CC BY
14
УДК 661.7
К. А. Павлова, К. С.Курамшина, Р. А. Мамадиев, Т. А. Сайфутдинов, Д. Р. Исхакова
РАЗРАБОТКА СПОСОБА ЛИКВИДАЦИИ БРЫЗГОУНОСА ЖИДКОСТИ НА СТАДИИ АБСОРБЦИИ ФОРМАЛЬДЕГИДА ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ И РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ ФОРМАЛИНА
Ключевые слов: формальдегид, абсорбция, параформальдегид, формалин, брызготуманоловушка.
В настоящий момент остро стоит вопрос повышения единичной мощности установок производства формалина, в связи с увеличением спроса на данный продукт. В связи с этим остро стоит вопрос ликвидации токсичных газовых выбросов и уменьшении потерь ценного сырья на побочные процессы. Предложена новая конструкция эффективной брызготуманоловушки, включающая вихревое устройство и набор рукавных фильтрующих элементов.
Keywords: formaldehyde, absorption, paraformaldehyde, formalin.
The problem of increasing ofproduction capacity formalin producing unit is a very urgent nowadays. The elimination of toxic gas emission and reducing the loss of valuable by-product is very acute question. A new design of effective mist eliminator including vortex device and a set of bag filter elements.
В настоящий момент остро стоит вопрос повышения единичной мощности установок производства формалина, в связи с увеличением спроса на данный продукт. Однако остро стоит вопрос ликвидации токсичных газовых выбросов и уменьшении потерь ценного сырья на побочные реакции, которые сопутствуют данному процессу [1]. Известно, что на зарубежных установках достигнута единичная мощность одной установки порядка 100 тыс.т /год . В последние годы на предприятиях РФ максимальная мощность достигнутая на двух линий составляет 160 тыс.т /год. Однако для дальнейшего развития завода необходимо увеличение мощности производства формальдегида до 260 тыс.т /год. Соответственно рассматривается вопрос о строительстве еще одной технологической линии мощностью 100 тыс. т /год. Такой путь увеличения мощности приведет к увеличению числа единиц эксплуатируемого оборудования и неизбежно повлечет за собой не только увеличение капитальных и
эксплуатационных затрат, но и как следствие увеличение себестоимости продукта. Поэтому целесообразно искать способы интенсификации и модернизации действующей технологии.
Однако с увеличением мощности установок остро встает вопрос одновременного сокращение брызгоуноса жидкости для соблюдения современных санитарных норм выброса в атмосферу токсичных веществ.
Следует отметить, что большой брызгоунос жидкости из действующих насадочных абсорберов является основной причиной ограничения производительности технологии. Если весь газовый поток после двух реакторов подать не в два, а в один действующий насадочный абсорбер, то скорость газа в живом сечении абсорбера превысит 3 м/с. При такой высокой скорости движения газа резко увеличивается гидравлическое сопротивление абсорбера, а соответственно и нагрузка на газодувку. Кроме того, резко увеличивается
брызгоунос и начинается режим «захлебывания» насадочной колонны. Поэтому газовый поток на практике распределяют на два насадочных абсорбера. Однако, уменьшенная в два раза скорость газового потока остается весьма большой для действующей насадочной колонны. Брызгоунос из действующей насадочной колонны при такой скорости газа все равно остается недопустимо большим. Последнее отражается на показателях не только экономики, но и экологии. Большой брызгоунос из колонны приводит к перерасходу метанола. Дозировочный расход метанола в тоннах на одну тонну формальдегида в настоящее время составляет 1,21 т/т. Поэтому, прежде всего, необходимо ликвидировать брызгоунос жидкости из колонны.
Однако, в действующем насадочном абсорбере применена брызголовушка, которая по эффективности является самой плохой из числа известных. Анализ закономерностей процесса абсорбции формальдегида показал, что работа действующего абсорбера сопровождается не только большим брызгоуносом, но и интенсивным образованием в газовой фазе тумана формальдегида [2]. При этом концентрация формальдегида в частицах тумана может быть даже больше концентрации формальдегида в продукционном метанолформальдегидном растворе, выходящем из абсорбера. Известно, что мелкодисперсный туман в насадочных абсорберах практически не улавливается при любой плотности орошения. Для эффективного улова тумана формальдегида из отходящих газов и полной ликвидации брызгоуноса жидкости из абсорбера должна быть установлена брызготуманоловушка с рукавными фильтрующими элементами.
Эффективный улов тумана формальдегида и полная ликвидация брызгоуноса жидкости могут быть достигнуты только на основе применения фильтрующих элементов [3]. Исследование показало, что наиболее эффективными при этом
являются рукавные фильтрующие элементы из волокнистых материалов. Для предотвращения вторичного брызгоуноса жидкости с поверхности фильтра фильтрующий материал необходимо делать многослойным. При этом между слоями с плотной упаковкой волокон должен быть более рыхлый дренажный слой. Максимальную эффективность улова тумана обеспечивают относительно плотные фильтры, изготовленные на основе параллельной укладки волокон. При небольшом орошении волокнистого фильтра водой эффективность фильтра по улову тумана увеличивается. Однако нельзя сильно орошать фильтр. При сильном орошении фильтра увеличивается гидравлическое сопротивление и начинается вторичный брызгоунос. Поэтому для ограничения плотности орошения фильтров перед рукавными фильтрами должна стоять эффективная брызголовушка, например, в виде вихревого устройства. Поэтому вихревое устройство и рукавные фильтрующие элементы должны быть неотъемлемой частью эффективной брызготуманоловушки и эффективной установки абсорбции формальдегида. Однако, такой брызготуманоловушки в действующей технологии пока нет.
В этой связи нами предлагается после действующей насадочной колонны установить брызготуманоловушку. Основными элементами брызготуманоловушки являются: корпус, тарелка с завихрителем, тарелка с рукавными фильтрующими элементами, патрубки входа и выхода газа, патрубок выхода уловленной жидкости. Волокнистый фильтрующий материал может быть выполнен из стекловолокна или иглопробивного
полипропиленового волокна.
Брызготуманоловушка работает следующим образом. Газовый поток входит в нижнюю область аппарата. Газ входит под тарелкой, на которой установлен завихритель. Под тарелкой улавливаются крупные капли брызг жидкости. С
помощью завихрителя улавливаются относительно мелкие капли. Уловленная жидкость стекает по переточной трубе с гидрозатвором на дно аппарата и отводится из аппарата через нижний патрубок. Для улова тумана в брызготуманоловушке предусмотрено применение рукавных фильтрующих элементов. Уловленная фильтрами жидкость стекает по наружной поверхности волокнистого материала на тарелку. Ориентировочно замена фильтрующего элемента осуществляется один раз в год. Эффективность брызготуманоловушки по улову брызг и тумана составляет 99 %.
Отходящие газы, содержащие остатки токсичных веществ, после брызготуманоловушки отправляются на факельное сжигание. Для полного решения экологических проблем в перспективе факельное сжигание должно быть заменено на реактор каталитического дожига. Единственной задачей при этом остается лишь рациональное использование тепла горящих отходящих газов. Например, при очистке газового потока на железооксидном катализаторе температура газов поддерживается 400°С
Литература
1. Огородников С.К. Формальдегид. Химия, Л.: 1984. — 280 c.
2. Павлова К.А. Анализ закономерностей кинетики абсорбции формальдегида/ К.А.Павлова.,А.Ф.Махоткин , И.А.Махоткин // Вестник технол. ун-та.-2015.-Т.18№20.-С.27-29.
3. Махоткин И.А. Экспериментальное исследование эффективности улова тумана аммиачной селитры волокнистыми фильтрами/ И.А. Махоткин, И.Ю.Сахаров, А.Ф.Махоткин // Вестник Казан. технол. ун-та.-2013.-Т.16№14.-С.74-75.
© К. А. Павлова - асп. каф. оборудования химических заводов КНИТУ, [email protected]; К. С. Курамшина - к.э.н., доцент каф. экономики КНИТУ, [email protected]; Р. А. Мамадиев - студ. же кафедры; Т. А. Сайфутдинов - студ. же кафедры; Д. Р. Исхакова - студ. каф. химии и технология органических соединений азота КНИТУ.
© K. A. Pavlova - postgraduate student of chemical plant machinery department, KNRTU [email protected]; K. S. Kuramshina - candidate of economical sciences of economics department, KNRTU,[email protected]; R. A. Mamadiev - student cafes. Equipment for chemical plants KNRTU; T. A. Sayfutdinov, student, chemical plant machienery Department, KNRTU; D. R. Iskhakova - student, Department of Chemistry and technology of organic nitrogen compounds, KNRTU.
Все статьи номера поступили в редакцию журнала в период с 15.11.15. по 20.12.15.
