристаллизационной установки.

Затем осадительная ванна поступает в приемный гуммированный бак объемом 60 м³ откуда центробежным насосом в кварцевый фильтр с целью удаления загрязнений. Осадительная ванна подогревается до температуры 40-45 ⁰С затем подается в напорный бак. Затем самотеком в цех формования.

Регенерация осадительной ванны на кварцевых фильтрах

Для очистки осади­тельной ванны используют откры­тые и закрытые фильтры. В каче­стве фильтрующего материала ис­пользуют кварц.

К фильтрам открытого типа от­носится фильтр-барка, на ложном дне которой находится слой квар­ца. Недостаток такого фильтра — низкая скорость фильтрования (4— 5 м³/ч) через 1 м² фильтрующей поверхности.

Рис.63- Дренажный кварцевый фильтр 1—корпус фильтра; 2— ложное дно; 3 — дренажные свечи; 4 — центральная труба; 5 —воронка; 6—слой кварца; 7—отводящая перфорированная труба; 8 -вентили.

Кварцевый кислотоупорный фильтр дренажного типа (фильтр-бак) представляет собой закрытый освинцованный или гуммиро­ванный стальной котел 1 диаметром 3 м (емкостью 10м³), поверх­ность фильтрации которого составляет 7 м² . В отвер­стия ложного дна 2 вставлены 620 трубок из нержавеющей стали и дренажные свечи 3. К свечам сверху привинчены фарфоровые колпачки с прорезями, которые сообщаются с полостью трубочек и с нижней частью корпуса фильтра. Прорези являются дренаж­ными каналами для прохода осадительной ванны при фильтра­ции. На ложное дно насыпается слой кварца 6 высотой 800 мм (размер зерен 1,5—2 мм). В центре фильтра проходит труба 4 диаметром 300 мм, оканчивающаяся сверху воронкой 5.

Осадительная ванна поступает в центральную трубу, перели­вается через воронку, фильтруется через кварц, стекает через про­рези фарфоровых колпачков, собирается в нижней перфорированной отводящей трубе 7, а затем через нижний штуцер попадает в коллектор для профильтрованной ванны.

Промывку фильтра проводят под давлением сжатого воздуха в обратном направлении (снизу вверх) в течение 5—7 мин. Шла­мовая ванна собирается в отдельной барке и отстаивается или фильтруется. Осветленная часть шламовой ванны возвращается в производство, а загрязненная спускается в канализацию.

Регенерация осадительной ванны на кислотной станции

Распространения получили однокорпусные вакуум-выпарные установки, хотя выгоднее многокорпусные, т.к расход пара уменьшается 1,5 кг/кг до 0,5 кг/кг выпарной влаги.

Осадительная ванна поступает в линию рецеркуляции затем в теплообменник, где подогревается до 60⁰С из теплообменника осадительная ванна поступает в испаритель где производится удаления лишней влаги. В результате плотность осадительной ванны увеличивается . Из испарителя упаренная ванна подается в бак затем в трубный смеситель. Парогазовая смесь из испарителя подается в нейтрализатор, где производится отделение капелек осадительной ванны от парогазовой смеси. Гашение парогазовой смеси производится в конденсаторе смешения. Производительность 3-5 м³/ч. по выпарной влаги. Температура греющего пара 100-105⁰С.Расход воды 60 м³/ч. Расход осадительной ванны 18 м³/ч

Контактная выпарная установка.

Рис.64-Схема вакуум-выпарной установки 1-подогреватель, 2-манометр, 3-термометр, 4-испаритель, 5-паропровод, 6-нейтрализатор, 7-паропровод к конденсатору, 8-конденсатор, 9-трубки, по которым циркулирует охлаждающая вода, 10-каплеотделитель, 11-гидавлический затвор, 12-труба для отвода охлаждающей воды, 13-15-барометрические бачки, 16-барометрическая труба для отвода концентрированной ванны

Вакуум-выпарные установки подвергаются значительной коррозии. Даже при тщательном освинцовывании установка часто выходит из строя и ее приходит останавливать для ремонта. Особенно часто портятся нагреватель­ные трубки. Все это приводит к возрастанию расходов на ремонт снижению производительности установки.

Схема выпарной контактной установки приведена на рис. 65. Вентилятор 1 подает воздух в обводной канал 2 и топку 3, т. е. часть воздуха используется для сжигания топлива (газа, мазута, угля и др.), а остальное количество его направляется в камеру 5, где смешивается с горячими газами и нагревается до нужной тем­пературы, а затем поступает в скруббер 9.

Рис. 65- Схема выпарной контактной установки: 1—дутьевой вентилятор; 7—обводной канал; 3—мазутная топка; 4— напорная топка; 5—ка­мера смешения; 6—растопочный клапан; 7—отключающий клапан; 8—разбрызгиватели ванны; 9—скруббер; 10—керамические кольца; 11 — выхлопная труба; 12 — гидравлический затвор; 13—приемные барки.

Навстречу газо-воздушной смеси подается распыленная разбрыз­гивателями 8 (форсунками) осадительная ванна. Вследствие кон­такта ванны с горячими газами происходит испарение влаги. На­сыщенные парами воды газы удаляют из скруббера через выхлоп­ную трубу 11. Для защиты от воздействия осадительной ванны скруббер внутри выложен кислотоупорным кирпичом. Для повышения влагонасыщения газов, зависящего от началь­ной температуры осадительной ванны, в установке имеется внут­реннее рециркуляционное кольцо, которое позволяет в достаточно широком диапазоне регулировать нагрев поступающей в скруббер жидкости.

Кристаллизационные установки.

Действие таких установок ос­новано на свойстве сульфата натрия выкристаллизовываться при понижении температуры ванны. Кристаллизация идет быстрее, когда концентрация сульфата натрия выше, а температура ванны ниже. Поэтому желательно было бы подавать ванну на кристал­лизацию после предварительного частичного выпаривания воды, но тогда она будет иметь более высокую температуру и для ее ох­лаждения потребуется больше времени и холода. Известны три типа кристаллизаторов: барабанные, в виде вертикальных баков с мешалками и вакуумные.

На заводах вискозного волокна почти всегда применяют аппа­раты последнего типа, так называемые вакуум-кристаллизаторы, в которых охлаждение ванны достигается не с помощью рассола, а испарением воды, путем создания глубокого вакуума. Эти кристаллизаторы подразделяются на горизон­тальные и вертикальные.

Кристаллизатор представляет собой бак емкостью около 70 м³, разделенный на пять секций и снабженный мешалкой. При работе он заполняется на 25% своей емкости.

Осадительная ванна протекает непрерывно через кристаллиза­тор (около 12—15 м³/ч); температура ванны на входе в аппарат равна 45 °С. В каждой камере кристаллизатора создается вакуум при помощи пароструйного насоса. При испарении ванны ее тем­пература постепенно снижается.

Из последней камеры кристаллизатора вытекает холодная ван­на, содержащая кристаллы глауберовой соли, которая поступает на центрифугу или вакуум-фильтр, где кристаллы отделяются от осадительной ванны.

Кристаллы глауберовой соли поступают в плавильный бак, где нагреваются до 60 °С. При этом сульфат натрия растворяется в кристалли­зационной воде, выделяющейся при его плавлении, затем из этого раствора выпадают кристаллики безводного сульфата натрия. Здесь же происходит нейтрализация сульфата натрия раствором едкого натра.

Образовавшаяся в плавильном баке суспензия передается в от­стойник, откуда она насосами перекачивается в разделительную коробку. Здесь происходит разделение твердой и жидкой фаз. Твердая фаза (сульфат натрия) направляется в вакуум-сушилку, а жидкая фаза (маточный раствор) — на выпаривание в двухкорпусную выпарную установку с выносными нагревателями.

Высушенный сульфат натрия, являющийся готовым продуктом, Поступает в бункера, а упаренный маточный раствор из испарителя возвращается в отстойник. Получаемый сульфат натрия являет­ся достаточно чистым продуктом и потребляется стекольными за­водами.

Вопросы для закрепления

1. Назначение кислотной станции?

2. Сущность регенерации осадительной ванны на фильтрах?

3. Сущность регенерации осадительной ванны на контактной выпарной установки?

4. Сущность работы кристаллизационной установки?