Очистка газоподібних промислових выбросов

Тип роботи:
Реферат
Предмет:
Хімія


Дізнатися вартість нової

Детальна інформація про роботу

Витяг з роботи

1. Запровадження … … 2 стр

2. Очищення промислових газів від окислів азоту … 2 стр

3. Очищення газів від двоокису сірки … 8 стр

4. Очищення газів від сірководню … 12 стр

5. Очищення газів від СО2 … 15 стр

6. Список використаної літератури … 17 стр

Газоподібні викиди дуже несприятливо впливають на екологічну обстановку у місцях розташування цих промислових підприємств, і навіть погіршують санітарно-гігієнічні умови праці. До агресивним масовим викидам ставляться окисли азоту, сірководень, сірчистий, вуглекислий і багатьох інших газы.

Наприклад, азотнокислотные, сернокислотные та інші заводи нашої країни щорічно викидають у повітря мільйони кубометрів окислів азоту, що становлять сильний небезпечний отрута. З положень цих окислів азоту можна було б виробити тисячі тонн азотної кислоты.

Так само важливою завданням є очищення газів від двоокису сірки. Загальне кількість сірки, яке викидається нашій країні у повітря лише у вигляді сірчистого газу, становить близько 16 млн. тонн на рік. На цьому кількості сірки можна виробити до 40 млн. т. сірчаної кислоты.

Багато сірки, переважно, як сірководню міститься у коксовом газе.

Серосодержащий газ, вживаний у металургійної промисловості для обігріву мартенівських і нагрівальних печей, викликає чад металу і підвищує вміст сірки і вони, погіршуючи підвищення якості. Втрати металу при цьому обчислюються сотнями тисяч т дизпалива на год.

З димовими газами з заводських труб і енергетичних установок щорічно викидаються у повітря кілька мільярдів кубометрів вуглекислого газу. З цього газу можна використовувати щоб одержати ефективних вуглецевмісних удобрений.

Наведені приклади показують, які великі матеріальних цінностей викидаються у повітря з газоподібними выбросами.

Але серйозніших збитків ці викиди приносять тим, що вони отруюють повітряний басейн у містах та на підприємствах: отруйні гази гублять рослинність, вкрай шкідливо діють для здоров’я покупців, безліч тварин, руйнують металеві спорудження та коррозируют оборудование.

Хоча у останні роки вітчизняні промислові підприємства працюють не на повну потужність, але й боротьби з шкідливими викидами слід дуже гостро. А враховуючи загальну екологічну обстановку планети, необхідно вжити найтерміновіших і найрадикальніші заходи для очищенні выбросных газів шкідливих примесей.

ОЧИЩЕННЯ ПРОМИСЛОВИХ ГАЗІВ ВІД ОКИСЛІВ АЗОТА

Існуючі методи очищення поділяються втричі групи: поглинання окислів азоту рідкими сорбентами, поглинання окислів азоту твердими сорбентами та своєчасне відновлення окислів азоту до елементарного азоту на катализаторе.

Найпоширенішим методом нашій країні є очищення газів від окислів азоту шляхом поглинання їх розчинами Na2CO3 і Са (ОН)2, порівняно рідше — NaOH і КОН.

Метод лужної очищення потребує великих капітальних видатків і експлуатаційних витрат, та головний його нестача у цьому, що ступінь абсорбції окислів азоту вбирається у 60−75% отже, його не забезпечує санітарної норми очищення газів. Отримані у процесі очищення щелока потребують подальшої многостадийной переробці щоб одержати з них твердих солей.

Метод поглинання окислів азоту твердими сорбентами — силикагелем, алюмогелем, активованим вугіллям та інші твердими поглиначами — не знайшов промислового застосування через складність, малої надійності і дороговизны.

Метод каталітичного відновлення окислів азоту почав застосовуватися лише у останні роки і що є найбільш досконалим методом. Головними його вадами являются:

великі капітальні витрати; громіздкість устаткування, виготовленого з дефіцитної нержавіючої стали; необхідність застосування дорогого каталізатора; великих втрат каталізатора при регенерації; значні витрати газів відновлювачів (Н2, СН4 чи ЗІ). Через війну каталітичної очищення у повітря викидається інший отрутний газ — окис вуглецю в кількості 0,10−0,15%. З іншого боку, каталитическая очищення не передбачає утилізацію окислів азоту NO та застосовна у випадку очищення слабко концентрованих газів, містять лише до 0,5% NO+NO2 і по 4−5% кислорода.

Основна труднощі очищення відпрацьованих газів від окислів азоту полягає у тому, що у газах присутні окисли азоту з різноманітною ступенем окисленности: гази слабко окислені (зміст окису азоту в газі більш 60% від загальної кількості NO+NO2 посередньо окислені (зміст NO не більше 45−60%) високо окислені (окисли азоту переважно у вигляді NO2 більш 60- 70% від їх загальної кількості). Найбільш важко виробляти очищення слабко окислених газів. Двоокис та вищі окисли азоту порівняно добре поглинаються водою і водними розчинами деяких солей, окис азоту (NO) більшістю із зазначених розчинів не поглинається. Для повного поглинання окислів азоту з газових сумішей необхідно попереднє окислювання NO до NO2 щонайменше ніж 50−55%.

Розроблено конструкції абсорбційних апаратів, працюючих при високо турбулентном режимі, — це механічні ротаційні апарати горизонтального і вертикального типів і порожнисті распылительные абсорберы.

Поглиненна окислів азоту рідкими сорбентами в механічних абсорберах з великою кількістю оборотів. Вплив гідродинамічних умов на швидкість абсорбції окислів азоту визначалися в механічних абсорберах з великим числом оборотів, а ролі поглиначів випробовувалися розчини Са (ОН)2, NH3, Na2CO3 і др.

Загальний вид горизонтального механічного абсорбера показаний на рис. 1. Апарат являє собою відділений циліндр 1, виконаний із нержавіючої стали. Усередині циліндра на подшипниках

Рис. 1. Загальний вид горизонтального механічного абсорбера.

установлен вал 4 з закріпленими у ньому перфорированными дисками 5. Вал наводиться в рух електродвигуном 2 через редуктор 3 чи клиноременную передачу.

На 1/3 діаметра диски мають радіальні розрізи, з допомогою яких формуються лопатки, відігнуті назустріч одна одній з точки 15−17°. Області між дисками в апараті розділені полудисками, створюють зигзагообразное рух газу аппарате.

При обертанні дисків лопатки захоплюють рідина, яка заповнює нижню частину апарата і розпорошує її за всьому об'єму апарату, у своїй забезпечується інтенсивне перемішування газу з рідиною і високорозвинена поверхню контакту фаз.

Поглиненна окислів азоту розчином Са (ОН)2 протікає із заснуванням нитрит-нитратных солей по уравнению

4 NО2 + 2 Са (ОН)2 == Са (NO3)2 + Са (NO2)2 + 2 Н2О.

Що стосується взаємодії Са (ОН)2 з N2O3 утворюється лише Са (NО2)2 по уравнению

N2О3 + Са (ОН)2 = Са (NО2)2 + Н2О.

Механічні абсорбери є ефективними массообменными апаратами, але застосування найдоцільніше при переробці порівняно невеликих кількостей газа.

[pic]

Рис. 2. Схема установки для очищення газів від окислів азоту в одно проточній порожнистої башне.

Очищення газів від окислів азоту в одно проточній порожнистої вежі. Схема установки показано на рис. 2. Основним апаратом є порожній одно проточний абсорбер, являє собою циліндричну вежу, у верхній частини якої встановлено відцентровий об'ємний распылитель.

Газ, у якому окисли азоту, із загального газопроводу 1 по трубі 2 через засувку 3 вступає у апарат барботажного типу 4, у якому регулюється ступінь окисленности окислів азоту, а разі потреби і концентрація газа.

З барботера газ через теплообмінник 5 і вимірювальну діафрагму 10 вступає у абсорбционную вежу, у нижній частині якому розміщений екран з шару кілець Рашига 22. Завдяки екрану газ рівномірно розподіляється по всьому перерізу башти і рухається противотоком назустріч диспергируемой рідини. З метою створення рівномірного руху газу перерізу у верхній частини вежі встановлюється другий екран 18, пройшовши крізь який газ через вихлопну трубу 16 викидається у повітря. Поглинальна рідина постачається з напірного бака 8 через вентиль 3 і ротаметр 13 у приймальну камеру распылительного устрою. Распыленная рідина, наявністю у вежі отражательных кілець 20, рівномірно розподіляється з усього перерізу вежі. Через штуцер рідина вступає у прийомний посудину 12, обладнаний гідравлічною затвором, а звідти забирають насосом 11 і знову подається в напірний бачок. Кількість що надходить на абсорбцію нитрозного газу регулюється з допомогою засувки і вимірювальної діафрагми. Температура газу змінюється під час проходження через трубчастий теплообмінник, в межтрубное простір якого подається холодна вода чи пар.

Температура поглотительного розчину змінюється шляхом попереднього підігріву чи охолодження їх у приймальному бачку. Середня температура у зоні реакції вимірюється з допомогою ртутного термометра 17.

Встановлено, що у порожніх распылительных абсорберах можна досягти високий рівень абсорбції окислів азоту до 86- 88% і более.

Очищення газів від окислів азоту в апаратах комбінованого типа.

[pic]

Рис. 3. Схема промислової установки очищення газів від окислів азоту в апаратах комбінованого типа.

Розроблено конструкція абсорбционного апарату, у нижній частині якого встановлено механічний розбризкувач, наведений у обертання електродвигуном через клиноременную передачу. Такі абсорбери успішно експлуатуються на підприємствах, які показують гази з великим змістом окислів азота.

Комбіновані апарати, чи вертикальні механічні абсорбери, добре зарекомендували себе у експлуатації. Деякі з цих установок, призначені для санітарної очищення газів від окислів азоту, включають дві щаблі абсорбції з однією чи двома різними поглиначами. На одній з діючих установок (рис. 3) як поглинача першому місці застосовується розчин NаОН, але в другого ступеня для доочищення газу використовується слабкий водно-аммиачный розчин, у якому до 1,5−2,0% аммиака.

Гази, вступники на очищення, проходять по газоходу через клапан 2 і надходять у загальний колектор 3. Пройшовши регулятор напору 4, газ через магістральний клапан 5 іде по газоходу 7 в абсорбер першому місці 14. Якщо тем-пература що надходить газу нижче 0° З, він додатково нагрівається до 10, 30 °C в теплообменнике 6, в межтрубное простір якого подається пар. Регулятор напору 4 автоматично, незалежно від тиску загалом колекторі, забезпечує певний рівномірне витрата газу протягом період її подання в абсорбер. Якщо газ має температуру 250−350°С, він, зазвичай, містить дуже багато NО і тому, крім охолодження, потребує доокислении. Для цього він газ іде через клапан 8 в теплообмінник 9, де охолоджується до температури 18−30°С і далі вступає у регулятор напору 10, після чого направляють у доокислитель 11. Сюди высоконапорным вентилятором 12 через клапан 13 подається повітря кількості, необхідному для окислення окису азоту. Обсяг доокисления розрахований в такий спосіб, що проходить нього газ встигає окислиться щонайменше, ніж 50%, що необхідне повного очищення газів від окислів азоту. Охолоджене і окислений газ по газоходу 7 надходить на очищення в абсорбер першому місці 14.

Система очищення газів і двох послідовно встановлених абсорберов 14 і 34, мають автономне орошение.

Зрошування абсорбера першому місці виробляється 8−10%-ным водним розчином NаОН з бака 23, другого ступеня — 3−4%-ным водним розчином NН4OН з допомогою відцентрових насосів 22. Приготування робочих розчинів NаОН і NН4OН ввозяться баках 23, 24 і 27.

Рівень в баках приготування автоматично підтримується уравнемером 30, поплавками 32 і регуляторами 28 і 29. Слив відпрацьованою рідини виробляється через вентилі 33; регулювання подачі рідини на абсорбери здійснюється вентилями 31.

Відділення крапельок рідини від очищеного газу відбувається на колпачковой тарілці 35.

Зупинка системи виробляється автоматично, щойно тиск у вхідних штуцерах знизиться й спрацьовує реле тиску 1. Автоматичне управління другий системою, яка працює аміачної воді, здійснюється за аналогічною схемою. З використанням більш концентрованих розчинів збільшуються втрати аміаку з отходящими газами.

Працюючи установки вже після першого каскаду лужної очищення концентрація окислів азоту в газі становить 0,12−0,63%. Ступінь очищення газу у своїй дорівнює 95−99%. Після аміачного каскаду очищення окисли азоту в отходящем газі не обнаруживаются.

Успішна очищення газів від окислів азоту до санітарним нормам досягається і у разі, якщо зрошення другого абсорбера виробляється розчином NаОН

Очищення газів від слабоокисленных окислів азоту. Найбільшу труднощі в промислових умовах представляє поглинання окислів азоту з низькою ступенем окисленности. Через надлишкового кількості окису азоту у тих газах необхідно підібрати такий поглинач, який вступав в хімічну сполуку з NО чи окислял до вищих окислів. До першої групи належать розчини солей кобальту, нікелю, міді, марганцю, двухвалентного заліза, сульфіти натрію і амонію, до другої - окислювачі, розчини перекису водню, марганцевокислого калію і др.

Поглиненна окису азоту розчинами сернокислой закису заліза. Межею хімічної сорбції NО розчином FeSO4 є молярное ставлення NО до Fе++ однакову 1:1. Присутність у розчині FеSO4 сірчаної і азотної кислот, солей чи органічних добавок знижує поглинальну здатність раствора.

При порівняно низьких концентраціях NО в газі, в інтервалі швидкостей газу від 0,1 до 1 м/сек, коефіцієнти абсорбції NО збільшуються пропорційно ступеня 0,8 лінійної швидкості газа.

При абсорбції NО за умов высокотурбулентного режиму основними чинниками, визначальними швидкість процесу, є: окружна швидкість дисків, об'ємна швидкість газу та парціальний тиск окису азоту в газі. Абсорбція NO розчинами FeSO4 при інтенсивному перемішуванні газової і рідкої фази протікає зі значною швидкістю, перевищує швидкість абсорбції окислів азоту розчинами лугів за ті самі умовах. Задля чистоти газу від невеликих концентрацій окислів азоту можна буде застосувати отбросные травильные розчини металообробних заводів із наступною регенерацією розчину та придбанням окису азоту в концентрованому виде.

Поглиненна окису азоту розчинами сульфата амонію. Процес очищення газів від окислів азоту (при малою мірою окисленности) розчином сульфата амонію грунтується на реакциях

(NH4)2 SO3 + 2 NО ((NH4)2 SO3* 2 NО;

(NH4)2SO3 +NO2 ((NН4)2 SO4 + NО. При поглинанні NО розчином сульфата амонію виходить комплексна сіль, стійка лише лужної середовищі. У кислої середовищі сіль розпадається на сульфат амонію і закис азота

(NH4)2SO3 + 2 NО ((NН4)2SO4+ N2O.

Отже, внаслідок очищення газу від окислів азоту утворюється сульфат амонію і закис азота.

Окислювання і абсорбція окислів азоту водними розчинами окислювачів. У підставі цього методу лежать процеси взаємодії окису азоту з водними розчинами H2O2, КMnО4, КСlO3, КСlO, NаСlO, NаС1O2, Nа2O2, РbО2, Na2S2O3, К1, K2Cr2O7, (NH4)2S2O8, К2S2O3 і др.

Що Настає у процесі окислення NО азотна кислота входить у реакцію з продуктами розпаду окислювача, причому у розчині утворюються відповідні солі азотної кислоты.

Швидкість окислення NО рідкими окислювачами однією, два порядку більше, ніж швидкість окислення окису азоту киснем у газовій фазі. Проте рідкі окислювачі мають відносно високу вартість будівництва і тому застосування можна виправдати лише окремих специфічних условиях.

Очищення газів від окислів азоту водними розчинами перекису водорода.

Застосування для окислення окису азоту — слабкого водного розчину перекису водню не забруднює розчин побічними продуктами. Взаємодія перекису водню з окисом азоту загалом то, можливо представлено уравнениями

Н2O2 + NО (NО2 + H2O

3NO2 +H2O (2HNO3 +NO.

Що Настає у процесі реакції азотна кислота то, можливо повернуто в систему чи використана й інших целей.

Очищення слабоокисленных вихлопних газів від окислів азоту розчинами 3−5%- іншої перекису водню може успішно замінити лужної метод.

Абсорбція слабоокисленных окислів азоту водними розчинами перманганату калію. Реакція взаємодії перманганату калію з окисом азоту загалом вигляді має уравнением

KMnО4 + NО + H2O (КNО3 + МnО2 + H2O.

Які Утворюються у своїй продукти реакції можна використовувати як добавка до удобрениям.

Характерною ознакою процесу абсорбції окислів азоту водними розчинами КMnO4 є повне окислювання і поглинання малих концентрацій NО (до 0,1−0,2%).

Процес необхідно ведуть у лужної середовищі, бо за цьому досягається збільшення ступеня абсорбції окислів азота

Поглиненна высокоокисленных окислів азоту. У багатьох підприємствах, у атмосферу викидаються значні кількості NO2, N2O3 і парів азотної кислоти. Високо окислені окисли азоту NO та пари НNО3 добре поглинаються водними розчинами лугів в апаратах будь-якого типу із заснуванням цінних нитрит-нитратных солей. У окремих випадках і окисли азоту за її невеличкому змісті можуть поглинатися такими поглиначами (розчин сечовини та інших.), що забезпечують розкладання окислів азоту на нейтральні продукты.

При поглинанні окислів азоту розчином сечовини відбувається відновлення їх до N2 і H2O по уравнению

N2O3 + (NH2)2CO = СО2 + 2Н2О + 2 N2.

Поглиненна окислів азоту розчином сечовини виробляється у механічному абсорбере з великою кількістю оборотов.

Адсорбція окислів азоту твердими сорбентами. Методи адсорбції окислів азоту з газів твердими сорбентами дозволяють здійснити тонку очищення газу від окислів азоту, і навіть отримати концентровані окисли азоту шляхом десорбции їх із сорбенту ізольованим теплоносителем.

До нашого часу найефективнішим сорбентом був активоване вугілля, однак у процесі адсорбції і особливо десорбции він швидко окислюється, унаслідок чого виникає небезпека самозаймання сорбенту; ще, активоване вугілля має низьку механічну міцність. Алюмогель має порівняно не велику адсорбционную ємність і недостатню стойкость.

Як твердих сорбентів досліджені активоване вугілля, силикагель, алюмогель, алюмосиликат і синтетичні цеоліти. Кращим із випробуваних сорбентів є синтетичні цеоліти і алюмосиликат; перші три сорбенту непридатні для тривалої адсорбції окислів азоту. Синтетичні цеоліти мають сильно розвинену поверхню й мають хорошими сорбционными свойствами.

Алюмосиликатный сорбент ефективне поглиначем окислів азоту та высокостойким у процесі регенерації. Поєднання його високої поглотительной здібності з механічною міцністю, твердістю і термостойкостью визначає й доцільність його застосування для сорбції окислів азоту. Крім того, алюмосиликатный сорбент каталитически прискорює процес окислення NO, що дозволяє застосовувати її очищення среднеокисленных газов.

Санітарна очищення газів від окислів азоту та інших домішок торфощелочными сорбентами із отриманням торфоазотных добрив. З метою уловлювання окислів азоту розроблений метод адсорбції окислів азоту з газу торфощелочными сорбентами в апараті з бурхливим шаром. Найдешевшим і доступним є сорбент, що з торфу і винищити (пушонки). При великих швидкостях процесу ступінь уловлювання окислів азоту цим сорбентом сягає 96−99%. Торф сам є гарним сорбентом і досить інтенсивно поглинає окисли азоту; у своїй, завдяки присутності в газі кисню і окислів азоту, значної частини вуглецю торфу окислюється до добре усвояемых рослинами гумінових кислот. Присутність у торфі порошкоподібного СаО покращує процес поглинання окислів азота.

Ще більше ефект дає застосування торфу, попередньо обробленого аміаком або за добавку аміаку до торфу у киплячому шарі, що призводить до практично повного поглинання окислів азоту з газу. Разом про те торф сприяє окислювання нитритных солей до нитратных.

Попутно з очищенням газів від окислів азоту, двоокису сірки, туману і бризок сірчаної кислоти виходять торфоазотные удобрения.

Очищення вихлопних газів від окислів азоту, сірчистого газу, туману і бризок сірчаної кислоти углещелочным сорбентом із отриманням углеазотных добрив. Схема очищення відпрацьованих газів углещелочным сорбентом з одночасним отриманням углеазотных добрив аналогічна схемою очищення газів торфом, з тієї лише різницею, що на посаді сорбенту використовується не торф, а окислені і бурі угли.

Ступінь очищення газу від окислів азоту в реакційної зоні на вугіллі в протягом однієї години становить 90−92%. Якщо цей час збільшували до 2 годину, ступінь очищення газу знижувалася до70%. У цьому ступінь очищення від SO2 досягала 95, як від туману і бризок сірчаної кислоти — 100%.

Очищення газів від окислів азоту у виробництві нитролигнина. Разом з авторами та працівниками Андижанського гидролизного заводу розроблений метод отримання нитролигнина із застосуванням азотної кислоти концентрацією 50−55%. Одночасно вирішене питання уловлювання і видів використання окислів азота.

Оскільки окисли азоту в газі містяться переважно у вигляді NO, для уловлювання їх потрібно попереднє окислювання окису азоту, що ввозяться окислительной вежі. Після окислительной вежі окисли азоту виходять переважно у вигляді NO2 й цілком адсорбуються лигнином в адсорбере з бурхливим слоем.

Нині у промисловості впроваджується метод каталітичної очищення газу від окислів азоту на паладиевом катализаторе. Однак це метод потребує великих капітальних видатків і експлуатаційних витрат. У результаті очищення газів від окислів азоту у повітря викидається окис углерода.

Капітальні витрати й експлуатаційних витрат по торфощелочному методу очищення хвостових нитрозных газів від окислів азоту значно нижчі від, ніж при каталітичної очищенні, унаслідок чого його є з економічної погляду найбільш выгодным.

Каталітичне відновлення окислів азоту. Тонка очищення газів від окислів азоту можна досягти методом каталітичного відновлення окислів азоту. Відновлення починається при 149° З від застосування водню як відновлювача і за 400° З — від застосування в ролі відновлювача метану. Відновлення окислів азоту відбувається за пропущенні суміші газів, містять окисли азоту з газом — восстановителем, над шаром каталізатора. Яке Вирізняється у процесі реакції тепло використовується або щоб одержати пара, або у газової турбине.

Як відновного агента використовуються водень, метан і гази: природний, що відходять нафтові і коксовий. Для процесу використовуються каталізатори різних типов.

Відновлення окислів азоту можливо, й без каталізаторів при використанні високотемпературного відновного полум’я, у своїй гази би мало бути нагріті до температури 950−1200° З. Як відновлювачів можна використовувати природного газу, водень та інші горючі вещества.

Бескатализаторный метод відновлення окислів азоту має менші перспективи для впровадження, внаслідок великого витрати пального газа-восстановителя.

Відновлення окислів азоту серед плазми. Особливість цього методу тому, що нагрівання газу виробляється у потоці низькотемпературної плазми і добавки газу — відновлювача виробляються в кількості, необхідному для реакції відновлення окислів азоту. Ця реакція протікає при 2100−2300° З Процес розкладання окислів азоту відбувається у плазмотроне, що працює на постійному чи перемінному токе.

Окислювання окису азоту озоном. Реакція окислення окису азоту протікає з великий швидкістю навіть за незначному змісті озону в газі. Основна труднощі окислення і поглинання окислів азоту у цій способу полягає у складності отримання великих кількостей озона.

ОЧИЩЕННЯ ГАЗІВ ВІД ДВООКИСУ СЕРЫ

Серед газоподібних речовин, забруднюючих атмосферне повітря, одна з головних місць займає сірчистий ангідрид (двоокис сірки). У звичайних умов — це безбарвний газ з різким подразнюючим запахом.

Основним джерелом забруднення атмосферного повітря двоокисом сірки є що відходять гази заводів кольорової металургії, вихлопні гази сернокислотных заводів і димові гази теплоенергетичних установок, спалюють высокосернистое топливо.

Існуючі методи очищення газів від SO2 можна розділити втричі групи: методи, засновані на окислюванні і нейтралізації SO2 без наступного її виділення; циклічні і комбіновані методы.

До першої групи ставляться методи очищення газів від SO2 з переробкою їх у сірчану кислоту чи сернистокислые солі. До циклічним ставляться методи, дозволяють видобувати SO2 з розбавлених газів при низької температури і виділяти поглинену SO2 при наступному нагріванні поглинача. При використанні комбінованих методів поглинання двоокису сірки виробляється різними підставами з наступним дією ними сильних кислот, в результаті чого виділяється концентрована двоокис сірки і відповідні соли.

Вибір методу вилучення двоокису сірки залежить від концентрації SO2, температури, вологості, наявності у газі інших домішок, і навіть від специфічних місцевих умов. При виборі методу необхідно враховувати масштаби виробництва, наявність місцевого сировини на приготування поглотительных розчинів, можливість одержуваних при очищенні продуктів тощо. д.

Методи, засновані на окислюванні і нейтралізації SO2. Останніми роками розроблено й випробовується метод отримання сірчаної кислоти з малоконцентрированных газів. Цей метод дозволяє досягти санітарної норми очищення відведених газів з одночасним отриманням цінного хімічного продукту. Що Відходять гази попередньо очищають від пилу в электрофильтрах / (рис. 4) і зажадав від каталітичних отрут (Аs2O3 і SeO2) в промивних вежах 2 і трьох, зрошуваних сірчаної кислотой.

[pic]

Рис. 4. Схема отримання сірчаної кислоти з малоконцентрированных газів (схема СГ — слабкі гази). Уловлювання сернокислотного туману, що утворився промивних вежах, виробляється у волокнистих электрофильтрах 4. Очищений від домішок сірчистий газ з допомогою газодувки 5 направляють у контактний апарат 7. Проте цим повинен бути підігрітий до 420−440°С. В сернокислотных системах, працівників концентрованих газах, підігрів газу здійснюється з допомогою тепла реакції окислення SO2 в SO3. Якщо зміст SO2 в газі низька, тепло реакції окислення недостатньо чіткими й підігрів газу до температури контактування здійснюється шляхом додавання щодо нього топочных газів, одержуваних у результаті спалювання газоподібного чи рідкого палива на топці 6. У зв’язку з цим у контактному відділенні не встановлюються теплообмінники, а зниження температури газу між верствами контактної маси здійснюється шляхом додавання газу атмосферного повітря. Одержуваний в контактному апараті трехокись сірки абсорбується у вежі 8.

При багато холодної води доцільно застосовувати для поглинання SO2 з відведених газів водний метод очищення. Завдяки низькому парциальному тиску SO2 над водою можна досягнути практично повного поглинання двоокису cеры водою. Проте за практиці водна очищення газів від SO2 не знайшла широко він через великі витрати води та забруднення стічних вод.

При промиванні сірчистих газів водними розчинами лугів відбувається поглинання SO2 водою із заснуванням сірчистої кислоти, яка нейтралізується лугом із заснуванням солей сірчистої кислоты.

З лужних методів найперспективніші ті, що забезпечують простоту і надійність роботи установки, і навіть отримання товарних продуктів, які у народному хозяйстве.

[pic]

Рис. 5. Схема очищення відпрацьованих газів від SO2 вапняним способом.

Вапняний метод. Принципова схема установки для очищення відведених газів від SO2 вапняним способом представлена на рис. 5. У цій способу що відходять гази піддаються попередньої очищенні від механічних домішок (пилу, сажі) в батарейных циклонах 1, після що з допомогою газодувки 2 направляють у скруббер 3, зрошувану вапняним молоком.

При взаємодії вапняного молока з SO2 протікають реакции

SO2 + Н2O = Н2SO3;

Са (ОН)2 + SO2 = CaSO3 + 2H2O.

Принаймні циркуляції розчину у ньому накопичується сіль СаSО3. Коли концентрація їх у розчині досягне 18−20%, розчин періодично замінюється свіжим. Виниклий сернистокислый кальцій погано розчинний в воді (0,138 г/л), у системі зрошення скрубберов послідовно встановлюється кристаллизатор 5, службовець виділення кристалів сульфата кальцію. Подальше виділення CaSO3 відбувається на вакуумфильтре 6. Шлам, що з СаSО3 і CaSO4, утворений з допомогою реакции

2СаSO3+O2=2СаSO4, виводиться в відвал транспортером 7 і можна використовувати для будівельних матеріалів. Вапняний метод забезпечує практично повну очищення газів від SO2, але вимагає значної витрати извести.

Содовий метод. Сутність цього залежить від промиванні відведених газів водними розчинами кальцинованої соди. У цьому протікають реакции

Na2CO3 + SO2 = Na2SO + СО2,

Na2SO3 + SO2 + H2O = 2 NaHSO3.

Процес поглинання SO2 содовим розчином ввозяться апаратах насадочного чи барботажного типів. Газ проходить послідовно дві вежі, перша у тому числі зрошується розчином NaHSO3, друга — розчином Na2SO3. Содовий спосіб забезпечує хорошу очищення відведених газів від SO2 з одночасним отриманням товарної солі NaHSO3 і Na2SO3. Але він не знайшов широко він через обмеженого збуту цих солей.

Аміачний метод. Процес очищення відпрацьованих газів від SOg аммиачным методом залежить від промиванні газу аміачної водою. У цьому протікає реакция

SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3;

(NH4)2 SO3 + SO2 + H2O = 2 NH4 HSO3.

У присутності кисню сульфіти окисляються до сульфатов

(NH4)2SO3 + Ѕ O2 = (NH4)2SO4;

(NH4)HSO3 + Ѕ O2 = NH4HSO4.

Бо за взаємодії сірчистого газу з аміачної водою виходять аміачні солі, використовувані як добриво сільському господарстві, аміачний метод очищення газів від SO2 перспективен.

Циклічні методи. У основі циклічних методів лежить здатність двоокису сірки поглинатися при низьких температурах, та був у разі підвищення температури виділятися в чистому вигляді. У окремих випадках для абсорбції SO2 використовуються тверді сорбенти. Циклічні методи вилучення двоокису сірки є найефективнішими і в цьому використання у промышленности.

Принципова схема вилучення й концентрування SO2 циклічним методом показано на рис. 6. Охолоджене і очищений від механічних домішок газ вступає у абсорбери /, зрошувані поглиначем. Очищений газ викидається у повітря, а насичення розчин нагрівається в теплообменнике 3 [pic] Рис. 6. Схема очищення газів від двоокису сірки циклічним методом.

и направляють у отгонную колону 4, з кип’ятильником 5. Суміш водяних парів з SO2 вступає у конденсатор 6, потім у холодильну вежу 8, орошаемую циркуляционной холодною водою (насиченою SO2). Водяні пари конденсуються, а чиста двоокис сірки вилучають із системи. Розчин охолоджують в холодильниках 7 і 9-те і складають у ємності 2.

Водний метод. Недолік цього способу у цьому, що у регенерацію води витрачається велика кількість електроенергії. Через малої розчинності SO2 у питній воді поглинальна установка є громоздкой.

Аміачний метод. Капітальні видатки спорудження очисних споруд може бути знижено, якщо для поглинача використовувати більш абсорбционноемкие поглиначі (водний розчин аміаку і др.).

Магнезитовый метод. Сутність процесу полягає у поглинанні водної суспензії окису магния

MgO + SO2 == MgSO3.

При нагріванні сульфит магнію розкладається на

MgSO3 (t=0 MgO + SO2 із отриманням товарного SO2, а окис магнію знову іде на поглинання. Як і разі аміачного способу частина (до 10°/о) сульфата магнію в розчині окислюється в сульфат

2MgSO3 + O2 = 2MgSO4. Ця частина розчину мусить бути компенсували свіжим. У виробничих умовах робочий розчин, у якому MgSO3 і MgSO4 в шламе, безупинно циркулює в системе.

Магнезитовый спосіб простий і забезпечує повне очищення газів від 50 г. При цьому витрачається незначна кількість сырья-магнезита. Але через великих енергетичних витрат і громіздкість технологічного устаткування не набула достатнього применения.

Цинкову метод. Такий спосіб очищення газів від SО2 аналогічний магнезитовому, але як поглинача використовується суспензія окису цинка

Відмінною рисою цинкового способу і те, що у очищення можна подавати гази за високої температури (200−250°С). Газ може бути попередньо очищено від пыли.

Комбіновані методи. Комбіновані методи неможливо повертати в систему насиченість розчин для використання. Виділення двоокису сірки відбувається з попутним отриманням інших побічних продуктов.

Аммиачно-сернокислотный метод. При поглинанні двоокису сірки аміачної водою утворюються сернистокислые солі, що під дією сірчаної кислоти розкладаються із отриманням 100%-ного SO2 і сульфату аммония

2NН4НSОз+ Н3SO4 = (NН4)2SO4 + 2SO2 + 2H2O;

(NH4)2 SО3 + Н2SО4 = (NН4)2SO4 + SO2 + Н2O.

Із перелічених методів найбільш простими й вигідними є методи прямий нейтралізації і окислення. З другого краю місці стоять комбіновані методи. З циклічних методів найперспективнішими є аміачний і ксилидиновый.

Недолік всіх згаданих методів — їх громіздкість та великі капітальні витрати. Вартість очищення відпрацьованих газів з малої концентрацією SO2 то, можливо значно знижена, якщо застосувати ефективне обладнання та отримувати продукт, користується великий попит в народному господарстві. Порожнисті распылительные абсорбери при меншою вартості і меншому гідравлічному опір в 3−4 разу перевершують по ефективності апарати насадочного типу; порожнисті вежі простіше їх виготовляти, мають менше значення і засмічуються у процесі експлуатації. Застосовуваний для поглинання двоокису сірки водний розчин сульфата амонію відрізняється великий хімічної ємністю. При очищенні газів від SO2 зазначеним методом виходить цінне добриво як на сільського господарства — сульфат аммония.

ОЧИЩЕННЯ ГАЗІВ ВІД СЕРОВОДОРОДА

Сірководень здебільшого є отрутою для каталізаторів і живих організмів. Ретельна очищення газів від сірководню необхідна в виробництві синтетичного аміаку, син-тетических спиртів, при гідрогенізації жирів, у виробництві газів побутового і, які у металургійної в промисловості й т. д.

Сучасні методи очищення промислових газів від сірководню поділяються, відповідно до агрегатным станом поглинача, на сухі і мокрі способи. Як сухих поглиначів у промисловості широкого розповсюдження набули гідрат окису заліза і активоване вугілля, а окремих випадках марганцеві руды.

Мокре способи очищення газів від сірководню (H2S) поділяються на окисні, кругові і комбіновані. При окисних процесах застосовують поглиначі, окисляющие сірководень до елементарної сірки. У комбінованих процесах очищення як поглинача застосовується зазвичай розчин аміаку, утворюючий разом із сірководнем, за його каталітичному окислюванні, сульфат амонію. У кругових процесах застосовують слабкі луги, з якими сірководень пов’язується в сульфіди, та був відганяється від поглотительного розчину в незмінному виде.

Очищення газу від сірководню гидратом окису заліза. Сутність цього у тому, що газ пропускають через тверду сипучу масу, що містить Fе (ОН)3. У цьому сірководень входить у реакцію з Fе (ОН)3, створюючи Fе2S3 і FеS.

Водночас у газ подається небагато повітря про те, щоб зміст кисню у ньому не перевищувало 1%, який окисляє сірку, що є в Fe2S3 і FеS і утворить знову гідрат окису железа.

Очищення газу від сірководню активованим вугіллям у тому, що газ пропускається через верстви активованого вугілля з добавкою газу кисню і певної кількості аміаку, службовця каталізатором. У цьому на поверхні вугілля протікає реакція між сірководнем і киснем з освітою елементарної серы

2Н2S + О2 = 2S + 2 Н2О + 106 Ккал. Ступінь очищення газу сягає 85−90%, що відповідає вимогам наступних технологічних стадій переробки газа.

Мокра очищення газу від сірководню. У процесі мокрою очищення газ промивається відповідним поглиначем, абсорбуючим сірководень. У подальшому поглинач піддається регенерації із елементарної сірки чи сірководню. Залежно від типу застосовуваних поглиначів розрізняють такі методи мокрою очищення: железощелочной, мышьяковощелочной, нікелевий, железоцианидный, этаноламиновый й інших. Мышьяковощелочной метод очищення газу від сірководню застосовується у двох варіантах: мышьяковосодовом і мышьяково-аммиачном

Технологічні схеми і апаратура мышьяковосодового і мышьяковоаммиачного способів однакові, тому сама й той самий установка може працювати без докорінних змін як у одному, і з іншого способу.

Железоцианидные способи засновані на окислюванні Н2S суспензією комплексних сполук железоцианидов в аммиачном розчині. Технологічна схема процесу, апаратура поглинання Н2S і регенерації розчину аналогічні процесам і апаратам мышьяковощелочных способів очищення газів від Н2S в яких міститься NН3.

Нікелевий спосіб по технологічної схему, і влаштуванню апаратури близький до железощелочным методам. Як поглинача застосовується 2%-ный розчин кальцинованої соди з добавкою NiSO4, який є каталізатором для окислення сірководню в елементарну серу.

Нікелевий спосіб застосуємо очищення газів, які містять HCN (нафтові, генераторные і водяні гази), з якою NiSO4 дає стійкі не регенерируемые сполуки. Ступінь вилучення сірководню з газів цим способом достигает--95%, вихід елементарної сірки — 85%.

Кругові способи очищення газу від Н2S. Відмінною рисою кругових способів очищення газу від Н2S є виділення сірководню з поглинача в концентрованому вигляді з його подальшої переробки на сірку чи сірчану кислоту. Як поглинача найчастіше застосовується моноэтаноламин, який, крім сірководню поглинає також вуглекислий газ.

Лужні (карбонатні способи). Цей метод знайшов використання у деяких країнах через порівняльної дешевизни процесу низьку вартість одержуваної сірки. При регенерації сірководень виділяється як концентрованого газа

Цей концентрований газ можна використовуватиме отримання сірчаної кислоти шляхом спалювання сірководню. Можливе також використання для отримання елементарної сірки шляхом каталітичного окислення. Поглиначем служать розбавлені водні розчини Nа2СОз (30 г/л) чи К2СОз.

Удосконаленням процесу з’явився вакуум-содовый метод з терморегенерацией поглотительного розчину. Останнім часом застосовується вакуум-поташный метод, технологічна схема якого і аппаратурное оформлення аналогічні вакуум-содовому.

За рівнем очищення газу та простоті найкращим є этаноламиновый спосіб, у якому досяжним очищення газу до слідів сірководню. У разі атмосферного тиску мышьяково-со-довый спосіб (2 ступінчастий) забезпечує ступінь очищення газу від H2S 92−98%; при содовом і поташном засобах ступінь очищення сягає 90%. Під тиском ступінь очищення в двох засобах повышается.

Інтенсифікація очищення коксового газу від сірководню мышьяковосодовым розчином, у ротаційних апаратах. З метою інтенсифікації процесів абсорбції сірководню і регенерації мышьяковосодовоге розчину ці процеси досліджувалися в горизонтальних механічних абсорберах з великим числом оборотів. Досліди проводилися на установці з допомогою промислового коксового газу, покликаного забезпечити синтезу аммиака.

Горизонтальний механічний абсорбер (рис. 1) має осьовий вал з закріпленими у ньому 4 дисками з 12 відігнутими лопатками кожному диску. Вал абсорбера безпосередньо з'єднаний із валом мотора, число оборотів якого регулювалось з допомогою реостата.

Конструкція дисків відіграє у створенні оптимального гідродинамічного режиму. Найкращими виявилися диски з лопатками, розгорнутими назустріч друг другу;

Диски перфорированы отворами діаметром 8 мм; загальна площа отворів 15−18% до всієї площі диска.

З зіставлення продуктивності реакційних обсягів насадочных веж і ротаційних апаратів за умов можна зрозуміти, що з очищенні газів від H2S ротаційні апарати працюють інтенсивніше насадочных веж о 12-й- 15 раз.

Очищення коксового газу від сірководню розчином соди в равнопроточных порожніх вежах. Дослідження очищення коксового газу від сірководню розчином соди проведено на установці, змонтованою на Дніпродзержинському металургійному заводі (рис. 18). Коксовий газ, очищений від сірководню, призначався для обігріву безокислительной досвідченої методичної печі 17. Установка забезпечила тривалу і безперервну очищення газу від сероводорода.

Основним апаратом установки є порожниста равнопроточная распылительная вежа 9 з об'ємним відцентровим розпилювачем, процитованими у обертання електродвигуном 12.

[pic]

Рис. 18. Очищення газу від сірководню в порожнистої башне.

Газ на очищення надходив з газохода 3 через вентиль 2 до вежі 9. Витрата газу контролювався діафрагмою /. Насичення розчин надходив у вежу зі Світового банку 4 через вентиль 6 і ротаметр 5. Температура і тиск у вежі контролювалося термометром 11 і манометром 10. Очищений газ відводилася через газоход 13 в змішувач 16, куди надходив ще й повітря; далі газова суміш надходила в піч 17. Відпрацьований розчин з вежі 9 надходив до збірника 8 і насосом 7 подавався на рециркуляцию.

Поглиненна сірководню з газів розчином цианамида кальцію із отриманням тиомочевины. Донецьким інститутом ИРЕА що з Дніпропетровським химико- технологічним інститутом проведено дослідження з очищенні газів від сірководню розчином СаСN2 із отриманням тиомочевины.

Абсорбція газів розчином цианамида кальцію протікає з великою швидкістю. Ступінь поглинання сірководню з коксового газу механічному абсорбере досягала 98−99%.

Причому у розчині утворювалася тіосечовина, яка відокремлювалася від Са (Н8)г на фільтрі і після кристалізації являла собою стандартний продукт.

Очищення газів від сірководню із отриманням сульфіду амонію. Водний розчин аміаку є гарним поглиначем сірководню. Взаємодія NНз і Н2S протікає по уравнениям

NН3 + Н2S = NH4HS;

2 NН3 + Н2S = (NН4)2S.

Однак це метод досі не знайшов практичного застосування внаслідок труднощі й дорожнечу регенерації сульфідних сполук амонію з поверненням аміаку в процесс.

Усунення дорогої й складною операції (регенерації розчину з поверненням аміаку у процес) робить його економічно рентабельным.

Зазначений метод забезпечує повну очищення газу від сірководню з одночасним отриманням сульфіду аммония.

Очищення коксового газу від сірководню та інших домішок торфоаммиачным поглиначем. Основними вадами існуючих методів очищення коксового газу є многостадийность процесу, громіздкість апаратури, великі капітальні і експлуатаційні витрати. З метою усунення цих недоліків досліджений процес очищення коксового газу з допомогою торфощелочного сорбенту в безупинно чинному апараті з бурхливим шаром. Знаковою особливістю цього є його безупинність, одностадийность, компактність і попутне отримання дешевих органоминеральных удобрений.

ОЧИСТКА ГАЗІВ ВІД СО2

Нині у промисловій практиці застосовуються переважно три методу очищення газу від СО2: водна, лужне (NаОН чи Nа2СОз) і моноэтаноламиновая.

Очищення газу водою здійснюється під тиском 12−30 атм і навіть ступінь очищення вбирається у 80%. Метод потребує великих витрат електроенергії. Очищення газу лугом є дорогої операцією і тому застосовується тільки до поглинання малих концентрацій СО2. Найбільш досконалої є моноэтаноламиновая очищення, яка має дедалі більше широке применение.

Досліджували такі методи: поглинання СО2 водноаммиачным розчином з одночасним полученим вуглеамонійних солей; поглинання СО2 суспензією СаSO4 в аміачної воді з одночасним отриманням сульфату амонію; поглинання СО2 розчином гидросульфида кальцію із в газову фазу сірководню; інтенсифікація процесу очищення газу від СО2 розчином моноэтаноламина в ротаційних апаратах, спільне поглинання СO2, Н2 і інших кислих компонентів з коксового газу торфоаммиачным поглиначем в апаратах з бурхливим шаром. У у перших двох випадках продукти очищення — углеаммонийные солі і сульфат амонію — є добривами як на сільського господарства. Третій метод є одним із стадій процесу синтезу тиомочевины. У цьому методі виходить комбіноване органоминеральное удобрение.

Комбінування процесу очищення газів від СО2 із отриманням вуглеамонійних солей.

Нині назріла потреба в раціоналізації методу очищення синтез-газу від СО2. Сутність запропонованого методу залежить від комбінуванні процесів очищення азотоводородной суміші від СО2 із отриманням вуглеамонійних солей. І тут поглинання СO2 з газу здійснюється водним розчином аміаку (або сумісне поглинання NНз і СО2 водою) до компресії газа.

У цій методу близько 50% аміаку, виробленого у системі, пов’язують із вуглекислотою, створюючи углеаммонийные солі, а решта 50% NНз використовують як рідкого добрива (як чистого аміаку або його водного розчину). Отже, виходить коротка схема виробництва пов’язаного азоту. Ще раціонально поєднати процес синтезу аміаку з очищенням газу від СО2 і з виробництвом сечовини. І тут вся продукція може бути отримана як мочевино-углеаммонийных удобрений.

Поглиненна СО2 водноаммиачной суспензією гіпсу із отриманням сульфату амонію. Однією з раціональних методів очищення азотоводородной суміші від СО2 є суміщення цього процесу з конверсією СаSO4 в сульфат амонію. Перспективність цього методу тому, що з улавливанием СО2 з газу виробляється цінне добриво без нього дефіцитної сірчаної кислоты.

Оскільки конверсія гіпсу і абсорбція СО2 у звичайних обставинах протікає повільно, то тут для інтенсифікації цих процесів застосовані горизонтальні апарати ротаційного типу, у яких забезпечувалося інтенсивне перемішування газової і переробки рідкої фаз. По конструкції ці апарати аналогічні механічним абсорберам з великою кількістю оборотов.

При здійсненні цього процесу у умовах высокотурбулентного режиму при 30−35° З повагою та атмосферному тиску можна здійснити практично повне поглинання СO2 з газа.

Абсорбція СО2 розчином гидросульфида кальцію за умов высокотурбулентного режиму. У деяких виробництвах (синтез тиомочевины і ін.) як побічного продукту (чи відходу виробництва) виходить гидросульфид кальцію, що може бути використаний, як ефективний поглинач вуглекислого газу з одночасним виділенням в газову фазу сероводорода

Са (НS)2 + СО2 + Н2О = СаСОз + 2Н2S.

Отриманий в такий спосіб сірководень можна використовувати щоб одержати тиомочевины, сірчаної кислоти, елементарної сірки та інших цінних продуктов.

Інтенсифікація абсорбції СО2 розчином моноэтаноламина в механічних абсорберах. Поглиненна СО2 з газів моноэтаноламином знайшло широке використання у техніці. Цим шляхом здійснюється отримання чистого СО2, чи очищення технологічних газів від СO2, чи поєднання цього й другого.

З метою інтенсифікації процесу абсорбції СО2 розчином моноэтаноламина насадочные апарати замінялися горизонтальними механічними абсорберами з великою кількістю оборотов.

У разі высокотурбулентного режиму, створюваного в механічних абсорберах, швидкість абсорбції CO2 розчином моноэтаноламина різко возрастает.

Поєднання процесу очищення азотоводородной суміші від СО2 із отриманням аміачної селітри. Крім безпосереднього отримання й застосування вуглеамонійних солей процес очищення азотоводородной суміші від СО2 може бути сполучено із отриманням аміачної селітри і чистого CO2.

Освіта аміачної селітри протікає при взаємодії вуглеамонійних солей з азотної кислотою по уравнениям

NH4НСО3 + НNОз = NH4NO3 + Н2О + СО2;

(NH4)2 СОз + 2 HNO3 = 2 NH4 NO3 + 2H2O + СО2. Выделяющаяся у цій реакції вуглекислота можна застосовувати для синтезу сечовини та інших технологічних цілей, а аміачна селітра — як рідких добрив, або у вигляді твердої солі після выпарки і грануляции.

Крім зазначених тут методів розроблений засіб комплексної очищення коксового газу від H2S, СО2 та інших кислих компонентів торфощелочным поглиначем в апаратах з бурхливим шаром. Цей процес відбувається здійснюється безупинно і одностадийно щодо одного аппарате.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ганз С., Кузнєцов И. Е. Очищення промислових газів. Київ, 1967 2. Очищення промислових газів і питання воздухораспределения. Збірник статей. Л., 1969 3. Очищення промислових викидів і утилізація відходів. Збірник наукової праці. Л., 1985

Показати Згорнути
Заповнити форму поточною роботою