caiet stefania grigore

Proiect cofinanţat prin Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013“Investește in oameni!”

CAIET DE PRACTICA

Loc de practica: IPROCHIM S.A București

Tutore: Inginer Ambruș Maria Mariana

Student: Grigore D. Andreea Ștefania

Facultate/ specializare/an: Facultatea de Chimie Aplicată și Știința Materialelor, Master Controlul analitic al Calității Mediului și Tehnici de Depoluare, Anul I

Tema: INSTALAȚIA EPURARE VOLATILE DIN SMOALĂ REZULTATĂ ÎN URMA PROCESULUI DE FABRICARE ACIZI CRUZI

I. Studiu bibliografic

a. Principalele noțiuni

- Fluxul de proiectare la compartimentul PROCESE / INSTALAȚII- Instalația de epurare volatile din smoală rezultată în urma procesului de fabricare anozi

cruzi- Obţinerea anozilor cruzi.

b. Surse

- Sistemul de pachete soft din dotarea IPROCHIM S.A- www.osim.ro – Brevet de Invenție- www.scribd.com - www.sciencedirect.com

http://www.sciencedirect.com/

http://www.scribd.com/

http://www.osim.ro/


II. Raport de practica

1. INTRODUCERE

Lucrarea de față – Instalația de epurare volatile smoală rezultată în urma procesului de fabricare a anozilor cruzi - are drept scop definirea soluțiilor tehnice privind realizarea instalației de tratare gaze cu volatile smoală.

Tratarea gazelor cu volatile smoală, respectiv purificarea acestora înainte de emisia în atmosferă, va avea loc în baza unui procedeu tehnic. Pe lângă descrierea procesului, este necesară stabilirea capacităţii, a regimului de lucru și amplasamentul instalației.

Procedeul tehnic de epurare volatile smoală constă în principal din fazele de adsorbţie, respectiv filtrare a gazelor.

2. CONSIDERAŢII TEORETICE

Adsorbția - este un important fenomen de transfer de masă și se referă la transferul de concentrație în exces a unui component, dintr-un strat subțire, învecinat cu o interfață, față de concentrația din volumul fazei solide. Acest strat reprezintă un raport suprafață/volum (suprafața specifică) foarte mare, la fel ca și sistemele coloidale, motiv pentru care sunt tratate adeseori împreuna.

Pe suprafețe solide are loc întotdeauna o adsorbție pozitivă a moleculelor din faza gazoasă sau lichidă datorată forțelor de atracție dintre moleculele solidului și moleculele fluidului.Forțele de atracție formează un întreg spectru variind de la forțele similare cu legătură covalentă până la cele de dispersie de tip London ce caracterizează forțele intermoleculare slabe Van der Waals. Dacă între suprafața solidă și moleculele adsorbite se stabilesc legături chimice, fenomenul se numește adsorbție chimică sau chemosorbție, iar dacă forțele interfaciale sunt de tip Van der Waals, aceasta este denumită adsorbție fizică.Spre deosebire de adsorbanții lichizi, la adsorbanții solizi este mai dificil de cunoscut valoarea suprafeței de separare dintre faze, motiv pentru care raportarea cantității de adsorbant se face frecvent față de unitatea de masă de adsorbant și nu față de unitatea de suprafață.

Filtrarea gazelor - În natura sunt foarte multe substanțe care se prezintă sub forma gazoasă și din cele mai vechi timpuri omul acționează intens pentru descoperirea și îmbunătățirea tehnicilor de folosire a lor.


Compoziţie şi răspândire - Gazul natural este un amestec de gaze, care poate fi foarte diferit după aşezarea zăcământului. Cea mai mare parte este constituită din metan, la care se adaugă uneori cantităţi apreciabile de hidrocarburi saturate (alcani), metan (CH4), etan (C2H6), propan (C3H8), hidrocarburi nesaturate, alchene sau olefine, şi hidrocarburi aromatice sau arene care în lanţul formulei chimice au o legătură dublă (=) ca etena (etilena) C2H4. Alcanii ce au o structură chimică inelară mai sunt numiţi şi cicloalcani, având formula chimică generală CnH2n. Alchenele pot avea de asemenea forme ciclice ca ciclopentanul.

Alchinele sunt hidrocarburi ce conţin mai multe triple legături chimice, cel mai reprezentativ fiind etina (acetilena): C2H2. Ultima grupă mai importantă a hidrocarburilor nesaturate este benzenul care are o formă structurală ciclică: C6H6; dintr-o subgrupă a acestor hidrocarburi aromatice face parte naftalina: C10H8, pe când terpenele (terebentina) nu sunt hidrocarburi pure din punct de vedere chimic.

Gazele naturale mai conţin: vapori de gaze condensate din care cauză mai sunt numite gaze umede, hidrogen sulfurat (H2S), care necesită îndepărtarea sulfului, şi până la 9% dioxid de carbon (CO2) care diminuează calitatea gazului.

În general, gazul natural are în compoziţie 85% metan, 4% alţi alcani (etan, propan, butan, pentan) şi 11% gaze inerte (care nu ard). Deosebit de valoroase sunt gazele naturale care conţin heliu, aceste gaze fiind sursa principală de obţinere a heliului.

Gazele de sonda sunt amestecuri de hidrocarburi gazoase, care se extrag odată cu țițeiul.

Gazele de sondă se găsesc în zăcămintele de țiței atât în stare libera, cât și dizolvate în țiței și joacă un rol foarte important în viața sondei, deoarece în anumite condiții de zăcământ antrenează țițeiul să curgă liber pe gaura de sonda. Se spune ca sonda este exploatată prin erupția naturală, ceea ce este foarte economic. Gazele naturale de sondă curgând la suprafață antrenează în drumul lor și țițeiul. Acest amestec pătrunde în separatoare, care, în interior pentru o separare cât mai rapidă și mai completă a gazelor de țiței — sunt prevăzute cu diverse dispozitive și piese. Separarea se produce sub acțiunea forței de gravitație, a forței centrifuge, schimbării bruște a direcției de curgere, reducerii vitezei (datorita măririi secțiunii), expansiunii gazelor din soluție și aderării acestora pe unele suprafețe de contact. În aceste condiții gazele ies pe la partea superioara a separatorului, iar țițeiul pe la partea inferioară. La ieșirea din separatoare gazele naturale de sondă mai antrenează cu ele o cantitate de particule ușoare, care se separă la stațiile de degazolinare sub formă de gazolină și unele hidrocarburi gazoase, cum sunt: propanul, butanul etc., care se comercializează sub formă de gaze lichefiate în butelii (aragaz).


Tipuri de Filtre - u t i l i z a t e în industria gazieră trebuie să corespundă:

• Mărimii particulelor de praf conţinute în gazele naturale,

• Cantităţii de praf care trebuie eliminate din gazele naturale,

• Debitelor de gaze naturale,

• Regimul de curgere (constant sau cu pulsaţii)

După materialul folosit ca element filtrant se disting:

• Filtre cu diferite tipuri de ţesături

• Filtre cu fetru,

• Filtre ceramice,

• Paturi filtrante, constituite din straturi de nisip, pietriş, etc.,

• Filtre electrostatice

Materialele din care sunt constituite elementele filtrante ale filtrelor trebuie să

corespundă următoarelor caracteristici:

1. Porozitate deschisă > 70%;

2. Diametru mediu maxim al porilor: 10μm;

3. Nr. de pori pe cm²: 5000

3. DATE TEHNICE

Procedeu de obţinere anozi cruzi

Procesul de fabricare anozi cruzi, necesari procesului de electroliză, cuprinde în principal:

- 2 turnuri de pastă cu doua mese de turnare, unde se fabrică pasta de anozi (4 malaxoare) și apoi prin vibropresare se formează anozii cruzi;

- 3 cuptoare de coacere modernizate, deschise, construite fiecare din 36 camere, 6 alveole/cameră. Aici are loc coacerea anozilor cruzi, în scopul eliminării umidității și volatilelor, a cocsificării smoalei, fază în care se obțin anozii copți


În cadrul procesului de obţinere a anozi cruzi, la fazele de malaxare la o temperatură de 1600 C ÷ 1800 C, în timpul transportului pastei anodice la vibropresă și la formarea anozilor cruzi rezultă gaze cu volatile smoală, care necesită un procedeu de tratare, înainte de evacuare în atmosferă.

4. INSTALAȚIA DE EPURARE VOLATILE SMOALĂ

Procedeu tehnologic adoptat

Instalația pentru epurarea vaporilor de smoală rezultați din procesul de fabricare a anozilor, cuprinde un sistem de colectare a gazelor (1), un reactor (8) în care se injectează cocs (2), un filtru cu saci (11) pentru filtrarea amestecului rezultat, un sistem (16) de transport al cocsului colectat, un ventilator (13) care antrenează gazele (3) epurate și le evacuează în atmosferă.


Pentru epurarea gazelor s-a conceput un sistem de tratare care constă, în principal, în colectarea și tratarea gazelor, printr-un proces uscat, într-un reactor vertical tip Venturi (“scruber uscat”) în care se injectează cocs de petrol calcinat fin. Particulele de cocs sunt injectate și amestecate cu gazele atât în conductele colectoare, cât și în reactor.

Particulele de cocs reacționează cu volatilele de smoală prin fenomenul de adsorbție pe suprafață. Prin acest proces gazele sunt purificate de vaporii de smoală.Amestecul de cocs cu smoala condensată – denumit cocs reactat – și gaze, este trecut apoi, într-un filtru cu saci unde se separă particulele și praful, iar gazul filtrat este evacuat în atmosferă. Cocsul reactat se returnează în instalația de fabricare pastă anodică.

Capacitate instalaţie

Instalaţia de epurare volatile smoală rezultate în urma procesului de fabricare anozi cruzi va avea o capacitate de epurare de 60.000 Nm3/h (la 0oC şi 1 atm) gaze cu volatile smoală.

Descriere proces tehnologic

Procesul tehnologic - regim continuu - constă în următoarele operații principale:1. Aspirații gaze cu volatilele de smoală și injecţie de cocs fin;2. Tratare gaze cu volatile de smoală, care consta în:

-Adsorbţi cu cocs fin în reactor;-Filtrare gaze în strat de cocs;

3. Transport cocs reactat.


Se prezintă în continuare schema operațiilor principale.

5. SCHEMA OPERAŢIILOR PRINCIPALE

Instalaţia de epurare volatile smoală


6. DEFINIREA PUNCTELOR DE ASPIRAŢIE. CARACTERIZARE (DEBIT, COMPOZIŢIE, TEMPERATURĂ)

Gazele sunt aspirate în mod continuu de la utilajele aferente instalației de anozi cruzi. Punctele de aspiraţie şi parametrii gazelor aspirate sunt prezentate în Tabelul nr.1: Tabelul nr. 1Nr. crt.

Denumire utilaj Puncte aspirație

Debit aspirat, mc/h

Viteza, (m/s)

T, 0C

Banda G21 G2.1 763,2 9,3 592

G2.2763,2 9,3 59

3 G2.3 1526,4 13,5 59Banda G3

4G3.1

763,2 9,3 61

5 G3.2 763,2 9,3 616 G3.3 2289,6 20,2 61

Banda G67

G6.11526,4 13,5 59

8 G6.2 2289,6 20,2 589 G6’.1 2289,6 20,2 58

Vibropresa VP10 VP3 5342,4 30,2 3311 VP4 5342,4 30,2 3312 VP5 7632 24,8 6213 VP6 * 6105,6

(12211,2)24,0 38

14 VP7 3816 33,4 20VP8 7632 30,0 62

Banda G415 G4.1 1526,4 18,6 6216 G4.2 1526,4 18,6 6217 G4.3 1526,4 13,5 6218

Banda G119

G1.11526,4 18,6 59


20 G1.2 763,2 9,3 5921 Malaxor F11

(cota+4,5) GF114273,9 37,8 82

22 Malaxor F12 (cota+0,0)

GF12 4273,9 37,8 73

23 Malaxor 2F11 (cota+4,5) G2F11

4273,9 37,8 57

24 Malaxor 2F12 (cota+0,0)

G2F12 4273,9 37,8 68

Gazele cu vapori de smoală sunt colectate de la utilajele existente în cadrul fabricaţiei de anozi cruzi, din fiecare punct de aspirație prezentat, prin intermediul unor conducte. Ele sunt dirijate spre 4 conuri colectoare amplasate astfel încât să colecteze gazele din jurul lor, de la punctele de aspirație cele mai apropiate. Conductele de ieșire din conurile colectoare intră într-un con colector general, de unde sunt conduse printr-o conductă colectoare principală la reactorul Venturi din Instalația de tratare gaze cu volatile smoală.

Conductele de aspirație vor fi dimensionate astfel încât gazele să aibă o viteză de 18 -19 m/s. Toate conductele prin care circulă gaze cu temperaturi mai mari de 60 oC vor fi încălzite electric şi izolate termic - pentru evitarea condensării vaporilor de smoală - până la intrarea în conurile colectoare, unde se va introduce cocs proaspăt, în acelaşi scop. Cocsul va fi introdus în partea conică a conurilor colectoare, în contracurent cu gazele colectate, prin intermediul transportului pneumatic.

Tratare gaze cu volatile smoală

Gazele colectate din instalaţia existentă, cărora li s-a adăugat cocs fin, sunt introduse din conul colector general, printr-un colector principal, într-un reactor tip Venturi, pe la baza acestuia. Gazele au un debit real de 71500 m3/h si T med. = 53 oC. Înainte de intrarea în reactor, pe colector se prevede o clapetă de reglare (tip ghilotină) automată, cu contragreutate, acționată pneumatic, cu rol de izolare a reactorului contra curenţilor de aer când se opreşte ventilatorul de extracţie.

În colul reactorului se injectează gravitaţional, în contracurent cu gazele, cocs fin cu un debit de 2,5 – 3,5 t/h, alimentat printr-un șnec transportor. Cantitatea de cocs este introdusă dozat prin intermediul unui dozator celular.


În reactor gazele sunt amestecate cu cocsul injectat și are loc fenomenul de adsorbţie a particulelor de smoală din gaze pe suprafaţa cocsului. Gazele vor avea în reactor o viteză de cca. 17,5 m/s.

Gazele ce conţin cocs cu smoală ies din reactor spre partea superioară şi intră într-un filtru cu saci. În filtru se separă cocsul reactat, care se recirculă în instalaţia existentă, de gazele epurate care se evacuează, prin intermediul unui ventilator în atmosferă. Debitul de gaze epurate poate fi reglat prin intermediul unei clapete de reglare (tip ghilotină) automată, cu contragreutate, acționată pneumatic, înainte de ventilator.

Cocsul reactat separat de gaze este colectat în partea conică a filtrului prevăzut cu sistem de fluidizare și este descărcat prin intermediul şnecului de la partea inferioară a filtrului într-o cameră de liniștire prevăzută cu șibăr și cu un sistem de fluidizare cu aer comprimat. Cocsul, este trimis continuu prin intermediul unui dozator celular într-un sistem de transport pneumatic cu airlift în buncărul instalației de anozi.

Filtrul cu saci este prevăzut cu un sistem de scuturare saci cu aer comprimat tip “puls-jet”, cu programare ciclică.

Transport şi injecţie cocs

Cocsul depozitat, prin intermediul unui dozator celular şi a două şnecuri este alimentat în buncărul instalaţiei de tratare gaze cu volatile smoală.

Buncărul va fi prevăzut cu sonde de nivel (min., mediu, maxim) şi cu sistem de vibraţie. La ieşirea din buncăr se prevăd un şibăr manual şi un dozator celular cu reglare de debit.

Prin intermediul unui şnec, cocsul este alimentat la reactorul tip Venturi şi prin sistemul de transport pneumatic la cele 4 conuri colectoare. Alimentarea reactorului se face prin intermediul unei conducte, gravitaţional. Cantitatea de cocs este introdusă dozat prin intermediul unui dozator celular. Pentru injecţia cocsului în conurile colectoare, şnecul este prevăzut cu racorduri de descărcare cu şibăre automate şi dozatoare celulare cu reglare de debit. Transportul cocsului este realizat pneumatic, cu 2 suflante către cele 4 conuri colectoare, pe 4 trasee distincte. Capacitatea de injecţie cocs în conurile colectoare este de max. 400 kg .


Utilaje şi echipamente tehnologice

1. Aspiraţii gaze cu volatile smoală

Principalele utilaje și echipamente tehnologice sunt prezentate în Tabelul nr. 2 de mai jos:

Tabel nr. 2

Nr. crt.

Denumire utilaj Nr.buc.

Material

1. Con colector 4 OL

2. Con colector general 1 OL

2. Instalaţie tratare gaze cu volatile smoală

Principalele utilaje și echipamente tehnologice sunt prezentate în Tabelul nr. 3 de mai jos:

Tabel nr. 3

Nr. crt.


Material

1. Clapetă de reglare automată 2 OL2. Reactor Venturi, tip

convergent-divergentQ=71.500 m3/h (60.000 Nm3/h)

1 OL

3. Filtru cu saciQ = 70.000 Nm3/h

1 OL

4. Ventilator extracţie gazeQ= 70.000 Nm3/hp=7000 Pamotor cu atenuator de zgomot

2 OL

5. Coş 1 OL

6. Dozator celularG= 6 t/hDn 250 mm

2 OL


7. AirliftG = 6 t/h

1 OL

1. Instalaţie transport şi injecţie cocs

Principalele utilaje și echipamente tehnologice sunt prezentate în Tabelul nr. 4 de mai jos.

Tabel nr. 4Nr. crt.


Material

1. Dozator celularG= max. 6000 kg/h

2 OL

2. Şnec transportor 3 OL3. Buncăr cocs proaspăt

paralelipipedic, vertical, fund conic,V= 25 m3

1 OL

4. Dozator celularGmax.= 400 kg/h

4 OL

5. Suflantă transport cocs 2 OL

Pentru stingerea unui eventual incendiu, în conductele colectare gaze cu vapori de smoală sunt prevăzute racorduri pentru inundare cu apă.

6. BILANT DE MATERIALE

Parametrii de proces - Reactor Venturi

Gaze cu volatile smoală, kg/h- Gaze- Volatile smoală

4611246100

12Cocs proaspăt, kg/h 3500Total intrare, kg/h 49612


Gaze epurate, kg/h 46100Cocs reactat, kg/h 3512 Total ieșire, kg/h 49612

Nr. crt.

Denumire con colector

Puncte aspirație

Debit aspirat, mc/h

Viteza, (m/s)

Diametrul, mm

0 1 2 3 4 5C 101 – Debit ieşire: 12 370 mc/h; T medie = 72,5 0C ; Dn = 480 mm; v = 18,9 m/s

1 GF11, GF 12 4273,9 19,2 2802

G1.2763,2 18,7 120

3 G 4.2, G4.3 1526,4 18,6 170C 102 – Debit ieşire: 12 374 mc/h; T medie = 62 0C ; Dn = 480 mm; v = 18,9 m/s

4 G2F11, G2F 12 4273,9 19,2 2805 G2.1 763,2 18,7 1206 G1.1, G4.1 1526,4 18,6 170

C 103 – Debit ieşire: 38 253 mc/h; T medie = 42 0C ; Dn = 850 mm; v = 18,7 m/s

7 G3.3 2289,6 20,2 2008 VP6, VP6 6105,6 19,8 3309 VP7 4273,9 19,2 280

10 VP4, VP5 5342,4 19,1 31511 VP5 7632 16,9 40012 VP3 1526,4 18,6 170

0 1 2 3 4 5C 104 – Debit ieşire: 8501 mc/h; T medie = 63 0C ; Dn = 400 mm; v = 18,8 m/s

13 G2.2, G3.1, G3.2 763,2 18,7 12014

G6’.1, G6.22289,6 20,2 200

15 G2.3 1526,4 18,6 170C g – Debit ieşire: 71 492 mc/h; T medie = 53 0C ; Dn = 1000 mm; v = 25,2 m/s

16 C 101 12370 18,9 48017 C 102 12374 18,9 48018 C 103 38253 18,7 850

19 C 104 8501 18,8 400


Reactorul de tip Venturi a fost alimentat cu 46.112 Kg/h gaze cu volatile smoală (gaze cu un debit de 46.100 kg/h și volatile smoală cu un debit de 12 kg/h) și 3.500 kg/h cocs proaspăt, cu un debit real de 71500 m3/h la temperatura medie de 53 oC. Instalația este prevăzută cu 4 conuri colectoare, din fiecare con colector debitul de ieșire este:

- din primul con colector debitul de ieșire este de 12.370 mc/h- al doilea con colector, debitul de ieșire este de 12.374 mc/h - al treilea con colector, debitul de ieșire este 38.253 mc/h - al patrulea con colector are debitul de ieșire de 8.501 mc/h. Iar conul colectorul general

prezintă un debit de 71.492 mc/h, unde sunt colectate toate cele 4 conuri.La ieșirea din reactor rezultă gazele epurate cu un debit de 46.100 kg/h, care sunt

evacuate prin coș iar cocsul reactat cu un debit de 3.512 kg/h, care este reintrodus în sistem.

7. CONCLUZII

- diminuarea emisiilor la coș prin mărirea randamentului de filtrare la 99,9%, datorită adsorbției volatilelor de smoală pe cocs în reactor și filtrarea într-un filtru cu saci în strat de cocs fin;

- reintroducerea în circuitul tehnologic a gudroanelor reținute în stratul de cocs fin prin utilizarea în fabricația anozilor, a cocsului reactat colectat;

- evitarea depunerilor de gudroane, de pe conductele de aspirație, din cauza condensării volatilelor, prin menținerea unei aspirații optime în toate punctele de aspirație cu efect pozitiv asupra microclimatului din spațiul de lucru;

- injectarea în conductele de aspirație a unei cantități de cocs fin proaspăt are rolul de a sabla suprafața interioară a conductelor de aspirație, eliminând în acest mod lucrările de curățire manuală a conductelor;

- izolarea termică a conductelor de aspirație în vederea evitării condensării volatilelor de smoală în contactul cu suprafața rece a conductelor;

- optimizarea sistemului de aspirație în vederea obținerii unor debite de aspirație optime în toate punctele.

caiet stefania grigore

Documents