Технология производства удобрений на Гомельском химическом заводе представляет собой сложную цепочку различных операций и процессов. Сегодня мы остановимся на такой стадии, как производство серной кислоты — важнейшего компонента в процессе изготовления фосфоросодержащих удобрений.
Есть еще одна причина, по которой хочется уделить внимание именно этому продукту. Дело в том, что благодаря производству серной кислоты завод получает дополнительное тепло, которое использует на собственные нужды: для отопления, ведения технологического процесса производства удобрений и получения электроэнергии.
Гидом по производству стал начальник печного отделения цеха серной кислоты Николай Гриб.
Николай Григорьевич начал работать в сернокислотном цехе почти одновременно с его созданием: производство открылось в марте 1980 года, а он пришел сюда трудиться аппаратчиком в мае. Работал и старшим аппаратчиком, и мастером, и старшим мастером, и теплотехником. За 35 лет досконально изучил технологию.
Процесс производства серной кислоты по схеме двойного контактирования с промежуточной абсорбцией газов состоит из нескольких стадий.
СТАДИЯ 1. Прием, складирование и плавление серы технической. Складирование серы жидкой
Начинается наш маршрут со склада выгрузки серы. Она поступает сюда в железнодорожных вагонах и выгружается в траншеи.
Затем портальные краны перебрасывают ее из траншей на место хранения — в бурт.
Сера легко переносит атмосферные перепады и любые осадки. Как объяснил Николай Григорьевич, она нейтральна и негигроскопична, то есть не впитывает влагу, поэтому ей не страшны ни дождь, ни снег.
Из буртов серу забирает грейфер и загружает в плавилки. Они представляют собой емкости бункерного типа с вмонтированными греющими элементами (регистрами), в которые поступает пар температурой около 200 °С. Сера начинает плавиться и стекает в конические сборники, где происходит ее отстой (в сборниках остается какое-то количество грязи, песка, примесей).
Как правило, все три плавилки работают только зимой, так как вместе с серой приходится плавить снег. В теплое же время года могут работать одна или две.
Далее Николай Гриб ведет нас на эстакаду выгрузки жидкой серы.
— В производстве серной кислоты используется как комовая сера, так и жидкая, которую мы получаем от ОАО «Мозырский НПЗ», — объясняет Николай Григорьевич. — Жидкая сера приходит к нам по железной дороге в цистернах, уже расплавленная. Сначала через соединительные рукава, а потом по серопроводу путем передавливания воздухом она поступает прямо в хранилище чистой серы (без фильтрации).
— Поступление жидкой серы занимает в наших объемах примерно 45%, — рассказывает Николай Гриб. — Этот продукт для нас предпочтительнее, чем сера комовая, так как из техпроцесса исключаются операции плавления и фильтрации. Особенно это выгодно зимой, когда на плавление уходит больше пара, чем в другое время года. Кроме того, Мозырь находится недалеко от Гомеля, поэтому благодаря короткому транспортному плечу сера прибывает к нам с наименьшими потерями тепла, что позволяет экономить время на ее разогрев и электроэнергию.
СТАДИЯ 2. Фильтрация плавленой серы технической (комовой)
После частичного отстоя в конических сборниках сера поступает в цилиндрический сборник и насосом автоматически (после того как сборник будет заполнен) подается в отделение фильтрации.
Сюда поступает вся жидкая сера из отделения плавления: сначала в промежуточную емкость, из которой самотеком идет в следующий сборник, а затем насосом подается на фильтр.
Фильтрованная сера поступает в одно из хранилищ. Туда же, напомним, идет и жидкая сера без фильтрации.
На заводе два хранилища чистой серы по 1 700 м3 каждое. В них хранится сера, готовая для подачи в печь на сжигание.
СТАДИЯ 3. Сжигание жидкой серы и утилизация тепла с получением пара
Сначала уточним: окислением (в классическом понимании) называется процесс, когда кислород взаимодействует с каким-то химическим элементом. Полученное в итоге вещество называется оксидом.
На следующей стадии производства серной кислоты предстоит получить оксид серы. Для этого сера из хранилища с помощью винтового насоса подается по серопроводу для сжигания в серную печь.
Сера подается на сжигание через три форсунки в серную печь, куда также поступает воздух. После сжигания в печи она превращается в газ — диоксид серы (SO2).
У полученного газа температура оказывается выше, чем требуется для технологии производства серной кислоты. Поэтому его охлаждают до температуры 400—430 °С. Для этого предназначен котел-утилизатор, где «снимается» тепло с газа с получением пара до 106 т, используемого для выработки электроэнергии и нужд производства.
СТАДИЯ 4. Окисление сернистого ангидрида в серный
Охлажденный газ — диоксид серы — по газоходу поступает на первый слой контактного аппарата (состоящего из пяти слоев).
В контактном аппарате в присутствии катализатора (химического вещества, ускоряющего химическую реакцию) происходит превращение диоксида (SO2) в триоксид серы (SO3), то есть в формулу добавляется одна молекула кислорода.
СТАДИЯ 5. Осушка воздуха и абсорбция SO3
Далее газ (уже SO3) поступает на абсорбцию (поглощение). В данном случае — поглощение кислотой. Подчеркнем эту деталь, потому что, прежде чем перейти к дальнейшему рассказу, сделаем отступление.
Из курса химии помним, что серная кислота получается при соединении воды (H2O) с триоксидом серы (SO3).
Но, оказывается, в промышленной химии все гораздо проще и одновременно сложнее.
Вот как это происходит (упрощенно): триоксид серы поступает в сушильно-абсорбционное отделение (САО), где в абсорбционных башнях поглощается орошаемой серной кислотой концентрации 98—99%.
Для поддержания концентрации на заданном уровне после поглощения SO3 в цикл абсорбционных башен подается вода для разбавления. Избыток серной кислоты передается в цикл сушильной башни.
Сушильная башня предназначена для осушки воздуха, подаваемого в печь на сжигание жидкой серы, а также для доведения избыточной серной кислоты из абсорбционных башен до «товарной» концентрации (92,5—94%) путем поглощения влаги из воздуха серной кислотой и добавления воды.
Из сушильной башни часть серной кислоты концентрацией 92,5—94% идет в хранилища и потом используется в производстве удобрений и отгрузки потребителям.
Схема выглядит гениальной. Судите сами: вместо того чтобы всякий раз соединять воду с триоксидом серы (а в этом случае сложно получить вещество нужной концентрации, да и затраты выше), мы один раз создаем серную ки слоту и пускаем ее по кругу. Она легко поглощает триоксид серы и потом без проблем разбавляется водой.
СТАДИЯ 6. Сжигание жидкой серы и утилизация тепла с получением пара
Кислота поступает в хранилища, откуда идет в цех фосфорной кислоты на разложение апатитового концентрата и в так называемые удобренческие цеха, производящие удобрения.
Склады рассчитаны на 34 тыс. т моногидрата серной кислоты.
— Если цех серной кислоты останавливается на капитальный ремонт, этого запаса хватает, чтобы обеспечить наши удобренческие цеха серной кислотой на весь период остановки, — отмечает Николай Гриб.
Далее наш гид ведет нас на центральный пульт управления производством серной кислоты (ЦПУ), оборудованный компьютерами. На мониторах можно увидеть технологическую схему цеха и установить, насколько параметры производства соответствуют нормам.
СТАДИЯ ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ. Не потерять тепло
Кроме тепла, полученного в процессе охлаждения диоксида серы, на заводе используют также тепло химических реакций, выделяемое в процессе получения серной кислоты.
— При добавлении воды в концентрированную кислоту, а также при поглощении кислотой SO3 идет реакция с выделением тепла, — объясняет Николай Гриб. — Для поддержания температурного режима абсорбции в заданном интервале применяются теплообменники.
В то же время «снятый» с их помощью избыток тепла в дальнейшем используется для системы отоплениязавода. Это позволяет экономить внешние энергоресурсы.
Всего на заводе две турбины мощностью 6 МВт каждая. Собственно, именно благодаря им предприятие полностью обеспечивает себя теплом и примерно на 35% — электроэнергией.
Вот и получается рациональное со всех сторон производство.
Наталья ЛАЗАРЕВА,
фото Дарьи Хачирашвили