Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов - Якименко Л.М.
Скачать (прямая ссылка):
И
Охлаждение, очнотка н ооушка водорода
Качество водорода в большей степени, чем хлора, зависит от метода производства. При производстве по методу электролиза с твердым катодом и диафрагмой водород обычно, помимо паров воды, может содержать щелочной туман и воздух в результате подсоса последнего через неплотности злектролизеров и коммуникаций. В водород могут иногда попадать следы хлора, если имеются повреждения диафрагмы и нарушения условий отсасывания хлора и водорода из электролизеров. В некоторых случаях в водороде обнаруживают значительное содержание хлорорганических примесей (до цескольких десятков мг/м3), отдуваемых водородом из электролитических щелоков. Чистота водорода должна быть не ниже 98% и содержание кислорода не более 0,5%.
В производстве по методу электролиза с ртутным катодом водород выделяется в герметических разлагателях под небольшим избыточным'давлением; содержание H2 должно быть не ниже 98% и. O2 — не более 0,4%. Температура в разлагателе электролизера с ртутным катодом из-за значительных тепловыделений при разложении амальгамы достаточно высока и в мощных электролизерах может превышать 100 °С. Поэтому с водородом уносятся из разлагателя не только большие количества паров воды, но и пары ртути.
В современных мощных электролизерах непосредственно на разлагателях амальгамы устанавливают обратные холодильники для предварительного охлаждения водорода и конденсации и возвращения в разлагатель основного количества паров воды и ртути. Но даже после такого холодильника водород остается сильно загрязненным парами ртути. При 30—40 °С на выходе из холодильника электролизера водород содержит от 30 до 70 мг/м3 паров ртути.
На рис. 4-21 показана принципиальная схема охлаждения и очистки от ртути водорода, получаемого в цехах электролиза с ртут-
ґ ь
- L
ным катодом. Для охлаждение служат стальные теплообменники; сконденсировавшаяся в них ртуть отводится вместе с конденсатом и возвращается в цикл. Дальнейшая очистка водорода от ртути осуществляется в насадочных скрубберах, орошаемых анолитом из электролизеров, содержащим активный хлор. При зтом пары ртути взаимодействуют с хлором, образующаяся сулема увлекается орошаемым анолитом. После этого водород промывается в щелочном скруббере от возможных примесей хлора, увлекаемых им из анолита, и в водяном скруббере отделяется от брызг щелочи. Такая схема позволяет снизить содержание ртути в водороде примерно до ОД мг/м3.
Рис. 4-21. Схема охлаждения, очистки от ртути и компримирования водорода
1 — холодильник водорода; 2 — отделители конденсата и ртути; з — турбогазодувка для водорода; 4 — насосы; 5 —г бак для анолита; 6 — уколоф<а для промывки водорода анолитом; 7 — бак для щелочи; 8 — колонка для промывки водорода щелочью; 9 — колонка для промывки водорода водой; 10 — водородный компрессор; 11 — водоотделитель; 12 —холодильник; 13 — огнепреградитель; 14 — распределительная гребенка водорода.
г
Если после такой очистки провести дополнительно адсорбцию паров ртути из водорода на активированном угле, содержание ртути можно снизить до 0,01 мг/м3 H2 [97].
В последние годы большое внимание уделяется очистке водорода от паров ртути. Сообщается [98] о разработке метода промывки водорода раствором неорганических соединений до содержания ртути 0,005 мг/м3 H2. Предложена также схема очистки водорода от ртути промывкой газа в насадочной колонне 20%-ной серной кислотой, содержащей 1—2 г/л перманганата калия. Указывается, что при этом содержание ртути становится менее 0,001 мг/м3 H2 [99].
Наиболее эффективна очистка водорода и воздуха от ртути сорб-ционными методами. Фирма «Монсато» предложила [100] сорбент для ртути, снижающий ее содержание в газе до 1 части на миллиард. Перед подачей газа на сорбцию егб предварительно фильтруют для удаления тумана ртути.
Разработаны установки, позволяющие снизить потери ртути с-водородом и воздухом до 45 г/сут для завода мощностью по Cl2 270 т/сут [101].
Возможна также очистка водорода и от ртути глубоким охлаждением водорода. Для снижения содержания ртути в водороде до
ь -н
санитарной нормы, равной 0,01 мг/м3, необходимо охладить водород до —45 °С. При этой температуре парциальное давление паров ртути соответствует примерно ее содержанию в виде паров 0,01 мг/м3 газа. Фактическое содержание ртути может быть значительно выше, так как в водороде помимо паров ртути будут находиться мелкие ее капельки в виде тумана. Освобождение водорода от этого ртутного тумана затруднительно, , поэтому вымораживание паров ртути редко применяется в промышленности для очистки газов.
Для очистки водорода от паров ртути можно использовать способ сорбции ее на активированном угле, содержащем определенное количество адсорбированного хлора. В последнем случае хлор, адсорбированный на активированном угле, хлорирует пары ртути с образованием сулемы. При этом достигается достаточно полная очистка водорода от паров ртути. Активированный уголь с анионо-обменными свойствами может сорбировать ртути около 16 мг/г угля [102]; для регенерации угля его обрабатывают 10%-нрй HNO3. Применяются комбинированные схемы очистки, например охлаждение и фильтрование через волокнистые фильтры с адсорбцией остав-шегося\количества паров ртути активированным углем или другими адсорбентами [103].
