Способ очистки газа от паров иода

 

Изобретение относится к способам очистки газа от паров иода и может быть использовано в частности в системах газоочистки ядерных реакторов и галлургических цехов. Для повышения удельной производительности очистки газы контактируют с иодидом гексакарбамиджелеза (II) в смеси с инертным в данной среде веществом (стекловатой, стеклянными шариками) при соотношении компонентов , мас.%: иодид гексакарбамиджелеза (II) 67-75, инертное вещество25-33.2 з.п. ф-лы, 4 табл.

СОЮЗ СОВЕТС КИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s В 01 О 53/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4828748/26 (22) 30.03,90 (46) 15,04.92. Бюл; М 14 (71) Московский институт тонкой химической технологии им. М.В. Ломоносова (72) Л.!О. Аликберова, О.Г. Живейнова, Е.В. Савинкина и Б,Д. Степин (53) 66.074.3(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 571958, кл. В 01 0 53/02, 1.984.

Авторское свидетельство СССР

N 1151294, кл. В 01 D 53/02, 1983.

Предлагаемое изобретение относится к способам очистки вентиляционного воздуха и газовых выбросов от примеси иода (в том числе и изотопов иода) и может применяться в системах газоочистки ядерных реакторов и галургических цехов.

Известен способ очистки газа от иода путем контакта с твердым сорбентом — дифталоцианином тяжелого лантаноида (например, лютеция), нанесенным на пористую основу (силикагел ь), при содержании дифталоцианина лантаноида в сорбенте 0,2 — 7,2 мас.%.

Недостатком известного способа является малая производительность очистки, обусловленная низкой поглотительной способностью сорбента, сложность- приготовления сорбента, а также высокая стоимость компонентов сорбента — производных тяжелых лантаноидов (что требует предуматривать обязательную утилизацию отработанного сорбента с исчерпанным ре(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ ПАРОВ

ИОДА (57) Изобретение относится к способам очистки газа от паров иода и может быть использовано в частности в системах газоочистки ядерных реакторов и галлургических цехов.

Для повышения удельной производительности очистки газы контактируют с иодидом гек. сакарбамиджелеза (!!) в смеси с инертным в данной среде веществом (стекловатой, стеклянными шариками) при соотношении компонентов, мас.%: иодид гексакарбамиджелеза (! !) 67-75, инертное вещество 25-33. 2 з.п. ф-лы, 4 табл. сурсом сорбционной емкости). Это дополнительно усложняет процесс.

Известен также способ очистки газов от примеси иода путем контакта с твердым сорбентом — комплексным соединением, включающим переходный металл, а именно поликристаллической безводной 12-вольфрамофосфорной или 12-вольфрамокремневой кислотой или их одно-трехводным гидратом. Поглотительная способность сорбента по иоду достигает 6 мас. . Регенерацию сорбента ведут при нагревании его до

250 С. Этот способ принят нами за прототип, Недостатком известного способа являетСя его низкая производительность при газоочистке, обусловленная небольшой величиной поглотительной способности сорбента (не более 6 мас.%). Другой недостаток заключается в использовании сравнительно высокой температуры регенерации и связанные с этим энергозатраты.

1725987

Целью заявляемого способа является повышение производительности газоочистки.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом очистки газов от примеси 5 иода путем контакта с твердым сорбентом— комплексным соединением, включающим переходный металл, с последующей термической регенерацией сорбента; в качестве сорбента используют иодид гексакарбамид 10 железа (II) или смесь его с инертным носителем, а термическую регенерацию сорбента ведут при постепенном повышении температуры от 30 до 90 С со скоростью

0,5-2,0 град/мин. При использовании 15 сорбента в смеси с инертным носителем, например стекловатой, соотношение компонентов составляет, мас. : иодид гексакарбамиджелеза (II) 67 — 75; инертный носитель 25-33. 20

Отличительными признаками заявленного способа является то, что в качестве сорбента используют иодид гексакарбамиджелеза (II) или смесь его с инертным носителем, а термическую регенерацию 25 сорбента ведут при постепенном повышении температуры от 30до 90 С со скоростью

0,5 — 2,0 град/мин. При использовании сорбента в смеси с инертным носителем, например стекловатой, соотношение 30 компонентов составляет, мас. : иодид гексакарбамиджелеза (II) 67-75; инертный нос ител ь 25-33.

Технология способа заключается в следующем. 35

Кристаллический комплекс иодид гекса- . ка рбамиджелеза (I 1) состава (Ее(СО(й Н2)г)в)12 помещают в колонку или U-образную трубку (для обеспечения равномерности контакта с очищаемым газом сорбент может быть сме- 40 шан с инертным носителем, например стекловатой, стеклянными шариками, иной насадкой, затем через эту колонку или трубку пропускают поток загрязненного иодом воздуха или газа. При взаимодействии примеси 45 иода, находящейся в воздухе (газе) с иодидом гексакарбамиджелеза (I 1) происходит химическая реакция образования полииодоиодата гексакарбамиджелеза (II), сопровождаемая изменением цвета сорбента от желто-серого 50 до темно-коричневого. Содержание иода в очищаемом и очищенном воздухе контролируется стандартными методами (спектрофотометрически или титрометрически с тиосульфатом натрия после поглощения 55 иода из воздуха 5 -ным водным раствором иодида калия). Содержание иода в очищаемом воздухе от 230 мг/л до 3 мг/м, содерз жание иода в очищенном воздухе (газе) составляет 0,003 — 0,01 мг/м, что ниже зназ чения ПДК по иоду в 3-10 раз. Поглотительная способность сорбента по иоду достигает 45-60 мас. После исчерпания поглотительной способности сорбента (что фиксируется по изменению его окраски и проскоку 0,03 мг/м иода в очищенный газ) ведут термическую регенерацию сорбента при постепенном его нагревании от 30 до

90 С со скоростью нагрева (повышения температуры 0,5-2,0 при одновременной воздушной отдувке иода. Выбор температуры регенерации от 30 до 90 С связан со свойствами полученного в результате поглощения иода полииодоиодата комплексного соединения железа: начало разложения этого продукта с десорбцией иода отвечает температуре 30 С, ниже этой температуры разложение и выделение иода практически. отсутствует. Верхний температурный предел нагревания при регенерации сорбента определяется температурой фазового перехода соединения (которое плавится при

96,5 С, а выше 90 С начинается спекание кристаллов и утрата поглотительной способности по иоду). Подбор скорости повышения температуры регенерации обусловлен оптимальными условиями удаления иода из сорбента и соизмеримости скорости разложения полииодоиодата, диффузии иода к поверхности кристаллов и десорбции иода с сорбента; если скорость выше 2 град/мин, разложение идет слишком быстро, скопление иода на поверхности кристаллов приводит к их деструкции. При скорости нагрева ниже 0,5 град/мин удаление иода из сорбента становится слишком длитель- ным и препятствует оперативной смене сорбционных патронов в системах газоочистки.

Предлагаемый способ в силу особых свойств сорбента (черезвычайно низкая концентрация иода в равновесных растворах при взаимодействии иодида гексакарбамиджелеза (II) с иодом) пригоден и для очистки увлаженных газов от иода: выделение иода в воздух (вторичное загрязнение) при этом отсутствует.

Пример 1. Для получения сорбента-иодида гексакарбамиджелеза (1!) использовали карбамид марки осч 3 — 3, металлическое железо марки хч и иодистоводородную кислоту (чда), предварительно очищенную от примеси иода по известной методике.

Предварительно получали тетрагидрат иодида железа (II) путем взаимодействия металлического железа с очищенной иодистоводородной кислотой с последующим выпариванием. раствора при 90 — 95 С, охлаждением, отделением осадка на стеклянном фильтре и высушиванием в эксикаторе

1725987

Таблица 1

Результаты химического анализа иодида гексакарбамиджелеза (II). над гидроксидом калия. Иодид гексакарбамиджелеза (II) получали взаимодействием тетрагидрата иодида железа (И) с карбами.дом в молярном соотношении 1:6 в присутствии такого количества воды, которое необходимо для образования раствора, близкого к насыщенному, раствор выпаривали при комнатной температуре, осадок отделяли на стеклянном фильтре и высушивали до постоянной массы над хлоридом кальция. Выход 80 (. Состав иодида гексакарбамиджелеза (II) отвечает стехиометрическому (см. табл. 1).

Испытания полученного сорбента в статических условиях вели, помещая навеску сорбента в замкнутый объем, содержащий воздух с заданной концентрацией иода. Иод вводили путем испарения (сублимации) при рассчитанной температуре. Предельную сорбционную способность(статическую емкость) сорбента определяли по приросту массы образца сорбента (см. табл. 2).

Пример 2. Для испытания способа очистки газов от иода в динамических условиях используют иодид гексакарбамиджелеза, полученный, как описано в примере 1, Это соединение помещают на носительстекловату, и полученной смесью заполняют U-образную стеклянную трубку. Через трубку продувают воздух с заданным содержанием иода, скорость продувки 0,2-0,5 л/мин, диамето трубки 20 мм, содержание иода 0,3 — 3 ° 10 мгlм . Содержание иода в з очищенном газе 0,01-0,03 мг/м, емкость з сорбента по иоду 13 — 60 мас, (см. табл. 3).

Регенерацию сорбента ведут при нагревании от 30 до 90 С с заданной скоростью нагревания (0,5 — 2,0 град/мин), Данные приведены в табл. 4.

Как можно видеть из данных, приведенных в табл. 2 — 4, заявленный способ позволяет вести газоочистку с высокой производительностью по удаляемому иоду, достигающей 50 — 60О, что превышает показатели способа-прототипа в 10 раз(при низких кон5 центрациях иода в воздухе — в 2 раза). Это позволяет повысить производительность газоочистки эа счет удлинения рабочего периода газоочистки (межрегенерационного периода) в 5-10 раз по сравнению с прото10 типом. Кроме того, снижение температуры регенерации позволяет снизить энергозатраты на 20 — 25%. Применение в предлагаемом способе сорбента, не включающего редкометаллических компонентов (молиб15 ден, вольфрам), требующих регенерации в случае полной отработки сорбционного ресурса сорбента, ведет к упрощению процесса газоочистки.

Заявляемый способ прошел испытания

20 в лабораторном масштабе.

Формула изобретения

1. Способ очистки газа от паров иода, включающий контактирование с твердым сорбентом — комплексным соединением, со25 держащим переходный металл и термическую регенерацию насыщенного сорбента, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной производительности очистки, в качестве сорбента используют

30 иодид гексакарбамид железа (1I).

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что сорбент используют в смеси с инертным к парам иода твердым веществом при соотношении компонентов, мас.,(:

35 Иодид гексакарбамид железа (! I) 67-75

Инертное вещество 25 — 33

3. Способ по и. 2, отличающийся тем, что в качестве инертного вещества ис40 пользуют стекловату или стеклянные шарики.

1725987

Таблица 2

Результаты испытания способа очистки газов от иода в статических условиях

Таблица 3

Очистка газа от иода в динамических условиях

Количество поглощенного иода

Ха акте истика поглотителя иодид гексакарбамиджелеза (I!) инертный носитель (стекловата) ио а

Слеживаемость сорбента в динамических условиях газоочистки. большое соп отивление

0,0138

0,3

5,5

0,1683

5,5

0,2525

Способ-прототип сорбент-12-вольфрамофосфорная или 12-вольфрамок емниевая кислота

6,0

6,0

Таблица 4

Характеристики газоочистки отрегенерированным сорбентом в зависимости от параметров термической регенерации

Темпе ат а, С начальная конечная

Скорость нагревания, град/мин

Производительность газоочистки, ф, поглощенная вода

Примечание

50-60

55-60

1,0

0,2

Высокая длительность регенерации

То же

После двух циклов сорбция-регенерация производительность газоочистки уменьшается до 5

Деструкция сорбента

0,1

2,0

55-60

10 — 30

Способи ототип

2,5

6 — 12

250 С

0,3431

0,6417

0,8125

0,7636

0,2662

67

71

0,1690

0,2621

0,2708

0,2450

0,0750

33

29

Концентрация иода в очищаемом газе, мг/л

3,0

65,0

227,7

0,3

0,3

0,2059

0,3831

0,4875

0,0962

0,0160

59,8

59,7

60,0

12,6

6,0

Производительность газоочистки

59,8

59,7

60.0

12,6

6,0