Способ модификации состава высокотемпературных технических газов

 

Изобретение относится к технологии утилизации газов, отходящих из металлургических агрегатов и содержащих оксид и диоксид углерода в качестве основных ингредиентов . Для снижения вредных выбросов в атмосферу в способе модификации состава высокотемпературных технических газов, полученных из сталеплавильных аг: регатов, содержащих оксид углерода, включающий рекуперацию их тепла и термическую обработку при 1200-1600°С. термообработку осуществляют в присутствии водяного пара, взятого в массовом отношении к оксиду углерода, равным 0,425-0,44, с получением газовой смеси, содержащей диоксид углерода, последующее бесконтактное охлаждение смеси дистиллированной водой, отмывку двуокиси углерода и примесей водой и отвод синтез-газа. В техническом отношении проведение модификации состава технических газов позволяет получать синтез-газ. В технико-экономическом отношении достигается рациональное использование теплового потенциала отходящих из сталеплавильных агрегатов газов при существенном увеличении защиты воздушного бассейна от загазованности и теплового загрязнения. 1 ил., 1 табл. со С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР. (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4776313/26 (22) 02.01.90 (46) 30,01.93. Бюл. ЬЬ 4 (71) Институт газа АН УССР и Киевский политехнический институт (72) А,П.Рудой и П,С.Рудой (56) Юдашкин М.Я, Очистка газов в металлургии. M. Металлургия, 1976, 108, : с.362 — 363. (54) СПОСОБ МОДИФИКАЦИИ СОСТАВА

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ ГАЗОВ (57) Изобретение относится к технологии утилизации газов, отходящих из металлургических агрегатов и содержащих оксид и диоксид углерода в качестве основных ингредиентов. Для снижения вредных выбросов в атмосферу в способе модификации состава высокотемпературных технических газов, полученных из сталеплавильных агИзобретение относится к технологии утилизации газов, отходящих из металлургических агрегатов типа электросталеплавильных печей и (или) сталеплавильных конвертеров и содержащих оксид и диоксид углерода в качестве основных ингредиентов. Технологические процессы на основе йредлагаемого способа могут быть использованы на предприятиях черной металлургии для улучшения защиты окружающей среды от токсичных веществ или от "теплового" загрязнения и одновременно — для получения сырья для синтеза метанола по схеме конденсации синтез-газа.

Наиболее близок к заявляемому по технической сущности и. достигаемому эффекту

„„5Q „„1791447 А1 (я)з С 10 К 3/00, B 01 0 53/34 регатов, содержащих оксид углерода, включающий рекуперацию их тепла и термическую обработку при 1200-1600 С, термообработку осуществляют в присутствии водяного пара, взятого в массовом отношении к оксиду углерода, равным

0,425-0,44, с получением газовой смеси, содержащей диоксид углерода, последующее бесконтактное охлаждение смеси дистиллированной водой, отмывку двуокиси углерода и примесей водой и отвод синтез-газа. В техническом отношении проведение модификации состава технических газов позволяет получать синтез-газ. В технико-экономическом отношении достигается рациональное использование теплового потенциала отходящих из сталеплавильных агрегатов газов при существенном увеличении защиты воздушного бассейна от загазованности и "теплового" загрязнения. 1 ил., 1 табл. способ обезвреживания технических газов, содержащих окись углерода, который предусматривает частичное использование их теплового потенциала охлаждением потока отходящих газов в рекуператорах тепла (в частности, для подогрева технологических сред), и химическую обработку — окисление дожигания СО до СО2 в факеле газовых горелок с выбросом продуктов сгорания в атмосферу Я.

Описанный способ прост в осуществлении,однако химический потенциал оксида углерода используется в нем только на окисление с получением тепла. Выбросы же горячего СОг в атмосферу приводят к ее

"тепловому загрязнению" вблизи металлур1791447

15

25 абсорбции газообразных аногидридов во- 30 дой по схемам:

СОг+ НгО (избыток) водный раствор .НгСз, (следы) ЯОг + НгО (избыток) --+ водный раствор НгЯОз и им подобным схемам. 35 (см. Химия. Справочное руководство.

Г.Койне и др. "Химия", Л., 19, с.62, 104),— соответствует критерию охраноспособности "существенные отличия", поскольку эти

50 гических предприятий, а в перспективе, как уже отмечалось, способствуют наступлению

"парникового эффекта".

Целью изобретения является снижение вредных выбросов в атмосферу.

Цель достигается тем, что в способе модификации состава технических газов, содержащих окись углерода, после их выхода из сталеплавильных агрегатов, предусматривающем рекуперацию тепла и химическую обработку, согласно изобретению, в поток технических газов непосредственно после выхода из сталеплавильных агрегатов впрыскивают водяной пар, полученную при такой химической обработке смесь синтезгаза (окиси углерода и водорода) с примесями диоксида углерода и других оксидов бесконтактно охлаждают, рекуперируя тепло, дистиллированной водой, используемой для получения водяного пара, отмывают примеси холодной технической водой и очищенный синтез-газ направляют в сборник, Предлагаемый способ, несмотря на теоретическую известность реакции пароводяной конверсии по схеме

СО(избыток)+ НгО(nap) - CO+2Нг+ СОг (см, Справочник азотчика. Под ред.

E.ß.Måëüíèêoâà, Т,1, "Химия", Ы., 1967, с.140-141) и теоретическую же известность процессы служат неочевидной цели — очистке газовых выбросов электросталеплавильных печей или конвертеров от токсичных компонентов с одновременной технологической утилизацией их тепла.

Далее сущность изобретения поясняется примерами осуществления способа на экспериментальном стенде, схема которого показана на чертеже.

Пример 1; Стенд имеет последовательно подключенные один кдругому газогенератор 1, имитирующий сталеплавильный агрегат по составу технических газов, регулируемый проточный электронагреватель 2, на выходе которого можно поддерживать температуру газов, характерную для разных периодов работы сталеплавильных агрегатов, и футерованный изнутри огнеупорным материалом ци"линдрический вертикальный газовый конвертер 3, оборудованный штуцерами 4 для отбора проб газа, Газогенератор 1 имеет в донной части бункер 5 для размещения запаса угольного порошка и штуцер 6 для подвода кислорода с вентилем-регулятором 7 расхода.

Конвертер 3 в донной части снабжен: эжектором 8 для засасывания потоком нагретого газа тонкодисперсной пыли оксидов железа, присутствующих в реальных газовых выбросах сталеплавильных агрегатов и служащих катализаторами пароводяной конверсии окиси углерода, и штуцером 9 для подачи водяного пара от испарителя 10 и пароперегревателя 11. От исправителя 10 предусмотрен байпас 12. На трубопроводе между испарителем 10 и пароперегревателем 11 установлен вентиль 13, а на байпасе

12 — вентиль 14.

При осуществлении способа на описанной установке были проведены 14 серий экспериментов с разными исходными соотношениями "водяной пар (НгО): оксид углерода (СО)", которые задавали режимами работы газогенератора 1 и испарителя 10 совместно с пароперегревателем 11 или отдельно от него, разными начальными температурами дымовых газов и водяного пара при минимальном усредненно-постоянном расходе тонкодисперсных оксидов железа

100 r/íì .

В продуктах конверсии с помощью газоанализатора типа ТП-5501 определяли содержание СО и Нг и их обьемное соотношение, Заявляемый способ реализовали следующим образом.

Пример 2. Кислород через штуцер подавали в газогенератор, заполненный предварительно угольным порошком. При работе генератора в нем поддерживали температуру 250...300 С, для чего его подключали к источнику электропитания (на чертеже не показан), В результате реакции

5 кислорода с угольным порошком образовывалась газовая смесь, состоящая иэ окиси и двуокиси углерода (СО 90%), которую за тем подогревали в электропечи до температур 1200 ...1600 С, Подогретую смесь подавали в конвертор, в который через штуцер тангенциально вводили водяной пар с температурой 100 и 105ОC.

Температуру измеряли термопарами: типа ХА — для измерения температур до

5 3000С; типа HF 30/6 — для измерения температур свыше 1200 С, подключенными к вторичным приборам типа КСП.

Результаты экспериментов представлены в таблице, 1791447

Влияние соотношения "водяной пар (НгО): оксид углерода (СО)".и их температур на качество получаемого синтез-газа

Объемное сост- Примечание, ношение

Нг/СО на выхо¹N . Соотношеприме- ние НгО/СО ров (массовое) Исхо ная темпе ат а дымовых газов пара (воды) де конвертера

1600

1,70

1,80

1,90

2,00

2,00

2,00

2,10

2,15

105

2

4

6

0,4

0,41

0,42

0,425

0,43

0,432

0,435

0,44 восстановитель ный газ

° Р

° Ф синтез-газ

° синтез-газ, однако увеличивается выход СО2 за конвертером

11

100*

2.00

2,00

2,00

0,00

1200

0.43

0,43

0,43

0,43 реакция не протекает

1600

100*

100*

0,43

0,43

0,00

0,20

° I

13

14 реакция протекает вяло

* кипящая вода из испарителя

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа в сравнении с избранным прототипом заключаются в следующем.

В техническом отношении основным преимуществом служит проведение модификации состава технических газов в условиях, позволяющих получать синтез-газ, что видно из 4-ой — 6-ой строк таблицы.

В технико-экономическом отношении достигается более рациональное испольэоeawe химического и теплового потенциала отходящих из сталеплавильных агрегатов газов при одновременном существенном увеличении защиты воздушного бассейна

"от загазованности и "теплового" загрязнения.

Формула изобретения

Способ модификации состава высокотемпературных технических газов, полученных из сталеплавильных агрегатов, 5 содержащих оксид углерода, включающий рекуперацию их тепла и термическую обработку типа 1200-1600 С, отличающийся тем, что, с целью снижения вредных выбросов в атмосферу, 10 термообработку осуществляют в присутствии водяного пара, взятого в массовом отношении к оксиду углерода, равным

0,425 — 0,44, с получением синтеза газа, содержащего диоксид углерода, затем прово15 дят бесконтактное охлаждение смеси дистиллированной водой, отмывку от двуокиси углерода и примесей водой и отвод синтез-газа.

1791447 на 3ажоаани8 а Юид мс

Составитель Е. Корниенко

Редактор С. Кулакова Техред М.Моргентал Корректор С.Патрушева

Заказ 134 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101.;