Способ улавливания аммиака

 

Использование: очистка сбросных технологических газов в химической промышленности , цветной металлургии и т.п. Сущность изобретения: газы контактируют с твердым адсорбентом - гидрофторидом щелочного или щелочноземельного металла . 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 D 53/02, 53/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4805054/26 (22) 25,01.90 (46) 15.01,93, Бюл, ¹ 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химической технологии и Ангарский электролизный химический комбинат (72) Л.П,Загорец, С,M.Êoøåëåâ, В.М.Озорнин, М.Б,Серегин, Е,В.Картинкина, А.С.Шуляков, В.В.Черемисинов и А,И,Соколов (56) Авторское свидетельство СССР ¹

1346212, кл. В 01 D 53/02.

Предлагаемое изобретение относится к области очистки сбросных технологических газов в химической, цветной металлургии и других отраслях промышленности, занимающихся получением и использованием аммиака и солей аммония

Необходимость поиска новых химических поглотителей обусловлена ужесточением требований к выбросам вредных химических веществ в атмосферу и необходимостью повышения эффективности их использования в технологическом цикле, Для выделения аммиака из газовых смесей применяют методь конденсации, абсорбции и адсорбции. Ме годы конд нсации не обеспечивают требуемого сниже ия содержания аммиака в сбро ных газа>, а методы абсорбции слишком сложны и мнзгостадийны, В связи с этим в последнее зремя уделяют большое в имание разработке методов улавливания аммиака с помощью различных твердых сорбентов.

Известно, что в качестве поглотителей аммиака могут быть использованы активированный уголь, активная окись алюминия, силикагели, цеолиты, дигидраты кислых триl

„„ЯЦ„„1787505 А1 (54) СПОСОБ УЛАВЛИВАНИЯ АММИАКА (57) Использование: очистка сбросных технологических газов в химической промышленности, цветной металлургии и т.п, Сущность изобретения: газы контактируют с твердым адсорбентом — гидрофторидом щелочного или щелочноземельного металла. 1 табл. фосфатов металлов, улавливание аммиака нэ которых основано на физической сорбции, Известные данные по равновесной адсорбции аммиака на активированных углях различных марок показывают, что из про- С. мышленных углей наибольшей равновесной емкостью (0,016 r/ã) при температуре 25 С обладает уголь марки СКТ. Низкая величина емкости углей приводит к необходимости д установки большого количества адсорберов и частого проведения циклов сорбции-десорбции, что приводит к значительным эксплуатационным затратам. 4

В промышленной практике в качестве (Л сорбента для поглощения аммиака приме- () няют силикагель, Его недостатком является (л низкая равновесная емкость, равная 0,044 с гlг при температуре 25 С и исходном давлении аммиака 5 мм рт.ст. (Тишин Ю.Г.; Румян-! цев О.В. Ж.Х.П., 1975 г, с. 754 — 756).

Тем же недостатком характеризуется активная скорость алюминия, ее равновесная емкость по аммиаку равна около 0.03 гlг. Емкость указанного сорбента возрастает до 0,04 — 0,06 г/г при пропитке его хлоридами кобальта, цинка, никеля, марганца и

1787505 железа (Ефремов А,И„Анохин B.Н. Труды

МХТИ, 1972, вып.69, с. 263 — 265), однако это приводит к значительному усложнению процесса приготовления сорбента и не исключает возможности загрязнения сточных вод сильно токсичными металлами, применяемыми в качестве добавок к поглотителю.

: Равновесная емкость цеолитов различных марок при температуре 25ОC и давлении аммиака 5 мм рт.ст. равна 0,070 — 0,115 г/r, а динамическая емкость цеолита NaX равна 0,042 — 0,044 г/г. Недостатком способа является снижение емкости сорбента после нескольких циклов сорбции-десорбции (до 70/ от первоначальной величины); фактическая равновесная емкость его равна около 0,08 г/г, а динамическая емкость— около 0,03 г/г, Другим недостатком является высокая температура десорбции аммиака (300 — 350 С), что приводит к значительным энергозэтратам.

Улавливание аммиака из газов возможно осуществить при контакте с твердым адсорбентом — кислой солью состава Ме

НгРзОю 2НгО (где Ме — Mn, Fe, Ga, А1).

Емкость указанного поглотителя зависит от продолжительности контакта и составляет: при времени контакта 8 — 15 мин — 0,02 г/г, при времени контакта 1 — 2 ч — 0,06 — 0,10 г/г и при времени контакта 8 — 10 ч — 0,17—

0,23 г/г.

Способ улавливания аммиака на дигидратах кислых трифосфатах металлов принят в качестве прототипа, Недостатками способа являются; большое время контакта газа с поглотителем (от 8 мин до 10 ч); уменьшение емкости поглотителя (от

0,2 до 0,02 r/ã) при сокращении времени контакта; использование поглотителя в порошкообразном виде и обусловленная этим трудность осуществления процесса в многократных циклах сорбции-десорбции аммиака. Указанные недостатки затрудняют использование метода в реальных динамических условиях, тэк как даже при времени контакта газа с сорбентом, равном

8 — 15 мин, объем адсорберов будет очень большим, Целью изобретения является устранение указанных недостатков, Были проведены поисковые исследования по применению в качестве сорбентов гидрофторидов щелочных и щелочноземельных металлов, имеющих в своей структуре фтористый водород. Гидрофториды ранее не применялись в качестве поглотителей.

Результаты исследований оказались положительными. Установлено, что фтористый водород, входящий в структуру гидрофторидов, химически реагирует с газообразным аммиаком с образованием фторида аммония:

NaFHF+ МНз = NaF+ NH4F (1)

KFHF+ ИНз = KF+ NH4F (2)

LiFHF + МНз = LiF + NH4F (3)

ВаРгНР+ МНз = Варяг+ NH4F (4)

Наиболее удобным из гидрофторидов для практического применения оказался гидрофторид натрия (NaFHF). Он, в отличие от гидрофторидов лития и бария, является термостабильным при температуре 25—

100 С, а в сравнении с гидрофторидами калия, рубидия и цезия является негигроскопичным. Гидрофторид натрия изготовляется промышленностью в гранулированном виде в качестве промежуточного продукта при производстве высокопористых гранул фторида натрия.

При использовании гидрофторидов щелочных и щелочноземельных металлов сбросные технологические газы, содержащие аммиак, направляют в адсорбер с гранулированным или порошкообразным сорбентом, в котором осуществляют процесс улавливания при температуре 25 С, времени контакта 30 с и удельном расходе газов 0,1 — 0,2 нл/см мин. г

Достоинством предлагаемого способа по сравнению с прототипом является: более высокая емкость в статических и динамических условиях; малое время контакта (30 с).

Предлагаемый способ позволяет осуществить малоотходный вариант обезвреживания сбросных газов, содержащих аммиак, Он может быть использован как при производстве аммиака для его регенерации из отводящих газов, так и при использовании аммиака и солей аммония в различных технологических процессах, Пример. Газовую смесь, содержащую азот и аммиак, подают в поглотительную колонну, в которую на ложное дно предварительно загружают требуемое количество гидрофторидов щелочных или щелочноземельных металлов. Пропущенную через колонну газовую смесь анализируют на содержание аммиака. Данные об улавливании аммиака представлены в таблице.

Данный способ улавливания аммиака поэволяет увеличить эффективность процесса за счет роста емкости адсорбента в условиях высокой скорости пропускания газа и малого времени контакта газа с адсорбентом, Емкость адсорбента по сравнению со способом-прототипом увеличивается в

1787505

Улавливание аммика гидрофторидами щелочных и щелочно-земельных металлов

Сорбент Концентрация Расход газа. Масса сорбен- Время контак- Продолхги- Количество бмкость. г/г Степень очиь.

14НЗ. мг/л л/мин та, г та. сек тельность про- пропущенно- стки. $ цесса. мин го !чНз. г

По ошкооб азные гид о то иды

Q0.9

81,8

94.7

90,9

0,20

0.18

0,25

0,12

39,6

39,6

39.6

39.6

1200

300

N3FHF

KFHF

Li FHF

BaFgHF

33

33

33

Г ан лыги о то иданат ия/ 5мм/

89.0

96.6

76.3

0,07

0,04

0.12

12.9

12,9

12.9 (зз

390

164

328

164 !

30 аты т и ос атов металлов "

0,02

0.02

0.02

0.02

12

480

А!

Мп

Са

/х Исследования роводили в статических условиях

40

50 г: а

Составитель Л,Загорец

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Н.Кешеля

Редактор O,Õoäàêosà

Заказ 24 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государсгвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издателбский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 динамических условиях в 2 — 5 раз, соответственно снижается расход адсорбента, увеличивается межгенерационный период работы и снижаются энергозатраты на газоочистку.

Формула изобретения

Способ улавливания аммиака из газов при контакте с твердым адсорбентом, представляющим собой кислую соль, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения эффективности и улавливания в динамических условиях за счет увеличения

5 емкости адсорбента, в качестве кислой соли используют гидрофториды щелочных и щелочноземельных металлов.