Способ очистки дымовых газов от вредных примесей

 

Использование: газоочистка в химической и лесохимической промышленности. Сущность изобретения: в камере-смесителе в дымовые газы распыляют аминоаэрбсил. Затем смешивают с водяным паром. Орошают 10-15%-ным водным растЁором отходов производства нитрокалиймага. Состав отходов , мае. %: KNOa 30; Мд(МОзЬ 70. Окончательную очистку ведут орошением водной пульпой хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 0,1-1,5 мм. Содержание твердой фазы в пульпе25-35 мае. %. Степень Ьчисткй газов от S02, NOX, C02 и СО равна соответственно 99,7, 99,5, 99,5 и 99,4%. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 О 53/34

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

: 1 (21) 4865582/26 (22) 12.09.90 (46) 30.01,93, Бюл, ¹ 4 (71) Ивано-Франковский институт нефти и газа (72) Ф.В,Нийгер и B.Ã.Тарасов (73) cD,B,Íèéãåð (56) 1, Па.гент Японии N. 52-15266, .л. B-0.1 D 53/34, 1977, 2. Авторское свидетельство СССР

N 578994, кл. В 01 D 53/14, 1977; (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ

0Т ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ

Изобретение относится к способам очи-стки дымовых газов от оксидов азота, оксидов серы и оксидов углерода, и может найти применение в химической и лесохимической промышленности,,/

Известен способ очистки дымовых газов котельных установок путем ионизирующего облучения (1). Причем доза облучения составляет 1 Мрад, Недостатками данного способа являются большие раеходы электроэнергии и низкие показатели степени очистки дымовых газов от окислов серы и окислов углерода, не превышающие 50 — 60 .

Известен также способ очистки дымовых газов от оксидов серы водной пульпой карбоната кальция (2).

Недостатком данного способа является низкая степень очистки дымовых газов от окислов серы, не превышающая 90%, „, Ы„„1792341 АЗ

2 (57) Использование: газоочистка в химической и лесохимической промышленности," . Сущность изобретения:- в камере-смесителе в дымовые газы распыляют аминоаэросил, Затем смешивают с водяным паром; Орошают 10 — 15%-ным водным раствором отходов производства нитрокалиймага. Состав отходов, мас. %: КИОЗ 30; Мц(КОЗ)2 70. Окончательную очистку газов ведут ороаением водной пульпой хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 0,1-1,5 мм. Содержание твердой фазы в пульпе 25-35 мас, %.

: Степень очистки газов от $02, NOx, СО2 и СО равна соответственно 99,7, 99,5, 99,5 и

99,4%. 2 табл.

Ф

Цель изобретения — йовышейие степе- ни очистки"дымовых газов от оксидов серы, азота и углерода и удешевление процесса, Поставленная цель достигается тем, что перед смешением пара с отходящими газами осуществляют распыление аминоэтоксиаэросила в дымовых газах с последующим двухстадийным орошением парогазовоздушной смеси 10-15 водными растворами отходов производства нйтрокалиймага и пульпами хвостов от шлифовки мраморной крошки фракции 0,1 — 1,5 мм с содержанием твердой фазы 25-35 мас. %. Аминоэтоксиаэросил и пар смешивают с дымовыми газами последовательно в отдельных промежуточных камерах-смесителях; а затем газовоздушйую смесь подвергают двухстадийному орошейию в форсуночном скруббере. Причем вначале дымовые газы орошают 10-15% водными растворами отходов производства нитрокалиймага, а эв1792341. тем пульпами хвостов от шлифовки мраморной плитки.

Тонкодиспарсные пульпы хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 0,1—

1,5 мм, приготовленные на пресной воде, содержат твердой фазы 25 — 33 мас. % и име. ют следующий химический состав, мас. %:.

СаСОз-5,18 — 10,30; МцСОз — 3,27 — 6,41;

А40з — 1,82 — 4,86; SlOg — 78,43 — 89,73; рН

Отходы производства нитрокалиймага- " образуются в процессе получения безхлорных калийных удобрений при смешивании, концентрировании и упарке 10-15% водных

15 растворов нитратов калия и магния при

110 С, с последующим сплавлением их при

220-250ОС. Состав в мас. %: KN03 30;

Мд(КОЗ)2 70.

Аминоэтоксиаэросил применяется в

20 качестве адсорбента и универсального каталлзатора, ускоряющего процессы окисления и восстановления оксидов в газовых выбросах, Это высокодисперсная двуокись кремнйя,на поверхности которой находят25 ся гидроперекисные и аминоэтоксигруппы

Аминоэтоксиаэросил — белый, сыпучий

-порошок с насыпным весом 100-150 г/л, содержащий 0,7 моль/г аминагрупп. Пол-. учают его при обработке аэросила марки

А-300 (ГОСТ 14922-69) парами моноэтаноламина при 230 С и давлении до 3 этм, Реакция образования аминоэтаксиаэросила протекает по уравнению:

= Si — ОН + HO С2Н4 — NHz —:

= Si О С2Н4 — NHz + Н20

При введейии в дымОВЫЕ газы распыленного аминоэтоксиаэросила при 160250 С происходйт отщепление молекул моноэтаноламина с поверхности высокодисперсной двуокиси кремния и взаимодействие последнего с диоксидом серы (сорбция на поверхности SiOz) rio уравнени ю;

= Si ОН + SO2 " =.ф $ОЗН

Одновремен но и ри "высоких тем пературах дымовых газов (160-250 С) происходит разложение моноэтаноламина до свободно50

ro аммиака (в зависимости от скорости дымовых газов) и восстановление последним окислов азота (NÎ и NOz) до свободного азота (й2).

После адсорбций тазовоздушнэя смесь поступает в камеру-смеситель, где вступает 55 ео взаимодействие с водяным паром при

120-150 С. При взаимодействии пара с аэросилом происходит смачивание ее поверхности конденсируемой влагой, что в среды равно 9,42- t0,14. 10 свою очередь способствует. увеличению степени адсорбции ($02) из парогазовоздушной среды.

После адсорбции парогазовоздушная смесь подается в мокрый форсуночный скруббер, где подвергается двухстадийному орошению. На первой стадии орошение отходящих газов осуществляют 10-15% водными растворами отходов производства нитрокалиймага, а затем пульпами тонкодисперсных хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 0,1 — 1,5 мм с содержанием твердой фазы.25 — 35 мас. %, На первой стадии орошения происходит доочистка дымовых газов от оксидов азота (NÎx) и сорбция оксидов углерода раствором моноэтаноламина, полученного при конденсации паров из газовой фазы, При мокрой очистке газов на первой стадии орошения температура снижается до 60:-75 С, Время контакта адсорбента с дымовыми газами 3-5 сек, а адсорбента с газами 2030 с, Благодаря каталитическому действию высокодисперсного кремнезема (аэросила). после орошения происходит доокисление

SO2 до $0з. При этом в растворе образуется смесь азотной и серной кислот. Присутствие азотной кислоты в растворе сопутствует ус- . коренному окислению сернистой кислоты до серной кислоты. Одновременно резко снижается рН среды до 1,5 — 3,0, На второй стадии орошения протекает реакция нейтрализации образовавшихся кислот примесями карбонатов кальция и магния, содержащихся в пульпе хостов от шлифовки мраморной плитки. Температура водного раствора вначале снижается до 4050 С, а затем возрастает до 50-60 С. В результате реакции в осадок выпадает гипс (Са$04 2Н20), который вместе с солями нитратов и нерастворимым осадком шлама от хвостов подают на фильтрацию, а фильтрат возвращают на смыв стенок скруббера, Сопоставленный анализ заявляемого технического решения с прототипом (21 показывает, что заявляемый способ отличается от известного применением в качестве эдсорбента высокодисперсного аминоэтоксиаэросила с развитой объемной поверхностью, При взаимодействии адсорбента с водяными парами (увлажнении) объемная емкость последнего из-за малой дисперсности (0,05 мм) будет максимальной. Новшеством в заявляемом объекте остается тот факт, что аминоэтоксиаэросил является универсальным катализатором для ускорения процессов очистки дымовых газов от оксидов азота, оксйдов серы и оксидов углерода, Кроме того, в качестве абсорбента впервые применены отходы производства нит1792341 рокалиймага и отходы хвостов от шлифовки мраморной плитки, что решает проблему утилизации отходов производств и значительно удешевляет процесс при высоких показателях степени очистки.

Известен ряд технических решений, в которых для очистки дымовых газов применяют известные вещества: известковое молоко, известняк, аммиак, аммиачную селитру, Однако они в целом не способны решать те вопросы, которые поставлены в заявляемом объекте.

После фильтрации осадок связывают с жидким стеклом и готовят вяжущее для изготовления кислотоупорных изделий. Таким образом, одновременно решается проблема как очистки газов, так и утилизации отходов производства.

Способ осуществляют следующим образом.

Пример 1. Дымовые газы с температурой 160 С, содержащие: 0,25 об, % $02, 12,0 об, % (NO+N02). 6,0 об. % COz и 1,0 об.

% CO смешивают с распыляемым моноэтоксиаэросилом в количестве 0,5 об, % в промежуточной камере-смесителе. Затем с помощью эжекторов газы (50 тыс. м ) подз ают во вторую промежуточную камеру, где смешивают с 2,5 тыс. м /ч водяного пара при 120 С. Далее парогазовоздушную смесь подают в форсуночный скруббер диаметром 140 мм, при скорости газов 1 м/с, где их орошают вначале 10% раствором отходов производства нитрокалиймагг (15 тыс. кг/к при 65 С), а затем пульпой тонкодисперсных хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 0,1 мм(35 тыс, кг/ч) с содержанием твердой фазы 25 мас. % при

40 С,.рН 9,42. Минуя каплеуловитель (диаметром 2000 мм), охлажденный и очищенный газ отводится в дымовую трубу, а шлам осадка подвергают фильтрации на центрифуге, Фильтрат возвращают на смыв стенок скруббера, а осадок связывают с жидким стеклом в вяжущее для приготовления кислотоупорных изделий. Плотность орошения газов составляет 50 м /м ч, Пример 2, Дымовые газы с температурой 200 С, содержащие: 0,5 об. % $02, 4,0 об.. % (NO+N02), 9,0 об. % СО и

2,0 об. % CO смешивают с распыленным моноэтоксиаэросилом в количестве

1,0 об. % в промежуточной камере-смесителе, Затем с помощью эжекторов газы (50 тыс. мз/ч) подают во вторую промежуточную камеру, где смешивают с

3,0 тыс. м /ч водяного пара при температуре 135 С. Далее парогазовоздушную смесь подают в форсуночный скруббер диаметром 140 мм при скорости газов 2 м/с. где их орошают вначале 12,5% водным раствором отходов производства нитрокалиймага (20 тыс. кг/ч) при 70 С, а затем пульпой хвостов от шлифовки мраморной плитки

5 фракции 0,8 мм (30 тыс, кг/ч) с содержанием твердой фазы 30 мас, % при 45 С, рН 9,77.

Минуя каплеуловитель (диаметром 2000 мм), охлажденный и очищенный газ отводится в дымовую трубу, а шлам осадка подвергают

10 фильтрации на центрифуге, Фильтрат возвращают на смыв стенок скруббера, а осадок связывают с жидким стеклом во вяжущее для и риготовле ния кйслотоупорных изделий, Плотность орошенйя газов

15 50м /м ч, Пример 3. Дымовые газы с температурой 250 С, содержащие: 1,0 об. % $02, 6, О об. / (NO+NOz), 12 o6. % СОг и 3,0 об. % СО смешивают с распылен20 ным моноэтоксиаэросилом в количестве

2,0 об. % в промежуточной камере-смесителе, Затем с помощью эжекторов газа (50 тыс. м /ч) подают во вторую промежу. точную камеру, где смешивают с

25 3,5 тыс. м /ч водяного пара при темпера.туре 150 С. Далее парогазовоздушную смесь подают в форсуночный скруббер диаметром 140 мм при скорости газов 4,0 м/с, где их орошают вначале 15% водным рас;

30 твором отходов производства нитрокалиймага (25 тыс, кг/ч) при 75 С, а затем пульпой хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 1,5 мм (25 i ыс. кг/ч) с содержанием твердой фазы 35 мас. % при 50 С(рН 10,14).

35 Минуя каплеуловитель (диаметром 2000 мм), охлажденный и очищенный газ отводится в дымовую трубу, а шлам осадка подвергают фильтрации на центрифуге.

Фильтрат возвращают на смыв стенок

40 скруббера, а осадок связывают с жидким стеклом во вяжущее для.приготовления кислотоупорных изделий. Плотность орошения газов 50 м /м ч, Исходные данные по содержанию окси45 дов азота, оксидов серы и оксидов углерода в дымовых газах представлены в табл, 1, а результаты по их очистке — в табл. 2.

Как видно иэ таблиц 1 и 2, максимальная степень очистки дымовых газов от оксидов

55 азота (99,5%), оксидов серы (99,7%), двуокиси углерода(99,5%) и окиси углерода(99,4%) достигаются при следующих оптимальных . параметрах очистки: введении адсорбента— аминоэтоксиаэросила (ААЭА) в количестве

50 0.5 — 2,0 об. %; расходе пара-2,5 — 3,5тыс. м /ч; расходе абсорбента — 10-15% растворов отходов производства нитрокалиймага (20-25 тыс. м /ч) и пульпы хвостов от шлиз фовки мраморной плитки фракции 0,11,5 мм (20 — 25 тыс. м /ч) при содержании в

1792341

Таблица 1 исходные данные l10 содержания! Оксидов азота, оксидов серы и оксидов углерода в дымовых гагах и оптимальные параметры очистки рн среды

Температура среды после орошения. С бсорбенс. кг/ч

Концентрация раствора нитрата. мас. ь

Плотность орошения газов, мз/мг ч

Кол-во твердой фазы в пульпе хвостов, мас. 7

Время контакта газов сдЭА с пульпы хвостов от шлифовки мраморной плит. нач. кон.

7,5

10.

12,5

15,0

17,5

57,5

50

60, 65

3.0 2,5

2.0

1,5

1,0

1,5

8,5

8,3

8.1

7,6

7,2

6,4

3

5 б

Таблица 2

Ре езультаты очистки дымовых газов от оксидов азота, оксидов серы и оксидов углерода

Содержание оксидоа в дымовых газах об." уела и, t пробы

Содержание оксидов в азах после Степень очистки дымовых газов от

Кол-во дымовых газов, мз/ч б очистки. а оке

140+1ч Ог

НОВ чОг

СОг

СО

ЯОг

СОг

НО+ 1чОг

СО

СО

94,6

99.6

99,8

99,7 99.1

71,6

2

4

8 прото-тип

1.0

2.0

4.0

6,0

8.0

4.0

0.15

0.25

0,5.

1,0

2,0

0,5

3.0

6.0

9.0

12.0

15.0

9,0

0,083

0.016

0.020

0.027

0.054

0,442

0.5

1,0

2,0

3.0

6.0

2.0

0.0

0.0

0,0

0.0

0.0

0,1

0,004

0,052

0.046

0,105

О, 119

5,356

0.035

0,006

0.012

0,021

0.086

0.689

92,7

98.4

99,5

99.5

99.3

88.9

98.6

99,1

99,5

99,1

99,2

51,6

93,0

99,4

99.4

99.3

98.5

65.5

Составитель Ф,Нийгер

Техред M,Mîðãåíòàë Корректор. С,Лисина

Редактор Н,Егорова

Заказ 165 Тираж П6дписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат нПатент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ней твердой фазы 25 — 35 мас. % (примеры 2;

3, 4), Предельные значейия скорости газов составляют 1 — 4 м/с, Снижение расходов ад- сорбента и абсорбента (пример 1) значительно снижают степень очистки дымовых газов. То же самое наблюдается при дальнейшем увеличении граничных значений параметров очистки (пример 5). Так, увеличение содержания аэросила до 4,0 об, %

АЭА, расхода растворов нитратов и пульп хвостов от шлифовки мраморной крошки с содержанием в них твердой фазы до

40 мас. %. и скорости дымовых газов до

8 м/с приводит к снижению общего показателя стЕпени очистки, увеличивает дополнительные расхоцы реагентов;

Заявляемое изобретение будет внедряться на Велико-Бычковском лесохимкомбинате Закарпатской области. Все показатели очистки дымовых газов от оксидов азота, оксидов серы и оксидов углерода в заявляемом объекте значительно ниже"по- казателей ПДК по отдельным оксидам (см. табл, 2) и значительно повышают показатели прототипа. Заявленный способ обеспечивает повышение степени очистки от

5 оксидов серы, азота и углерода до 99,499,7 протип 90% в известном способе.

Формула изобретения

Способ очистки дымовых газов от вредных примесей, включающий орошение их

10 водной пульпой материала на основе карбоната кальция, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения степени очистки от ок- . сидов серы, азота и углерода и удешевления процесса, предварительно ведутпоследова15 тельное распыление аминоэтоксиаэросила в дымовых газах, смешение их с водяным паром и орошение 10-15%-ным водным раствором отходов производства нитрокалиймага, а в качестве твердой фазы пульпы

20 используют хвосты от шлифовки мраморной плитки фракции 0,1 — 1,5 мм при содержании твердой фазы в пульпе 25-35 мас. /.