Способ очистки дымовых газов

Авторы патента:

Иванова Мария Сергеевна (RU)

Мельников Михаил Яковлевич (RU)

Мещеряков Станислав Васильевич (RU)

Вишнецкая Марина Викторовна (RU)

B01D53/60 - одновременное удаление оксидов серы и оксидов азота

Владельцы патента RU 2504425:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" (RU)

Изобретение относится к комплексной очистке различных газообразных выбросов промышленных производств, в частности дымовых газов. Способ включает прокачивание потока очищаемых газов через емкость, заполненную 5,0-10,0 М водным раствором трифторуксусной кислоты, насыщенным кислородом, отделение образовавшихся побочных продуктов, утилизацию последних, регенерацию отработанного раствора трифторуксусной кислоты путем насыщения кислородом и рециркуляцию регенерированного раствора на прокачивание. Изобретение позволяет проводить процесс очистки газов в менее агрессивной среде, увеличить поглощающую способность реакционной среды, упростить процессы отделения и утилизации образующихся побочных продуктов. 2 пр.

Изобретение относится к области комплексной очистки различных газообразных выбросов промышленных производств и может быть использовано, в частности, для улавливания токсичных газов, таких как NO_x, SO₂, CO, CO₂ из дымовых газов.

Известны способы удаления оксидов серы, азота, углерода из отходящих дымовых газов путем введения их в контакт с окислителями в присутствии катализатора, либо путем использования основных реагентов (RU №2149679, 1995; №2100058, 1995; №2089287, 1995; RU №2211728, 2001; №2041737, 1995; ЕР №0393515, 1990, SU №521925, 1989; RU: №2199389, 2001; №2043146, 1995; №2080177, 1997; US №05155077, 1992; ЕР №0687495, RU №2007148935, 2009; 94020423, 1996).

Основной недостаток указанных способов заключается в том, что они не являются комплексными, то есть их использование не приводит к эффективной очистке отходящих газов от смеси загрязнителей.

Недостатками указанных способов являются также недостаточно высокая степень очистки отходящих газов, высокие эксплуатационные затраты при их реализации, а также возможность их реализации только при высоких концентрациях загрязнителей в отходящих газах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ очистки отходящих дымовых газов от токсичных оксидов, описанный в RU №2292939, 2005.

Сущность данного способа заключается в следующем. Способ включает прокачку потока очищаемых газов через емкость, заполненную трифторуксусной кислотой, насыщенной кислородом, последующее ее отстаивание, отделение продуктов реакции в виде отстоя и утилизацию последних. В процессе очистки осуществляют постоянный контроль состава очищенных газов. При фиксировании проскока загрязнителей поток очищаемых газов направляют во вторую емкость, заполненную новой порцией трифторуксусной кислоты, насыщенной кислородом. Отработанную трифторуксусную кислоту регенерируют путем ее насыщения кислородом и направляют в рецикл. Результатом предварительного насыщения ТФК кислородом является образование сильного окислителя. Соответственно, при прокачивании отходящих газов загрязняющие их токсичные низшие оксиды серы, азота, углерода мгновенно окисляются в пероксосоединения с последующей перегруппировкой и образованием олигомеров - оксидов этих же элементов, но более высокой валентности. Изобретение позволяет осуществлять очистку отходящих газов от указанных газовых загрязнителей с эффективностью, близкой к 100%.

Недостатком данного способа является его недостаточная эффективность, обусловленная следующим. При проведении указанного способа наряду с продуктами окисления образуются эфиры трифторуксусной кислоты. Образование последних приводит к необходимости частой регенерации трифторуксусной кислоты, при которой указанные эфиры разрушаются. С образованием эфиров трифторуксусной кислоты связана также пониженная поглотительная способность реагента, сложность отделения побочных продуктов и сложность их утилизации вследствие необходимости проведения дополнительной стадии контактирования с водой для получения соответствующих кислот. Кроме того, способу свойственна высокая агрессивность среды, приводящая к необходимости соблюдения мер защиты при контакте с ней и к коррозии оборудования, связанной с проблемами экологического характера.

Задачей изобретения является повышение эффективности способа.

Поставленная задача достигается описываемым способом очистки дымовых газов, включающим прокачивание потока газов через емкость, заполненную 5,0-10,0 М водным раствором трифторуксусной кислоты, насыщенной кислородом, отделение образовавшихся побочных продуктов, утилизацию последних, регенерацию отработанного раствора трифторуксусной кислоты путем насыщения кислородом и рециркуляцию регенерированного раствора на прокачивание.

Технический результат заключается в создании способа, позволяющего проводить процесс очистки дымовых газов в менее агрессивной среде, увеличить поглотительную способность реакционной среды, снизить количество стадий регенерации, упростить процессы отделения и утилизации получаемых побочных продуктов.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Поток отходящих дымовых газов, содержащий в своем составе, в том числе, низшие оксиды серы, азота, углерода и диоксид углерода в любом сочетании и соотношении (далее - загрязнители), прокачивают через емкость, заполненную 5,0-10,0 М водным раствором трифторуксусной кислоты (далее - ТФК), насыщенной кислородом (далее ТФК-О₂) при поддерживаемой технологически обусловленной температуре 10-25°С и атмосферном давлении.

Результатом предварительного насыщения водного раствора ТФК кислородом является образование сильного окислителя. При прокачивании отходящих газов загрязняющие их токсичные газообразные оксиды серы, азота, углерода превращаются в высшие олигомеры (оксиды), а затем, в результате взаимодействия последних с водой, присутствующей непосредственно в реакционной среде - водном растворе ТФК, в соответствующие кислоты. Образование эфиров трифторуксусной кислоты в меньшей степени, чем в известном способе приводит к повышению поглотительной способности реакционной среды, снижению количества стадий регенераций, упрощению процесса отделения побочных продуктов, и, как следствие, упрощению процесса их утилизации за счет отсутствия необходимости очистки последних от указанных эфиров.

Насыщение 5,0-10,0 М водного раствора ТФК кислородом осуществляют любым известным способом, в том числе прокачкой через ее объем воздуха или газообразного кислорода.

При прокачке отходящих дымовых газов загрязнители - низшие оксиды серы, азота, углерода и диоксид углерода через стадию образования оксидов превращаются в соответствующие кислоты. При этом образуются также эфиры трифторуксусной кислоты. Количество образующихся эфиров составляет незначительную величину и почти на 30% масс. ниже, чем в известном способе. Таким образом, поглотительная способность реакционной среды - 5,0-10,0 М водного раствора ТФК-О₂ возрастает в несколько раз. При фиксировании сигнала о проскоке загрязнителя поток отходящих дымовых газов, подаваемых на очистку, направляют во вторую емкость, заполненную новой порцией 5,0-10,0 М водного раствора ТФК-О₂. Отработанный водный раствор ТФК направляют на регенерацию, заключающуюся в насыщении водного раствора ТФК новой порцией кислорода. При регенерации указанные эфиры разрушаются. После регенерации 5,0-10,0 М водный раствор ТФК-О₂ направляют на рецикл. Очищенный газовый поток выводят в атмосферу.

Продукты окисления подвергают разделению с отделением водного раствора ТФК, который возможно использовать в процессе очистки, и побочных продуктов окисления, преимущественно, в виде серной, азотной, щавелевой кислот без примесей, которые утилизируют по назначению.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие описываемый способ, но не ограничивающие его применение.

Пример 1.

Очистку отходящих дымовых газов, содержащих, в том числе, по объему 10% CO₂, 0,14% NO₂, 0,09% СО, 0,03% SO₂, проводят в лабораторных условиях при температуре 20°С и атмосферном давлении. 5,0 М водный раствор ТФК предварительно насыщают кислородом воздуха в течение 30 мин. Смоделированные газы прокачивают (барботируют) через 5,0 М водный раствор ТФК-О₂ в течение 60 мин со скоростью 20 мл/мин. На выходе из системы состав газа на содержание окисляемых вредных соединений исследуют с помощью газоанализатора. Токсичные соединения обнаруживаются на выходе из реакционной емкости на 60-й минуте. При проведении известного способа, при использовании исходного дымового газа аналогичного состава, время проскока сернистых соединений составляет 30 мин. Таким образом, поглотительная способность реакционной среды возрастает в два раза. В начале проскока токсичных соединений подачу газов осуществляют во вторую емкость, содержащую 5,0 М водный раствор ТФК-О₂. Водный раствор ТФК первой емкости, содержащий 3,5% масс. эфиров ТФК, подвергают регенерации кислородом воздуха до достижения максимального содержания кислорода в реакционной жидкости (в известном способе содержание эфиров составляет 35% масс.). Регенерированный раствор направляют на прокачивание. После пятикратного цикла пропускания очищаемых газов через емкость (пять регенераций) продукты окисления, содержащие 0,5% масс. эфиров трифторуксусной кислоты, подвергают разделению с отделением водного раствора ТФК, который возможно использовать в процессе, и побочных продуктов окисления, преимущественно, в виде серной, азотной, щавелевой кислот без примесей, которые утилизируют по назначению. Таким образом, содержание в продуктах окисления незначительного количества указанных эфиров позволяет упростить процессы отделения побочных продуктов и утилизации последних. В известном способе побочные продукты отделяют после десятикратного цикла. Количество стадий регенерации снижается в два раза. Степень очищения дымовых газов составляет, практически, 100% отн.

Пример 2.

Способ проводят аналогично примеру 1.

При этом используют 10,0 М водный раствор ТФК. Токсичные соединения обнаруживают на выходе из реакционной емкости на 70-й минуте. Побочные продукты окисления отделяют после четырехкратного цикла пропускания очищаемых газов через емкость. Содержание эфиров трифторуксусной кислоты в побочных продуктах после их отделения составляет 0,8% масс., количество регенераций уменьшается примерно в 2,5 раза. Степень очищения дымовых газов составляет, практически, 100% отн.

Таким образом, описываемый способ позволяет полностью очищать отходящие газы в менее агрессивной среде, снизить количество стадий регенерации трифторуксусной кислоты, упростить процессы отделения и утилизации получаемых побочных продуктов.

Способ очистки дымовых газов от оксидов, включающий прокачивание потока очищаемых газов через емкость, заполненную 5,0-10,0 М водным раствором трифторуксусной кислоты, насыщенным кислородом, отделение образующихся побочных продуктов, утилизацию последних, регенерацию отработанного раствора трифторуксусной кислоты путем насыщения кислородом и рециркуляцию регенерированного раствора на прокачивание.

Изобретение применяется на морских судах. Комплексная система выполнена в трех вариантах.

Способ и устройство для снижения угарного газа и галогенированных органических соединений в мусоросжигательных установках // 2390374

Изобретение относится к способу и устройству для снижения угарного газа и галогенированных органических соединений в мусоросжигательных установках с, по меньшей мере, одной камерой сгорания согласно первому и пятому пунктам формулы изобретения.

Устройство для очистки и комплексной утилизации дымовых газов // 2377058

Способ очистки уходящих газов газотурбинной установки и устройство для его осуществления // 2342185

Изобретение относится к технике очистки продуктов горения от вредных экологических загрязнителей: оксидов азота (NO x) и монооксида углерода (СО) путем сухого селективного взаимодействия, при этом NOX должны восстанавливаться до азота, а СО окисляться до углекислоты СО2 .

Комплексный способ и устройство для обработки дутьевого воздуха и дымовых газов // 2331462

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в процессах очистки дымовых газов от вредных примесей. .

Насадка для очистки дымовых газов // 2321445

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для очистки дымовых газов от вредных примесей источников теплоснабжения систем квартирного отопления.

Применение композиции на основе tio2 в качестве катализатора гидролиза cos и/или hcn в газообразной смеси // 2297878

Изобретение относится к применению катализаторов, предназначенных для улучшения гидролиза оксисульфида углерода (COS) и цианистоводородной кислоты (HCN) в газообразных смесях, выделяемых, в частности, установками для совместного производства энергии.

Способ очистки отходящих дымовых газов от токсичных оксидов // 2292939

Изобретение относится к области комплексной очистки различных газообразных выбросов промышленных производств и может быть использовано, в частности, для полного улавливания токсичных газов, таких как NOx, SO2, CO из дымовых газов топливосжигающих установок и газовых выбросов технологических агрегатов.

Способ обезвреживания и утилизации агрессивных химических соединений // 2279305

Изобретение относится к области обезвреживания и утилизации агрессивных химических соединений, в частности насыщенных ангидридами кислотосодержащих соединений и отходов.

Способ восстановления оксидов азота и серы до n2 и s // 2266775

Изобретение относится к способам очистки от вредных примесей дымовых газов производства обжиговых строительных материалов. .

Способ разложения/удаления с использованием фотокаталитического материала // 2560429

Изобретение относится к способу разложения и/или удаления опасных веществ в газообразной и/или жидкой фазах с использованием фотокаталитического материала. Способ удаления газообразного опасного вещества, содержащего сильно концентрированные оксиды азота и оксиды серы, в окружающей среде, содержащей опасное вещество, включает: удаление оксидов азота посредством использования водного раствора аминового соединения в качестве химикалия в первичном устройстве и удаление оксидов серы посредством использования способа разложения, в котором во вторичном устройстве присутствуют фотокаталитический материал и разбавленный раствор пероксида водорода. Изобретение обеспечивает эффективное и быстрое разложение опасных веществ. 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 табл., 3 пр.

Способ снижения оксидов азота и оксидов серы в выхлопном газе из двигателя внутреннего сгорания // 2584217

Изобретение относится к снижению количества оксидов азота и оксидов серы, присутствующих в выхлопных газах. Способ снижения количества оксидов азота и серы в выхлопном газе из двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях, включает пропускание выхлопного газа вместе с отрегулированным количеством аммиака через каталитическую систему, содержащую один или более катализаторов, активных в отношении реакции с оксидами азота с получением азота, где в выхлоп вводят сам аммиак или аммиак образуется после введения в выхлопной газ до пропускания выхлопного газа через каталитическую систему; пропускание обработанного таким образом выхлопного газа через турбину в турбокомпрессоре; удаление триоксида серы и/или аммониевых соединений серы, присутствующих в выхлопе из турбокомпрессора, на последующей стадии обработки выхлопного газа. Выхлопной газ пропускают через каталитическую систему при температуре выше температуры конденсации аммониевых соединений серы, образованных по реакции с аммиаком в выхлопном газе. Количество аммиака в выхлопном газе регулируют таким образом, чтобы получить количество менее 2 част./млн объемных или более 10 част./млн объемных после пропускания через каталитическую систему. Техническим результатом изобретения является эффективное снижение оксидов азота и серы в выхлопном газе из двигателя внутреннего сгорания, работающего на бедных смесях. 2 н. и 5 з.п. ф-лы.

Устройство для очистки и комплексной утилизации сбросных газов // 2620798

Предлагаемое изобретение относится к теплоэнергетике и сельскому хозяйству и может быть использовано в процессах очистки и утилизации сбросных газов теплоэнергетических установок и двигателей внутреннего сгорания для снижения загрязнений, выбросов парниковых газов в атмосферу и повышения урожайности в овощеводстве закрытого грунта. Устройство для очистки и комплексной утилизации сбросных газов, включающее зону обработки, соединенную с транзитным газоходом, в которую входят вертикальный трубчатый теплообменник–абсорбер, состоящий из соединенных последовательно по газу сверху вниз трубчатого воздухоподогревателя, полой окислительной камеры с распределителем озоновоздушной смеси, трубчатого конденсатора 1–й ступени и примыкающего к ним сбоку вертикального пластинчатого конденсатора 2–й ступени, снабженного снизу щелевыми газовым заборником и воздушным заборником, сверху – газовым выхлопом с патрубком и верхней крышкой, соединенной с вытяжной трубой и дефлектором, конденсаторы 1–й и 2–й ступеней соединены по конденсату с анионитовым фильтром, конденсатор 2–й ступени соединен по газу через выхлопной патрубок с эжектором, газоходом рабочей смеси и теплицей, в крыше которой размещен дефлектор, межтрубное пространство воздухоподогревателя соединено с дутьевым воздуховодом, а межтрубное пространство конденсатора 1–й ступени соединено с воздуховодом наружного воздуха и вентилятором. Изобретение позволяет увеличить степень очистки сбросных газов. 4 ил.

Теплица с очисткой и комплексной утилизацией сбросных газов // 2641747

Изобретение относится к теплоэнергетике и сельскому хозяйству и может быть использовано для повышения урожайности в овощеводстве закрытого грунта. Теплица включает транзитный газоход с отводным газоходом, теплообменник, вентилятор, эжектор, распределитель озоновоздушной смеси, соединенный с озонатором, газовоздушный коллектор, соединенный с корпусом теплицы, снабженной дефлектором. После эжектора установлена камера окисления, снабженная распределителем озоновоздушной смеси и гидрозатвором. Газовоздушный коллектор соединен через свои правую и левую ветви с корпусом теплицы, установленным на правый и левый ряды вертикальных пластинчатых теплообменников, примыкающих своими торцами к опорным стойкам. Каждый вертикальный пластинчатый теплообменник состоит из вертикального прямоугольного корпуса с внутренней вертикальной перегородкой, которые изготовлены из прозрачного материала с высокой теплопроводностью и коррозионной стойкостью. Вертикальная перегородка установлена с образованием нижней переточной щели. В верхней части внутренней стенки корпуса устроена горизонтальная распределительная щель. В верхней части наружной стенки корпуса устроен газовоздушный штуцер, соединенный с правой или левой ветвью газовоздушного коллектора. В днище корпуса устроен штуцер слива конденсата, соединенный с правой или левой ветвью конденсатного коллектора, соединенного с камерой окисления через гидрозатвор и с анионитовым фильтром. Обеспечивается повышение экологической эффективности теплицы с очисткой и комплексной утилизацией сбросных газов. 5 ил.