Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Bi—Бз — абсорбционные башни (показаны три из четырех смонтированных); Xi-X4 — холЬ-1 днльннки; H — насосы; А — регулятор разбрызгивания; E — эксгаустер; Oi—О* — отстойники; T — теплообменник; P — регенерационная башня; PB — регенерационный бойлер; JI-ловушка-коллектор; С — смесители; Ф — фильтр-пресс.
затем поступает в подогреватель и из него — к регенератору окси-да серы (IV). Для зашиты от коррозии все оборудование футеровано свинцом, кислотоупорным кирпичом с облицовкой из листово-, го свинца или изготовлено из дерева (решетки абсорбционной башни).
Мицубиси Хэви Индастриз недавно разработала процесс «Ред Мад», или красный шлам [40] (рис. 111-19). Красный шлам пред--ставляет собой отработанный боксит или «Люксмасс» и использу-* ется как шламовый абсорбент. «Люксмасс» — отход производства глинозема из бокситов (технология фирмы Байер), его состав: Al2O3-18,9%; SiO2- 17,4%; Na2O-8,3%; Fe2O3 — 39,3%; TiO2-; 2,8%; потеря веса при прокаливании— 10,5%.
Активным компонентом при абсорбции оксида серы (IV) явля-, ется натрий-алюминий силикат. После абсорбции шлам, содержащий SO2 в виде сульфата натрия, может быть переработан с получением товарного продукта. Переработка заключается в извлечении всей каустической соды и сульфата натрия и обработке оставшегося материала оксидом серы (IV). Из осадка получаются три типа продуктов, которые можно легко разделить, следующего состава (в %):
'і її ні і и пі
Al2O3 .... 99,2 8,1 7,4 Fe2O3 — 76,8
SiO2 .... 0,8 91,9 10,5 TiO2 .... — — 5,5
Глиноземная I и кремнеземная II фракции представляют собой
чистые белые порошки без примеси оксида железа и могут быть
использованы как промышленное сырье.
130
В процессе высокотемпературной мокрой очистки газов, разработанной в Атомной лаборатории фирмы Норс Америкэн Рокуэлл Корп., используется эвтектическая смесь карбонатов щелочных металлов [615, 616], в состав которой входят 32% (масс.) Li2CO3, 33% (масс.) Na2CO3 и 35% (масс.) K2CO3. Точка плавления смеси 397 °С. Это прозрачная подвижная жидкость, при 425 °С подобна смеси вода — этиленгликоль; ее вязкость 0,012 Па-с, плотность
2 г/см3, удельная теплоемкость 0,4 и теплопроводность 1,4 Вт/(м2-• °С). Смесь абсорбирует более 99% SO2 из газов, содержащих0,3— 3% SO2, содержание оксида серы в хвостовых газах составляет 20 млн-1.
Процесс состоит из стадий абсорбции, восстановления и регенерации абсорбента. В процессе абсорбции оксиды серы в газовом потоке реагируют с карбонатом с образованием сульфита и сульфата металла (M)
502 -f MaCO3 -> M2SO3 + CO2
503 + M2CO3 --9- M2SO4 + CO2
Константы равновесия реакций равны соответственно 320 и IOu при 425°С. Таким образом, 40%) карбоната вступает в реакцию до того, как парциальное давление SO2 в равновесии с расплавом достигает 200 млн-1. Скорости реакций очень велики, поэтому абсорбция
№ 1я 21 го
27 28 tr\ Жидкий аммиак
Рис. III-19. Схема процесса «Ред Мад» фирмы Мицубиси с использованием
отработанного боксита:
установки; б - технологическая схема (непрерывные линии - дви-бепя г ® °Р та): '¦ ^ концентраторы; 2 — труба; 3. 17 — баки жидкости; 4, 24 — скруй-бивкой* ? о5счиь1м устройством кодов; 5 - питательный бак; 6 - колонна с порошковой на-нель С КИП- ^гСК% ра ВентУРи: 8 — запасной короб; 9. 16 — холодильники газа; 10 — па-27. 28 — *?«пі 'О — воздуходувки; 12 — склад; 13 — труба для дымовых газов; 14, 19, 20 жидкостные циркуляционные насосы; 15 — испаритель; 21 — бак для фильтрата- 22 — газовый скруббер; 25 — приемные баки; 29 — баллои с аммиаком
9*
131
определяется скоростью массопереноса оксида серы. В оросительном скруббере при скорости газа 7,5 м/с эффективность удаления составляет 95%. Реакции, проходящие в скруббере, экзотермич-ны, и это частично компенсирует потерю тепла в скруббере.
На стадии восстановления используют газогенераторный газ после риформинга (75% H2, 21% CO2) при температуре 600 °С. В этих условиях реакции восстановления предшествует реакция диспро-порционирования сульфита, т. е.
диспропорционирование:
4M2S03 —3M2S04 -1- M2S
восстановление:
M2SO4 + 4H2 --»- M2S + 4Н20
M2SO4 + 4С0 ---» M2S + 4С02
Реакции восстановления протекают медленно, периодический процесс длится от 40 до 60 мин. В настоящее время исследуется более быстрый противоточный процесс.
На стадии регенерации сульфиды реагируют со смесью CO2 и воды при 425°С:
M2S -f CO2 + H2O ->- M2CO3 + H2S
Эта реакция протекает быстро. Полученный расплав возвращают в скруббер. Газ, выходящий из реактора регенерации, содержит 30% H2S и по 35% оксида углерода (II) и воды и может направляться на установку Клауса для получения серы. Из очищаемого газа необходимо удалить летучую золу, поскольку она растворяется в расплаве и превращает его в пастообразную массу, которую невозможно перекачивать. В качестве конструкционных материалов для частей установки, работающих при температурах ниже 485°С, можно использовать нержавеющую сталь; сплавы на основе никеля или кобальта предпочтительнее для тех частей, где рабочие температуры выше (до 670°С).
