close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

425

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
МИНИМИЗАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ
КИСЛОТЫ В ГАЗАХ, УХОДЯЩИХ
ИЗ РЕАКТОРА
А. Норманден, Mesar/Environair Inc., Quлbec, Квебе , Канада; Ф. Б ше и Л. Лашапелль, Interquisa
Canada, Монреаль, Квебе , Канада
Преодолевая э спл атационные тр дности из-за отложений бензойной ислоты, специалисты
анадс о о завода спешно переделали с р ббер Вент ри в насадочн ю/охладительн ю олонн
На анадс ом заводе пол чения чистой терефталевой ислоты (ЧТК) очищенный отходящий аз из
реа тора, содержащий в перв ю очередь азот и CO2,
промывают в с р ббере и затем использ ют для пневмотранспорта порош а прод та в б н еры и для др их заводс их целей. Первоначально для очист и этоо аза использовали с р ббер Вент ри. О азалось,
одна о, что в этом азе содержится остаточная бензойная ислота, оторая воз оняется, а затем оседает в обор довании, находящемся дальше по схеме.
Техноло и смо ли решить эт проблем , поставив вместо с р ббера насадочн ю олонн и аппарат охлаждения, с помощью оторых смо ли вывести остат и бензойной ислоты. В рез льтате рез о
л чшилась работа.
На заводе Interquisa Canada в Монреале терефталев ю ислот пол чают о ислением пара силола ислородом возд ха. Часть пото а отбросных
азов о исления направляют в т рбин , де их энерию использ ют для выработ и эле троэнер ии.
Очищенный аз промывают, с шат и использ ют для
пневмотранспорта ЧТК.
Эти инертные азы фильтр ют через р авные
фильтры, затем промывают в с р ббере Вент ри,
после че о очищают в ци лоне, для то о чтобы выдержать требование содержанию в них лет чих ор аничес их соединений. После это о аз сбрасывают в
атмосфер . Различные обслед ющие фирмы подтвердили, что лавным за рязнением в азе, выходящем из р авно о фильтра после б н ера хранения,
является бензойная ислота. На рис. 1 по азана первоначальная схема мо рой очист и инертно о транспортир юще о аза на этом заводе.
В течение нес оль их месяцев после п с а системы промыв и аза стал ивались с мно очисленными производственными тр дностями, частично
из-за осаждения и на опления бензойной ислоты
в лапане, направляющем этот аз в атмосфер , в
т мано ловителе и на вн тренних стен ах вентилятора, забирающе о аз из с р ббера. Более то о,
анализ проб аза на входе и выходе с р ббера поазал, что он даляет все о 15-20 % пыли. Это явно
не отвечало соответств ющим требованиям.
В табл. 1 приведены прое тные и фа тичес ие
данные о азе, выходящем из б н ера хранения ЧТК.
Из этих данных понятно, почем с р ббер Вент ри
не мо справиться с очист ой от бензойной ислоты: пото и давление аза ниже прое тно о, но са-
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Очищенный аз
в атмосфер
Инертный аз из
р авно о фильтра
после б н ера
Ци лонный
сепаратор
С р ббер
Вент ри
Деминерализованная
вода с 6 % щелочи и
орячая вода на подпит
Вывод бензоата натрия
Цир ляционный насос
Рис. 1. Первоначальная схема очист и транспортир юще о аза
Таблица 1. Прое тные и фа тичес ие параметры расхода инертно о аза на выходе из б н ера хранения терефталевой ислоты
Параметр
Расходинертно о аза,нм3/ч
Температ раинертно о аза,°С
Давлениеинертно о аза, Па
Прое тный
Фа тичес ий
Разность
7820
75
10,6
4700
120
2,2
3120
-45
8,4
мая лавная причина – заметное превышение прое тной температ ры.
Бензойная ислота осаждается при температ ре
100 °С. Эффе тивной работе с р ббера Вент ри мешает высо ая температ ра. На рис. 2 по азана фазовая диа рамма для бензойной ислоты при расчетных и фа тичес их словиях на входе в с р ббер. Ка видно из рис. 2, фа тичес ие словия процесса не способств ют использованию с р ббера
Вент ри. Более то о, оэффициент отделения в нем
составляет все о 50-60 %. В данном сл чае с р ббер Вент ри работает, а одна противоточная ст пень онта та, и поэтом является толь о одной теоретичес ой ст пенью.
91
Фа тичес ая
онцентрация
охлаждения
Твердая Процесс
без изменения
фаза фазово
о состояния
Кривая
с блимации
Начальное состояние
Паровая
фаза
Абсорбция орячей
деминерализованной водой
Нарастающий ито
Доля частиц
Доля частиц, %
Концентрация
по прое т
Нарастающий ито , %
Концентрация насыщенно о пара
бензойной ислоты при 101 Па
(м /нм3)
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Конечное
состояние
Температ ра инертно о аза, °С
Рис. 2. Фазовая диа рамма бензойной ислоты в азе
Размер частиц, м м
Инертный аз из р авно о
фильтра после б н ера
Рис. 3. Распределение бензойной ислоты по размерам частиц
Очищенный аз
в атмосфер
Модифицированный
с р ббер
Новая
распылительная
олонна
охлаждения
Подпит а орячей
деминерализованной
воды
Подпит а 6%-ной щелочи
Цир ляционный
насос
Вывод бензоата натрия
Рис. 4. Модифицированная схема очист и транспортир юще о
аза
В ходе обследования с р ббера проводился ран лометричес ий анализ частиц бензойной ислоты на выходе из вентилятора. Распределение частиц по размерам по азано на рис. 3, из оторо о
видно, что 17 % частиц, выходящих из с р ббера
имели размер менее 1 м м и 80 % - менее 10 м м.
Прое тная степень очист и, принятая для с р ббера Вент ри (99,5 %), была техничес и недостижима, та а более 25 % бензойной ислоты было в
азообразном состоянии.
Передел а в насадочн ю олонн . Для л чшения сепарации ци лонный сепаратор переделали
в насадочн ю олонн , а с р ббер – в аппарат охлаждения смешением. В аппарате смешения использ ется онт р цир ляции жид ости, оторый подпитывается щелочью. Насадочная олонна орошается
орячей водой. Схема переделанно о зла очист и
по азана на рис. 4. Новая схема позволила ис лючить осаждение бензойной ислоты; на рис. 2 по азана термодинамичес ая температ рная зависимость
абсорбции бензойной ислоты орячей водой.
Пос оль на заводе имеется орячая деминерализованная вода, ци лонный сепаратор переделали в промывн ю насадочн ю олонн , становив в
92
нем опорн ю тарел для насад и, о раничитель
слоя насад и и за р зив в не о слой полипропиленовых олец диаметром 51 мм, армированных сте ловоло ном. Шт цер, через оторый промывали т мано ловитель, обор довали распределителем для
воды, оторый обеспечивал минимальн ю плотность
орошения от 3,7 до 4,9 м3/м2ч.
Для недоп щения высо ой температ ры и испарения в бе промывной олонны, с р ббер Вент ри заменили аппаратом охлаждения 6%-ным раствором щелочи. Вся бензойная ислота, оторая должна быть по лощена в насадочной олонне, превращается в бензоат натрия в момент онта та с цирлир ющей жид остью. Испарение воды в аппарате охлаждения поддерживает в слое насад и радиент температ ры, оторый способств ет по лощению бензойной ислоты.
Методы анализа. Для проведения анализов
привле ли независим ю фирм , оторая определяла содержание лет чих ор аничес их веществ на
выходе из модифицированно о зла очист и с использованием фильтра и обо реваемой тефлоновой
тр б и по метод , твержденном А ентством по
охране о р жающей среды. Пробы аза анализировали непрерывно с помощью пламенно-ионизационно о дете тора. Для алибров и анализатора применяли возд х с примесью метана (0,0738 % объемной доли метана). Распределение частиц бензойной ислоты по размерам на входе и выходе с р ббера определяли методом дифра ции лазерно о
л ча. Концентрацию бензойной ислоты в жид ости
на выходе из насадочной олонны определяли с
помощью азовой хромато рафии.
П с модифицированно о с р ббера. В апреле 2005 . переделанный зел в лючили в работ
без вентилятора, оторый должен транспортировать
аз. В течение первых недель работы ежедневно
фи сировали давление в б н ерах прод та, для то о
чтобы обнар жить забив , вызванн ю на оплением бензойной ислоты в б н ере. За перв ю неделю это давление выросло с 1 Па до 2,5 Па. Для
исправления сит ации насадочн ю олонн промыли, пере лючив сброс аза на 30 мин в атмосфер .
При этом охлаждение орячей воды в насадочной
олонне пре ратилось, та а пре ратился ее онта т с азом. Вода в олонне осталась орячей, и
№ 8 • ав ст 2006
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
До модифи ации
с р ббера, сент. 2004 .
Массовый расход бензойной
ислоты, /ч
После модифи ации
с р ббера, апрель 2005 .
После модифи ации
с р ббера, июнь 2005 .
Относительное время
Рис. 5. Количество бензойной ислоты в отбросном пото е
жид ости из с р ббера
это помо ло растворить часть бензойной ислоты,
осевшей в слое насад и. Затем меньшили пото
охлаждающей жид ости через а ре ат охлаждения
с 48 до 12 м3/ч, что позволило величить температ р аза в слое насад и. Давление в б н ерах прод та быстро верн лось норме и в дальнейшем не
росло.
Кроме то о, в этот период подбирали на р з
на этот зел по щелочи. Наблюдения по азали, что
при недостаточной подаче щелочи ре лирование
ровня в бывшем с р ббере было нестабильным, а
в лапане ре лятора ровня появлялся ненормальный ш м, подтверждающий прис тствие бензойной
ислоты в цир лир ющем пото е.
Оптимизация работы модифицированно о
с р ббера. В течение шести недель после п с а
модифицированно о с р ббера независимая фирма анализировала содержание лет чих ор аничесих соединений в азе. 31 мая и 1 июня 2005 . провели обследование это о зла при изменении подачи орячей воды в насадочн ю олонн и расхода
охлаждающей воды. В это время не мо ли надежно
измерить онцентрацию бензойной ислоты на входе в насадочн ю олонн , та а пробоотборная
тр б а начала забиваться. Для оцен и эффе тивности очист и ориентировались на объемн ю долю
бензойной ислоты на выходе из олонны (составлявш ю 0,008-0,010 %) и на ее содержание в жидости, сливаемой из олонны в дренаж. Рез льтаты
по азаны на рис. 5.
После п с а модифицированно о зла очист и,
восстановления стабильной работы и промыв и насадочной олонны оличество бензойной ислоты,
выводимой из нее с жид остью, величилось с
7 /ч до 60 /ч. Этот по азатель позволил оценить (с четом материально о баланса) содержание бензойной ислоты на входе в олонн – от 0,15
до 0,20 % (по объем ).
Данные о содержании позволили рассчитать общие оэффициенты массопередачи и высот единицы переноса. Колонна имеет диаметр 1,37 м и
содержит слой насад и высотой 1,52 м (объем слоя
2,26 м3). Средний расход аза через олонн составляет 4450 нм3/ч. Разделив молярный расход вымываемой из с р ббера бензойной ислоты на объем
НЕФТЕГАЗОВЫЕ
Т
Е
Х
Н
О
Л
О
Г
И
И
№ 8 • ав ст 2006
Таблица 2. Зависимость высоты единицы переноса в системе «бензойная ислота – вода» от расхода орячей и охлаждающей воды
через зел очист и
№
Расход
опыта охлаждающей
воды,м3/ч
0
1
2
3
4
5
6
12
12
12
6
0
24
12
Расход
орячейводы,
м3/ч
Объемный оэффициент
массопередачи,
-моль/(м3·ч·атм)
Высота
единицы
переноса,м
6
4
7,6
6
6
6
6
279
250
298
272
268
285
255
0,43
0,49
0,40
0,43
0,46
0,43
0,46
Таблица 3. Выбросы лет чих ор аничес их веществ с пото ом
инертно о аза из б н еров хранения чистой терефталевой ислоты (в метана на 1 т ЧТК)
По азатель
Мин.
Ма с.
Домодифи ации злаочист и
Послемодифи ации злаочист и
336
4,4
2520
7,1
Средний Литерат рные
данные
1008
4,7
2000
Нетданных
насад и, пол чаем объемный оэффициент массопередачи (Kga). Парциальным давлением бензойной ислоты над раствором пренебре аем, та а
оно составляет не более 1 % парциально о давления бензойной ислоты в азовой фазе. Расчетные
значения объемных оэффициентов массопередачи приведены в табл. 2. Далее, разделив молярный
расход инертно о аза на объемный оэффициент
массопередачи, пол чаем высот единицы переноса при атмосферном давлении. Оценивая пол ченные рез льтаты, можно сделать вывод, что массообмен в системе «бензойная ислота – орячая вода»
происходит очень быстро и лимитир ется сопротивлением в азовой фазе.
Примечание: Из восьми опытов, проведенных во
время обследования, рез льтаты опытов №№ 0 и 7
сочли ненадежными из-за тр дностей с отбором проб
аза на входе в олонн . Если по рез льтатам остальных опытов построить зависимость Kga от расхода
орячей воды через слой насад и, то пол чим линию
с тан енсом ла на лона 0,27. В литерат ре это соотношение описывается э споненциальной зависимостью с по азателем степени межд 0,2 и 0,4.
При расчете оэффициента Kga пренебре али
в ладом, оторый вносит в очист аппарат охлаждения. Измерения не позволили выделить в лад
этой прямоточной стадии, но малое изменение онцентрации на выходе из насадочной олонны во
время останов и насоса цир ляции жид ости
(опыт № 4) по азывает, что этот в лад минимален
в сравнении с в ладом слоя насад и.
В табл. 3 представлены выбросы лет чих ор аничес их веществ (в пересчете на метан) из рассматриваемо о источни а до и после ос ществления мероприятий по со ращению выброса. Здесь
же для сравнения приведены данные из литерат ры. Видно, что ос ществленные мероприятия позволили со ратить среднюю величин выброса, в расчете на 1 т ЧТК, с 1008 до 4,7 . После то о а в
промывн ю вод стали вводить щелочь, стало возможным меньшить расходы промывной воды и
сточной воды, выводимой на очист , без рис а
осаждения бензойной ислоты.
Перевел М. Фаль ович
93
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
2
Размер файла
863 Кб
Теги
425
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа