Министерство образования и науки России Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет» Р. А. Халитов, А. Ф. Махоткин ТЕХНОЛОГИЯ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ КИСЛОТ В ВИХРЕВЫХ АППАРАТАХ Монография Казань Издательство КНИТУ 2015 УДК 661.25 ББК 35. <...> Технология регенерации отработанных кислот в вихревых аппаратах : монография / Р. А. Халитов, А. Ф. Махоткин; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. <...> Описаны эффективные способы интенсификации процессов: денитрации отработанных кислот, абсорбции оксидов азота, малоотходного концентрирования отработанной серной кислоты и очистки отходящих газов. <...> Галимов д-р техн. наук, гл. специалист ФКП «КГКПЗ» Е. Л. Матухин ISBN 978-5-7882-1757-4 © Халитов Р. А., Махоткин А. Ф., 2015 © Казанский национальный исследовательский технологический университет, 2015 2 ВВЕДЕНИЕ В производстве нитратов целлюлозы образуются отработанные кислотные смеси, состоящие из азотной, серной кислот, воды и остатков нитроцеллюлозы. <...> Избыточная отработанная кислота, а также кислота, вытесненная из нитратов целлюлозы и уловленная из отходящих газов, направляется на стадию регенерации отработанных кислот. <...> Поступающие на стадию регенерации отработанные кислоты смешиваются в приёмных баках с получением среднего состава: HNO3 – 10 ч 18%; H2SO4 – 23 ч 29%; около 0,5% нитратов целлюлозы, остальное H2O. <...> Серная кислота находится в кислотообороте и не расходуется в реакции этерификации целлюлозы. <...> Процесс регенерации отработанных кислот состоит из следующих стадий: денитрация, абсорбция оксидов азота, концентрирование разбавленной серной кислоты. <...> Денитрация осуществляется в колонных аппаратах барботажного типа при непосредственном контакте кислотной смеси и перегретого пара. <...> Денитрация отработанных кислот представляет собой процесс экстрактивной дистилляции, в котором экстрагентом <...>
Технология_регенерации_отработанных_кислот_в_вихревых_аппаратах_монография.pdf
УДК 661.25
ББК 35.
Халитов Р. А.
Технология регенерации отработанных кислот в вихревых
аппаратах : монография / Р. А. Халитов, А. Ф. Махоткин; М-во образ.
и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во
КНИТУ, 2015. – 384 с.
ISBN 978-5-7882-1757-4
Рассмотрены научно-технические основы нового аппаратурного
оформления промышленных способов и технологии регенерации отработанных
кислот в производстве нитратов целлюлозы. Описаны эффективные
способы интенсификации процессов: денитрации отработанных
кислот, абсорбции оксидов азота, малоотходного концентрирования
отработанной серной кислоты и очистки отходящих газов.
Приведено описание принципиально новых аппаратов.
Предназначена для студентов, аспирантов, научных сотрудников
и инженеров, работающих в области производства нитратов целлюлозы
и других нитросоединений.
Подготовлена на кафедре «Оборудование химических заводов».
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Казанского национального исследовательского технологического
университета
Рецензенты: д-р техн. наук, проф. КНИТУ им. А.Н. Туполева
Э. Р. Галимов
д-р техн. наук, гл. специалист ФКП «КГКПЗ»
Е. Л. Матухин
ISBN 978-5-7882-1757-4 © Халитов Р. А., Махоткин А. Ф., 2015
© Казанский национальный исследовательский
технологический университет, 2015
2
Стр.2
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………….
1. ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССА
ДЕНИТРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ КИСЛОТ…........
1.1. Описание технологического процесса
регенерации отработанных кислотных смесей………
1.2. Анализ физико-химических основ и аппаратурного
оформления процесса денитрации отработанных
кислот и разработка путей интенсификации……………
1.3. Разработка и исследование вихревой колонны
денитрации отработанных кислот………. ……………
1.3.1. Исследование первой по ходу газа вихревой
контактной ступени колонны денитрации отработанных
кислот………………………………………..
1.3.2. Исследование гидродинамических и массообменных
характеристик второй и последующих по
ходу газа вихревых контактных ступеней (ВКС)
колонны денитрации отработанных кислот………….
1.4. Разработка вихревой ферросилидовой колонны
денитрации отработанных кислот и результаты
опытно-промышленных испытаний…………………..
1.5. Разработка вихревой фторопластовой
колонны денитрации отработанных кислот………….
1.6. Холодильник – конденсатор 98% азотной
кислоты с фторопластовыми охлаждающими элементами…………………………………………………
2.
ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРОЦЕССОВ АБСОРБЦИИ
И КАТАЛИТИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ
ВЫБРОСОВ ОТ СМЕСИ ПАРОВ АЗОТНОЙ
КИСЛОТЫ И ОКСИДОВ АЗОТА…………………….
379
97
3
10
10
15
41
66
74
81
88
91
Стр.379
2.1. Определение путей интенсификации абсорбции
нитрозных газов стадии денитрации отработанных
кислот……………………………………………...
2.2. Разработка вихревого абсорбера нитрозных
газов, работающего под повышенным давлением…..
2.3. Селективное каталитическое восстановление
оксидов азота аммиаком……………………………….
2.3.1. Теоретические основы минимизации затрат
на каталитическую очистку отходящих газов………
2.3.2. Разработка промышленного реактора каталитического
восстановления оксидов азота и анализ
результатов его внедрения в производство…….
3. РАЗРАБОТКА МАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ ОТРАБОТАННОЙ
СЕРНОЙ КИСЛОТЫ……………………………
3.1. Анализ известных конструкций концентраторов
серной кислоты и разработка способа сокращения
локальных перегревов кислоты на первой ступени
контакта фаз……………………………………...
3.2. Основы малоотходной абсорбции паров серной
кислоты на второй и последующих ступенях
контакта фаз концентратора………………………….
3.3. Разработка и исследование гидродинамических
и тепломассообменных характеристик первой
по ходу газа ступени вихревой колонны………..
3.4. Разработка и исследование вихревых ферросилидовых
ступеней колонны………………………...
3.5. Разработка конструкции промышленной
вихревой колонны для малоотходного концентрирования
серной кислоты………………………………...
3.6. Техническая характеристика вихревой
колонны…………………………………………….......
380
97
130
137
171
182
192
192
225
246
261
274
288
Стр.380
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПЫТАНИЙ
МАЛООТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ
КОНЦЕНТРИРОВАНИЯ СЕРНОЙ КИСЛОТЫ В
ВИХРЕВОЙ ФЕРРОСИЛИДОВОЙ КОЛОННЕ……
4.1. Описание малоотходного технологического
процесса концентрирования серной кислоты в вихревой
ферросилидовой колонне……………………...
4.2. Результаты промышленных испытаний малоотходной
технологии концентрирования серной кислоты
в вихревой ферросилидовой колонне………….
4.3. Устройство и принцип работы брызгоуловителя……………………………………………………...
4.4.
Устройство и принцип работы брызгоуловителей
с рукавными фильтрующими элементами……
4.5. Устройство и принцип работы смесительного
воздухонагревателя……………………………………
4.6. Устройство и принцип работы первичного
холодильника серной кислоты………………………..
4.7. Устройство и принцип работы холодильника
серной кислоты с фторопластовыми охлаждающими
элементами……………………………………………..
5. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ
КИСЛОТ В ВИХРЕВЫХ АППАРАТАХ.……………
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………..
ЛИТЕРАТУРА………………………………………
290
290
298
321
325
330
336
340
347
353
355
Стр.381