СПОСОБ ОЧИСТКИ ПОВЕРХНОСТЕЙ ХИМИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ ОТ ШЛАМОВ, СОДЕРЖАЩИХ МЕТАЛЛЫ ПЛАТИНОВОЙ ГРУППЫ Российский патент 1999 года по МПК B08B1/04 F28G3/08 

Изобретение относится к способам механической очистки поверхностей химической аппаратуры от шламов, содержащих металлы платиновой группы (МПГ) и может быть использовано в металлургической и химической промышленностях, в частности, в установках, в которых используются катализаторы из металлов платиновой группы, например, в установках по производству азотной, синильной кислот и гидроксиламинсульфата, др.

Известен способ механической очистки поверхностей химической аппаратуры, например, от шламов, включающий обработку этих поверхностей режущим инструментом (специальной очисткой головкой), у которого главное движение резания является вращательным движением и/или движением по обрабатываемой поверхности, то есть эквидистантным к ней (RU, авторское свидетельство N 1812418, F 28 G 3/08, 1993). Однако, использование в данном способе произвольных движений резания по обрабатываемой поверхности любой формы и отсутствие каких-либо количественных данных по параметрам резания, не позволяет эффективно применять данный способ для очистки поверхностей химической аппаратуры, содержащих, например, шламы МПГ.

Известны и способы рекуперации именно драгоценных металлов с отдельных участков поверхности деталей. Так, например, известен способ выделения драгоценных металлов с открытых поверхностей деталей, содержащих покрытия из драгоценных металлов. В данном способе осуществляют снятие покрытия из драгоценных металлов струей воздуха, содержащего абразивные частицы размером 20-2000 мкм при скорости подачи воздуха 30 - 200 м/с и объемном содержании в нем частиц 3-55%. (RU, патент, N 2039102, C 22 B 11/02, 1995).

Известен способ рекуперации драгоценных металлов с отдельных участков поверхности деталей путем обработки последних струей воздуха, содержащей химическое вещество, растворимое в воде или в разбавленной соляной кислоте с твердостью (по шкале МООСА) не менее 1,5 твердости драгоценного металла, а выделение драгоценного металла ведут путем растворения химического вещества в указанных средах. (RU, патент, N 2039103, C 22 B 11/00, 1995).

Однако, в известных патентах, касающихся рекуперации драгоценных металлов, не рассматривается конкретно возможность очистки поверхностей химической аппаратуры от шламов, содержащих металлы платиновой группы.

Ближайшим аналогом к заявленному изобретению является известный способ очистки поверхностей химической аппаратуры от шламов, содержащих металлы платиновой группы, включающий обработку этих поверхностей режущим инструментом, у которого главное движение резания (обработки) вращательное и/или движение по обрабатываемой поверхности при скорости резания 0,015 - 35 м/с при усилии резания от 0,05 до 2800 H. (RU, патент N 2082510, B 08 B 1/04. публ. 27.06.97. Бюл. N 18).

Недостатком известного способа является недостаточно высокое извлечение массы уделяемого шлама, содержащего МПГ.

Технической задачей, на решение которой направлено данное изобретение, является увеличение массы извлекаемых шламов, улучшение качества обработки поверхностей и повышение безопасности условий труда.

Данная задача решается тем, что в предложенном способе очистки поверхностей химической аппаратуры от шламов, содержащих металлы платиновой группы, включающем механическую обработку поверхностей режущим инструментом, имеющим главное движение резания, вращательное и/или движение по обрабатываемой поверхности, перед обработкой поверхностей режущим инструментом осуществляют устранение неконтролируемой циркуляции воздушных потоков у обработанных, обрабатываемых и подлежащих обработке поверхностей, а обработку поверхностей режущим инструментом проводят после формирования направленного потока воздушной среды у обрабатываемых поверхностей.

Кроме того, в предложенном способе механическую обработку поверхностей при необходимости проводят при движении инструмента из области повышенного давления в область пониженного. При этом, обработку проводят при отношении давлений в области повышенного давления к давлению в области пониженного давления больше или равном 1, но меньшем 10⁴. Механическую обработку так же целесообразно проводить после ослабления прочности сцепления шламов с поверхностью агрегата и их разрыхления. На стадии до механической обработки возможно снижение твердости шламов не менее, чем до уровня твердости основного металла конструкции химической аппаратуры. Механическую обработку поверхностей наиболее ответственных узлов аппаратуры проводят инструментом с рабочими элементами, имеющими твердость ниже или равную твердости материала поверхностей аппаратуры. Устранение неконтролируемой циркуляции воздушных потоков при очистке от шламов, содержащих металлы платиновой группы, у поверхностей трубопроводов проводят путем установления на входные и выходные фланцы трубопроводов герметичных заглушек.

Промышленные испытания способа очистки поверхностей химической аппаратуры от шламов, содержащих металлы платиновой группы, проводили на котле-утилизаторе Г - 355 БП тепла нитрозных газов, образовавшихся в результате реакции окисления аммиака на платинородиевых катализаторных сетках в реакторе, размещенном непосредственно перед котлом. Данный котел-утилизатор используется в отечественном агрегате получения неконцентрированной азотной кислоты под единым давлением 0,716 МПа мощностью 355 т HNO/сут. Котел Г-355 БП имеет футерованный изнутри корпус и содержит испаритель воды в виде кожухотрубного теплообменника, имеющего 480 прямых труб 50х3 мм, длиной около 6 м из стали 20 с общей поверхностью теплообмена 330 м². Кроме того, в нем размещается пароперегреватель с поверхностью теплообмена 5,7 м² из труб 50х3 мм из стали 15ХМ, изогнутых в виде элипсоидов. Концы труб входят во входной и выходной коллекторы. Нитрозный газ, содержащий шлам МПГ, проходит в межтрубном пространстве пароперегревателя и в трубном пространстве испарителя, при этом нитрозный газ одновременно соприкасается с футеровкой корпуса котла. В связи с этим шлам, содержащий МПГ, отлагается на наружных поверхностях труб пароперегревателя, внутренних поверхностях труб испарителя, внутренней поверхности футеровки корпуса котла. В испытаниях использовали котел-утилизатор, прошедший пятилетний срок эксплуатации. Для получения сопоставимых результатов очистки подвергались по 50 труб испарителя, размещенных геометрически подобно относительно центральной оси кожухотрубного теплообменника котла.

Таким образом, выбирались партии труб, в каждой из которых на внутренних поверхностях труб изначально было одинаковое количество шлама, содержащего МПГ.

Изобретение иллюстрируется примерами 1-3, приведенными в таблице.

При осуществлении заявленного способа с использованием указанного выше котла-утилизатора вначале проводят разгерметизацию котла-утилизатора. Затем осуществляют отсоединение системы подводящих и отводящих рабочую среду (нитрозный газ, пар) коммуникаций и проводят герметизацию фланцев подсоединения трубопроводов, что позволяет устранить неконтролируемую циркуляцию воздушных потоков. Для исключения разрушения наиболее ответственных узлов агрегата при механической обработке ослабляют прочность сцепления шламов и, если необходимо, осуществляют пассивацию поверхностей, снижение твердости шламов, выявляют ослабленные узлы котла-утилизатора, проводят их диагностику и обработку физико-химическими методами. Формирование направленного потока среды у обрабатываемой поверхности осуществляют, например, путем подсоединения к одному из выходных фланцев промышленного пылесоса, сепаратора порошковых материалов и т.п. Это позволяет уловить мелкодисперсные легколетучие фракции шламов. В зависимости от вида обработки и силы циркуляции воздуха это составляет до 10% от общей массы шламов. Затем проводят обработку поверхности инструментом, у которого главное движение обработки является вращательным движением и/или движением по обрабатываемой поверхности. Механическую обработку поверхностей проводят при движении инструмента из области повышенного давления в область пониженного. Это позволяет уловить легколетучие фракции шлама (5-10%).

Механическую обработку наиболее ответственных узлов проводят инструментом с рабочими элементами, имеющими твердость ниже или равную твердости материала котла-утилизатора, что гарантирует сохранение целостности узлов котла-утилизатора. Извлечение снятого шлама осуществляют, например, путем выдува сжатым воздухом через систему пылесосов, сепараторов и фильтров.

Основные результаты испытаний приведены в таблице. Из сравнения результатов примеров N 2 - 3 с примером 1 видно, что осуществление процесса при указанных выше условиях обеспечивает увеличение массы извлекаемых шламов на 5-7%. Кроме того, увеличивается безопасность проведения обработки котла-утилизатора и улучшается условия труда обслуживающего персонала.

Способ может быть использован для очистки поверхностей химической аппаратуры от шламов, содержащих металлы платиновой группы. Проводят механическую обработку поверхностей режущим инструментом, у которого главное движение обработки вращательное и/или движение по обрабатываемой поверхности. Перед механической обработкой поверхности режущим инструментом осуществляют устранение неконтролируемой циркуляции воздушных потоков. Обработку поверхности режущим инструментом ведут после формирования направленного потока воздушной среды у обрабатываемой поверхности. Изобретение обеспечивает увеличение массы извлекаемых шламов, улучшение качества обработки поверхностей и повышение безопасности условий труда. 6 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ очистки поверхностей химической аппаратуры от шламов, содержащих металлы платиновой группы, включающий механическую обработку поверхностей режущим инструментом, имеющим главное движение резания вращательное и/или движение по обрабатываемой поверхности, отличающийся тем, что перед механической обработкой поверхностей режущим инструментом устраняют не контролируемую циркуляцию воздушных потоков у обрабатываемых поверхностей и проводят обработку поверхностей режущим инструментом после формирования направленного потока воздушной среды у обрабатываемых поверхностей. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что механическую обработку поверхностей проводят при движении инструмента из области повышенного давления в область пониженного. 3. Способ по п.2, отличающийся тем, что обработку проводят при отношении давлений в области повышенного давления к давлению в области пониженного давления больше или равном 1, но меньше 10⁴. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что механическую обработку проводят после ослабления прочности сцепления шламов с поверхностью агрегата и их разрыхления. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что до механической обработки осуществляют снижение твердости шламов не менее чем до уровня твердости основного металла конструкции химической аппаратуры. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что механическую обработку поверхностей наиболее ответственных узлов аппаратуры проводят инструментом с рабочими элементами, имеющими твердость ниже, или равную твердости материала поверхностей аппаратуры. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что устранение неконтролируемой циркуляции воздушных потоков у обрабатываемых поверхностей трубопроводов проводят путем установления на входные и выходные фланцы трубопроводов герметичных заглушек.