Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
Процесс мокрой очистки газов, детали которого еще недостаточно ясны, испытывался фирмой Велман — Лорд на тепловой электростанции в Гэнноке фирмы Тампа Электрик Ко. [32]. Сообщается, что при очистке удаляется 90% SO2 и SO3 и летучая зола, оставшаяся после электрофильтров. После дальнейшей переработки чистый оксид серы (IV) отгоняется в стриппинг-колонне и может быть использован для производства серной кислоты или рекуперации серы.
При осуществлении абсорбционной очистки SO2 возникают две проблемы. Первая из них заключается в том, что объем очищаемых газов очень велик. Так, теплоэлектростанция мощностью 800 МВт производит 2,5 млн. м3/ч газов, которые необходимо очищать. Вторая заключается в том, что газы и жидкости отличаются высокой коррозионной активностью.
Первые абсорбционные башни, построенные в Баттерси и других местах, были очень большими, их футеровали свинцом и загружа-
132
ли деревянной насадкой. В последнее время много работ посвящено разработке типов насадок и абсорбционных колонн. Климичек, Скриванек и Беттельхейм [448] испытали специальную проволочную насадку для абсорбции газов растворами аммонийных солей. Новая насадка обладала лучшими характеристиками, чем обычная насадка из колец Рашига. Высота единицы переноса для этой насадки составляла две трети высоты для колец Рашига, кроме того, поверхностная скорость для этой насадки в пять раз больше скорости для обычных насадок. Ее стоимость составляет 30% стоимости обычных насадок.
Каскадная абсорбционная колонна турбулентного контакта была использована для работы с растворами карбонатов натрия и кальция [653];. В абсорбере применяется насадка, не допускающая захлебывания; она представляет собой сферы низкой насыпной плотности, размещенные между ограничивающими решетками достаточно далеко друг от друга, что позволяет им двигаться турбулентно и беспорядочно. На такой насадке достигается высокая степень абсорбции при больших скоростях жидкости и газа и небольшом перепаде давления. Применяемое оборудование не забивается и поэтому может быть использовано для очистки запыленных газов или даже в тех случаях, когда в процессе реакции образуются твердые продукты. Исследования, проведенные на опытном четырехступенчатом абсорбере, показали, что эффективность удаления оксида серы (IV) составила 88—96% для карбоната натрия и 78—87% для карбоната кальция.
Мицубиси Хэви Индастриз разработала противоточный скруббер [562], представляющий собой набор горизонтальных V-образ-рых желобов, плотно соединенных в вертикальные ряды, так что газ вынужден проходить через слой жидкости. Эффективность абсорбции SO2 (содержание в газе 0,11—0,24%) раствором сульфита натрия составляла 90—95% при перепаде давления около 0,7—
1,4 кПа. Это немного ниже, чем для скруббера Вентури той же производительности, но больше, чем для обычной решетчатой насадки.
Было найдено, что формиат калия тоже может применяться как абсорбент в виде расплава при 177 °С или в виде водного раствора при 93 0C [956]; средняя эффективность абсорбции оксида серы (IV) при его первоначальном содержании 0,39% составляет 88Непоследовательность реакций, протекающих в процессе очистки: абсорбция (в водном растворе)
2KCOOH + 2SOz ----> K2S2O8 + 2С02 + H2O (а)
регенерация
4КСООН + K2S2O3 ---*¦ 2К2С03 + 2KHS + 2COa + H2O (б)
2KHS + CO2 --->- K2CO3 -f 2H2S (в)
K2CO3 + 2С0 + H2O --* 2КООСН + CO2 (г)
Йй бы применяли расплав соли, в уравнениях (б) и (в) вместо образовался ,бы K2S. Образование KHS объясняется ,высокой
133
константой ионизации. Общая реакция, из которой исключены возвращаемые в цикл карбонат и формиат, может быть написана в виде
SO2 + ЗСО + H2O -->- H2S + ЗС02
Сероводород поступает в установку Клауса и рекуперируется в виде серы. К скрубберу не предъявляются никакие необычные или специальные требования; предполагают, что для серийного оборудования перепад давления составит 1,8 кПа.
Отработанный раствор, содержащий 20—25% K2S2O3 15—20% воды и 55—65% КСООН, из скруббера передают в отделение регенерации. Регенерация протекает в три стадии: реакция восстановления [уравнение (б)], которая протекает быстро (и экзотер-мично) при 280°С и давлении 3,5 МПа; стадия стриппинга, где отпариваются H2S и CO2, и стадия синтеза муравьинокислого калия. Восстановление протекает быстро и через 15 мин достигается, конверсия 96%.
В настоящее время технология всех стадий разработана в лабораторном масштабе и для периодического процесса; предполагается построить опытную установку в исследовательской лаборатории фирмы Консолидейтед Коул Ко. около Питсбурта (шт. Пенсильвания). Преимуществом предложенной системы является тот факт, что нет необходимости в повторном нагревании отходящих газов и организации склада для образующихся веществ, кроме летучей золы. Кроме того, на всех стадиях процесса можно использовать стандартное оборудование.
Фтор и фтористые соединения (HF, SiF4). Газообразный фтористый водород (HF), четырехфтористый кремний (SiF4), а также кр емі і ефто р ист ов од ор одн а я ікислота (H2SiF6) выбрасываются с отходящими газами производства суперфосфатов (после обработки фосфатной руды серной кислотой в камерах-экстракторах), при выплавке алюминия (где в качестве флюса используется плавиковый шпат CaF2); в электролитическом производстве алюминия (где окись алюминия, или глинозем Al2O3 расплавляется в криолите NasAlF6 при 900—IOOO0C и затем подвергается электролизу) и в печах обжига метафосфата кальция. Подробны# обзор, посвященный выбросам фторидов, был опубликован Сем-ром [751].
