300 500 700 900 1100 1 1500 1700 1900 Nhiệt độ, K
2.2.2. Thiết bị loại khụ.
Thiết bị tổng hợp loại khụ đƣợc sử dụng chủ yếu trong sản xuất axetylen với sản lƣợng lớn dựng cho mục đớch tổng hợp hoỏ học.
So với thiết bị loại ƣớt, ƣu điểm chớnh của thiết bị loại khụ là canxi hyđroxit khụ tạo thành trong vai trũ sản phẩm phụ cú thể đƣợc sử dụng làm nguyờn liệu cho nhiều quỏ trỡnh sản xuất khỏc dễ dàng, rẻ tiền, và đa dạng
57
Đồ ỏn tốt nghiệp Thiết kế phõn xưởng sản xuất Axetylen từ khớ thiờn nhiờn
hơn so với vụi bựn thu đƣợc. Hơn nữa chỉ cú canxi hydroxit khụ mới cú khả năng sử dụng cho quỏ trỡnh tỏi sản xuất cacbua.
Hai tiờu chuẩn quan trọng nhất trong việc thiết kế thiết bị loại khụ là tỷ lệ khớ hoỏ cao và loại bỏ những nguy hiểm do sự quỏ nhiệt gõy ra. Để tăng cƣờng khả năng phản ứng của bề mặt cacbua thụ thỡ ngƣời ta dựng cỏc loại thiết bị nhƣ trống quay, mỏy khuấy cỏnh, sàng rung.
Một số yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu suất khớ hoỏ cacbua nhƣ tỷ trọng, độ xốp và cấu trỳc tớnh thể cacbua nhƣng yếu tố ảnh hƣởng lớn nhất đến hiệu suất khớ hoỏ là bề mặt riờng. Vỡ vậy cỏc thiết bị loại khụ sử dụng cacbua mịn, đều (cú kớch cỡ từ 0 - 3 mm) sẽ cho hiệu suất cao.
Dõy chuyền sản xuất axetylen theo nguyờn lý khụ của Knapsack hiện đang đƣợc ứng dụng rộng rói trờn thế giới nú đƣợc mụ tả bằng hỡnh vẽ 17 dƣới đõy
58
Đồ ỏn tốt nghiệp Thiết kế phõn xưởng sản xuất Axetylen từ khớ thiờn nhiờn Hỡnh 17 Dõy chuyền sử dụng thiết bị loại khổ của Knapsack
a) Băng tải; b). Thựng nạp liệu; c) bỏnh quay hỡnh sao; d) Băng tải nạp liệu; e)Thiết bị khớ hoỏ; f) Bunke chứa vụi; g) Băng tải thỏo vụi; h) Băng tải trang; i) Thỏp rửa cấp 1, k) Thỏp rửa cấp 2; I). Thựng ngõm khớ.
Cỏc hạt cacbua min cú kớch cỡ 0 - 3 mm rơi từ băng tải (a) vào thựng nạp liệu (b). Băng tải đƣa nguyờn liệu tới thựng chứa cacbua. Do dũng cacbua luụn đƣợc nạp tuần hoàn nờn thựng nạp liệu (b) luụn đầy. Do đú lớp cacbua trong thựng (b) thực tế đúng vai trũ là một van ngăn khớ giữa thiết bị khớ hoỏ và hệ thụng dõy chuyền. Cacbua đƣợc nạp vào thiết bị khớ hoỏ (e) qua bỏnh xe hỡnh sao (c) và băng tải nạp liệu (d). Hiện nay thiết bị khớ hoỏ lớn nhất cú đƣờng kớnh là 3,5 m và chiều cao tổng cỡ 8 m. Trong thiết bị cú tối đa 13 đĩa, cỏc đĩa đƣợc thiết kế dạng vành khăn cú cỏc lỗ trũn luõn phiờn ở gần với thiết bị. Một mỏy khuấy đƣợc đặt ở giữa và xen kẽ giữa cỏc đĩa là cỏc cỏnh khuấy.
Trục mỏy khuấy chuyển động làm quay cỏc cỏnh khuấy ngang bề mặt đĩa. Khối cacbua đầu tiờn rơi xuống đĩa cao nhất cựng lỳc với nƣớc đƣa vào để sản xuất. Hỗn hợp phản ứng bao gồm cacbua, nƣớc và canxi hydroxit đƣợc khuấy trộn bởi cỏc cỏnh khuấy theo phớa hƣớng ra ngoài viền, rơi xuống đĩa thứ 2. Khi hỗn hợp phản ứng đạt tới đĩa cuối cựng thỡ hầu nhƣ toàn bộ khối cacbua đó bị khớ hoỏ. Canxi hydroxit cũn chứa khoảng 6% nƣớc, rơi xuống buồng chứa vụi (f). Ở đõy một lớp vụi dầy khoảng 2 mm đúng vai trũ nhƣ một van ngăn khớ giữa thiết bị khớ hoỏ và hệ thống băng tải võn chuyển vụi. Vụi đƣợc thỏo ra liờn tục.
Khớ sản phẩm thoỏt ra khỏi thiết bị qua băng tải trang chứa 25% axetylen và 75% hơi nƣớc. Lƣợng hơi nƣớc chớnh là kết quả của quỏ trỡnh phản nhiệt của phản ứng. Tuỳ thuộc vào tải trọng của thiết bị lƣợng bụi hydrat vụi mang theo axetylen cú thể lờn tới vài trăm kg. Băng tải trang (h) giữ lại phần lớn lƣợng bụi này và đƣa chỳng trở lại thiết bị chớnh. Phần bụi cũn lại đƣợc đƣa cựng với khớ sang thỏp rửa khớ cấp 1 (i). Tại đõy bựn vụi đƣợc phun vào khớ axetylen núng (khoảng 90oC) để rửa bụi vụi, một phần hơi nƣớc sẽ
59
Đồ ỏn tốt nghiệp Thiết kế phõn xưởng sản xuất Axetylen từ khớ thiờn nhiờn
ngƣng tụ do cú sự làm lạnh đồng thời. Trong thỏp lửa cấp 2 (k) khớ axetylen đƣợc tƣới bởi nƣớc phun từ trờn đỉnh thỏp để làm lạnh khớ xuống dƣới 40oC, hơi nƣớc tiếp tục bị ngƣng tụ tại đõy. Đồng thời tại thỏp này khớ amoniac lẫn trong khớ sản phẩm cũng bị loại bỏ.
Khớ axetylen rời khỏi thỏp rửa qua thựng ngõm khớ kớn. Sản phẩm thu đƣợc vẫn cũn lẫn lƣợng tạp chất ở dạng hợp chất sunfua và photphorua. Dõy chuyền của knapsack phự hợp với lƣợng cacbua nạp vào là 15 tấn/h, tƣơng đƣơng với sản lƣợng axetylen là 3750 m3/h. Trong toàn bộ quỏ trỡnh này thu đƣợc khoảng 17,5 tấn canxi hydroxit/h ỏp suất trong thiết bị loại ỏp suất thấp xấp xỉ là 1,15bar ( 1,15kPa)