Способ комплексной очистки дымовых газов



Способ комплексной очистки дымовых газов
Способ комплексной очистки дымовых газов
Способ комплексной очистки дымовых газов
B01D2257/20 - Разделение (разделение твердых частиц мокрыми способами B03B,B03D; с помощью пневматических отсадочных машин или концентрационных столов B03B, другими сухими способами B07; магнитное или электростатическое отделение твердых материалов от твердых материалов или от текучей среды, разделение с помощью электрического поля, образованного высоким напряжением B03C; центрифуги, циклоны B04; прессы как таковые для выжимания жидкостей из веществ B30B 9/02; обработка воды C02F, например умягчение ионообменом C02F 1/42; расположение или установка фильтров в устройствах для кондиционирования, увлажнения воздуха, вентиляции F24F 13/28)

Владельцы патента RU 2676642:

Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Краснодар" (RU)

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки дымовых газов промышленных объектов, в которых присутствует выброс в атмосферу продуктов горения, в частности для улавливания из дымовых газов загрязняющих веществ, таких как NOx, SO2, СО, CO2, и твердых частиц. Заявлен способ комплексной очистки дымовых газов. Способ включает последовательное пропускание газов через слой адсорбента, а затем через слой окислительно-восстановительного катализатора на основе окислов марганца и меди. В изобретении использован первым по ходу очищаемых газов фильтр из графитированного пористого материала, очищающий от механических примесей и восстанавливающий NO и SO2, затем блок очистки от СО с послойной загрузкой адсорбентов, первый слой которого является цеолитом с размерами пор 4-5 ангстрем (например, типа NaA), второй слой является адсорбентом, состоящим из 50-60 мас.% диоксида марганца MnO2, 20-40 мас.% оксида меди (II) CuO, связующего - остальное (например, гопкалит), затем блок абсорбции оксидов азота, углерода и серы. В качестве окислителя - перекись водорода. Изобретение позволяет очистить дымовые газы от основных примесей: пыли, сажи, оксидов углерода, азота, серы - в одной линии без дополнительных энергозатрат с высокой степенью очистки дымовых газов от вредных примесей. 1 ил., 2 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки дымовых газов промышленных объектов, в которых присутствует выброс в атмосферу продуктов горения, в частности, для улавливания из дымовых газов загрязняющих веществ, таких как NOx, SO2, СО, СО2 и твердых частиц.

Способ разработан для объектов и установок, для которых характерно образование дымовых газов с достаточно низким содержанием токсичных веществ, например, дизельных электростанций, устройств сжигания природного газа, бытовых котлов и т.п.

Дымовые газы от сжигания жидкого или газообразного топлива в общем случае представляют собой газовую смесь, содержащую оксиды углерода СО и СО2, оксиды азота (II, IV), диоксид серы, частицы сажи, пыль.

Наиболее опасными веществами в выбросах дымовых газов являются оксид углерода СО и оксиды азота и серы.

Оксид углерода СО чрезвычайно токсичен, переносится на большие расстояния от источников выброса, долго может находиться в неизменном виде в приземном слое атмосферы. Основная опасность СО для животных и человека обусловлена его способностью связываться с гемоглобином крови легче, чем кислород. Сернистый газ SO2 в атмосфере постепенно окисляется до серного ангидрида, а последний при взаимодействии с водой образует серную кислоту. Из атмосферы сернистый газ и продукты его химических превращений вымываются с осадками, поступая в водоемы, почву. Оксиды азота в атмосфере также образуют химически агрессивные кислоты. Большая токсичность этих веществ обусловливает необходимость тщательной очистки от них промышленных газов, выбрасываемых в атмосферу.

Способов очистки дымовых газов существует множество, они представлены в различных вариантах очистки от одного или смеси веществ, и в общем случае способы можно разделить на группы:

- жидкофазные (мокрые), в основе которых лежит процесс обратимой или необратимой абсорбции;

- полусухие, сочетающие абсорбционно-адсорбционные методы, а также электронно-лучевой и метод коронного разряда;

- газофазные (сухие), включающие в себя каталитические, термические и адсорбционные, некоторые методы физического воздействия (например, акустических колебаний).

Например, в [1] (патент RU 2556656) описан способ мокрой очистки дымовых газов от твердых и токсичных элементов, в котором поток отходящих дымовых газов проходит через последовательно соединенные эмульгаторы в виде набора бесшовных труб из прочных износостойких сплавов титана, расположенные в одной линии очистки для золоочистки, абсорбции окислов серы, азота, поглощения двуокиси углерода. Недостаток данного способа состоит в том, что не обеспечивается глубокая очистка от угарного газа.

Известен также способ очистки газов от двуокиси серы путем контактирования с сорбентом. В качестве сорбента используют суспензию железомарганцевых конкреций с их содержанием в суспензии 5-30 масс. и размером частиц 0,074-2,0 мм [2] (авторское свидетельство СССР 1191720688, В01В 53/02, 1992). Недостатком данного способа является необходимость предварительного приготовления суспензии с определенным содержанием железомарганцевых конкреций и соблюдения размера их частиц, а также необходимость регенерации данного сорбента.

В [3] (патент RU 2504425) описан способ комплексной очистки различных газообразных выбросов промышленных производств путем прокачивания потока очищаемых газов через емкость, заполненную 5,0-10,0 М водным раствором трифторуксусной кислоты, насыщенным кислородом, отделения образовавшихся побочных продуктов и их утилизации, а также регенерацию отработанного раствора трифторуксусной кислоты путем насыщения кислородом и рециркуляцию регенерированного раствора. Недостатком данного способа является необходимость организации и поддержания реагентного хозяйства и повышенные эксплуатационные затраты. 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.

Широко известны способы очистки дымовых газов, основанные на контакте с различными окислителями [4] (патент РФ 2403081); [5] (Шубов Л.Я., Ставронский М.Е., Шехирев Д.В. Технологии отходов (Технологические процессы в сервисе): разд. 5.3.7.2. - ГОУВПО «МГУС». - М., 2006.); [6] (патент РФ 2100058), щелочными компонентами [7, 8, 9] (Патенты РФ 2134148, 2199374, 2329090).

Ряд работ [10, 11, 12, 13] (Патенты РФ 2274485; 2140811; 2064834; Попова Н.М. Катализаторы очистки газовых выбросов промышленных производств. - М.: Химия, 1991) посвящен каталитической очистке воздуха замкнутых помещений и выбросов от оксида углерода на марганцево-медных катализаторах, одним из которых является гопкалит.

Основной недостаток вышеописанных 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 по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ, описанный в [14] патенте РФ 2172641 «Способ очистки воздуха от токсичных компонентов и фильтрующий модуль для очистки воздуха от газообразных токсичных компонентов». Способ используется для очистки воздуха от токсичных компонентов и включает его пропускание через слой сорбента, а затем через слой окислительно-восстановительного катализатора на основе окислов марганца и меди. Перед пропусканием воздуха через слои сорбента и катализатора его отфильтровывают от твердых частиц и аэрозолей и затем нагревают до температуры, превышающей температуру окружающего воздуха на величину, равную 5-30°С, а в качестве сорбента используют гопкалит или активированный уголь, поглощающий углеводороды и другие органические соединения.

Главным недостатком прототипа является повышенный расход энергии на подогрев воздуха, а также то, что его целевое назначение - очистка воздуха замкнутых помещений. При этом отсутствуют сведения о применении способа, изложенного в прототипе, для дымовых газов и выбросов в атмосферу.

Задачей настоящего изобретения является осуществление очистки дымовых газов производственных установок от золы, оксидов серы, азота, углерода, по комплексной технологии, в одной линии, без дополнительных энергозатрат, и повышение степени очистки дымовых газов от вредных примесей.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом комплексной очистки дымовых газов в одну линию, включающим их последовательное пропускание через фильтр, активный в реакциях восстановления оксида азота и диоксида серы, пропускание через блок очистки от оксида углерода, состоящего из послойной загрузки адсорбентов, селективных к оксиду углерода и абсорбцию оксидов азота, серы и углерода в окислительно-щелочной среде с повышенной турбулизацией потоков.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что заявляемый способ комплексной очистки дымовых газов, включающий их пропускание через слой адсорбента, а затем через слой окислительно-восстановительного катализатора на основе окислов марганца и меди, согласно изобретению, предлагает использовать первым по ходу очищаемых газов фильтр из графитированного пористого материала, очищающий от механических примесей и восстанавливающий NO и SO2; затем блок очистки от СО с послойной загрузкой адсорбентов, первый слой которого является цеолитом с размерами пор 4-5 ангстрем (например, типа NaA), второй слой является адсорбентом, состоящим из 50-60% масс. диоксида марганца MnO2, 20-40% масс. оксида меди (II) CuO, связующего - остальное (например, гопкалит); затем блок абсорбции оксидов азота, углерода и серы, который состоит из смеси поглотительного водно-спиртового щелочного раствора и окислителя в соотношении (1,2-2,0) моль щелочного компонента на 1 моль окислителя, причем в качестве щелочного компонента могут быть использованы гидрокарбонат натрия, гидроксид натрия, в качестве спиртового компонента - этанол или другие одноосновные спирты С14, а в качестве окислителя - перекись водорода.

При этом, очистка дымовых газов происходит поэтапно в одну линию без дополнительных энергозатрат. На первой ступени горячие дымовые газы с температурой 250-500°С проходят через графитовый механический фильтр, на котором происходит частичное восстановление оксида азота (II) NO и диоксида серы (IV) SO2 по реакциям:

2NO+C=N2+CO2

SO2+C=S+CO2

Затем в блоке очистки от оксида углерода происходит адсорбция СО на цеолите и окисление СО до СО2 на медь-марганцевом адсорбенте. Слой цеолита также предохраняет отравление медь-марганцевого адсорбента парами воды. Повышенная температура газов благоприятно сказывается на работе медь-марганцевого адсорбента.

Степень очистки от СО во второй ступени составляет 35-60%. Помимо поглощения СО, на цеолите типа NaA адсорбируются оксиды азота в количестве 20-40%. Степень очистки зависит от температуры и скорости дымовых газов. Заявляемые результаты достигаются при температуре дымовых газов не выше 400°С и скорости 0,5-5,0 м/с.

После блока очистки от оксида углерода дымовые газы проходят через аппарат воздушного охлаждения любой конструкции, например, змеевик с наружным оребрением, и поступают в абсорбционный блок. На третьей ступени дымовые газы проходят через слой водно-спиртового поглотительного раствора, состоящего из щелочного компонента и окислителя. В поглотительном растворе происходят реакции окисления оксида углерода СО и оксида азота NO по схеме:

ЭО+Ок→ЭO2,

до диоксидов, которые проявляют кислотные свойства. Щелочной компонент вступает в реакцию с диоксидами азота, серы и углерода в реакцию по схеме:

ЭO2+Ме(ОН)х→МеЭО3+H2O, где Э=N, S, C; х=1-2.

Добавление спирта в поглотительный раствор позволяет снизить остаточное содержание непрореагировавшего СО за счет повышения его растворимости.

Степень очистки дымовых газов на выходе из третьей ступени по СО, NO и NO2 составляет 96-97%.

Вышеописанное иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1.

Дымовые газы от сжигания дизельного топлива пропускали на лабораторной установке через патрон, заполненный войлоком графитированным, для очистки от копоти и мехпримесей, затем направляли в адсорбер, заполненный слоем предварительно прокаленного при 350° цеолита NaA и гопкалитом в массовом соотношении 10:1. Скорость газов варьировалась от 1 до 6 м/с. В адсорбере происходят процессы адсорбции оксидов и воды на цеолите и окисления СО до СО2 на гопкалите. После этой стадии был проведен отбор газов на анализ. Состав газов представлен в таблице 1.

Пример 2.

Опыт проводился по примеру 1. Далее частично очищенные дымовые газы через змеевик с оребрением, где они охлаждаются до 40-17°, поступали через трубу с большой площадью перфорации в поглотительный раствор, имеющий состав: 8,5% масс. гидрокарбоната натрия, рН раствора 10,0 ед. Выходящие с установки газы также были проанализированы. Состав газов представлен в таблице 1.

Пример 3.

Опыт проводился по примеру 2, но состав поглотительного раствора представлял собой: 8,5% масс. гидрокарбоната натрия, 21% масс. этанола, рН раствора 10,0 ед. Выходящие с установки газы были проанализированы. Состав газов представлен в таблице 1.

Пример 4.

Опыт проводился по примеру 3, но поглотительный раствор имел состав: 6,5% масс. гидрокарбоната натрия, 21% масс. этанола и 5% масс. перекиси водорода. рН раствора 9,5 ед. Состав очищенного газа представлен в таблице 1.

Таблица 1. Состав газов после ступеней очистки

Степень очистки газов представлена в таблице 2.

На фиг. 1 представлено изменение степени очистки дымовых газов в зависимости от состава поглотительного раствора.

Таким образом, заявляемый способ комплексной очистки дымовых газов позволяет очистить дымовые газы от основных примесей: пыли, сажи, оксидов углерода, азота, серы - в одной линии без дополнительных энергозатрат с высокой степенью очистки.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ:

1. «Способ мокрой очистки дымовых газов от твердых и токсичных элементов», патент RU 2556656, B01D 47/00, 12.12.2013;

2. «Способ очистки дымовых газов», авторское свидетельство СССР 1191720688, В01В 53/02, 1992;

3. «Способ очистки дымовых газов», патент RU 2504425, B01D 53/60, 20.01.2014;

4. «Способ некаталитической очистки дымовых газов от оксидов азота», патент РФ 2403081, B01D 53/56, 10.11.2010;

5. Шубов Л.Я., Ставронский М.Е., Шехирев Д.В. Технологии отходов (Технологические процессы в сервисе): разд. 5.3.7.2. - ГОУВПО «МГУС». - М., 2006;

6. «Установка для очистки газовоздушных выбросов литейного производства», патент РФ 2100058, B01D 53, 27.12.1997;

7. «Способ очистки пирогаза от сероводорода и двуокиси углерода», патент РФ 2134148, B01D 53, С10К 1/12, 10.08.1999;

8. «Способ щелочной очистки газов пиролиза», патент РФ 2199374, B01D 53, 27.02.2003;

9. «Способ щелочной очистки газов пиролиза», патент РФ 2329090, B01D 53/00, 20.07.2008;

10. «Способ очистки воздуха от оксида углерода и фильтрующий модуль для очистки воздуха от оксида углерода», патент РФ 2274485, B01D 53/86, 20.04.2006;

11. «Способ очистки промышленных газовых выбросов от органических кислородосодержащих соединений», патент РФ 2140811, B01D 53/86, B01J 23/889, 10.11.1999;

12. «Способ получения низкотемпературного катализатора окисления оксида углерода», патент РФ 2064834, B01J 23/889, B01J 37/04, B01J 23/889, B01J 101:64, 10.08.1996;

13. Попова Н.М. Катализаторы очистки газовых выбросов промышленных производств. - М.: Химия, 1991;

14. «Способ очистки воздуха от токсичных компонентов и фильтрующий модуль для очистки воздуха от газообразных токсичных компонентов», патент РФ 2172641, B01D 53, B01D 35, 27.08.2001.

Способ комплексной очистки дымовых газов, включающий их пропускание через слой адсорбента, а затем через слой окислительно-восстановительного катализатора на основе окислов марганца и меди, отличающийся тем, что предлагает использовать первым по ходу очищаемых газов фильтр из графитированного пористого материала, очищающий от механических примесей и восстанавливающий NO и SO2; затем блок очистки от СО с послойной загрузкой адсорбентов, первый слой которого является цеолитом с размерами пор 4-5 ангстрем (например, типа NaA), второй слой является адсорбентом, состоящим из 50-60 мас.% диоксида марганца MnO2, 20-40 мас.% оксида меди (II) CuO, связующего - остальное (например, гопкалит); затем блок абсорбции оксидов азота, углерода и серы, который состоит из смеси поглотительного водно-спиртового щелочного раствора и окислителя в соотношении (1,2-2,0) моль щелочного компонента на 1 моль окислителя, причем в качестве щелочного компонента могут быть использованы гидрокарбонат натрия, гидроксид натрия, в качестве спиртового компонента - этанол или другие одноосновные спирты С14, а в качестве окислителя - перекись водорода.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области коллективных средств защиты, предназначено для очистки воздуха от отравляющих веществ и может быть использовано для поглощения вредных примесей, например аммиака, из воздуха, поступающего в замкнутое помещение.

Изобретение относится к способу увеличения активного срока службы SCR-катализатора. Способ включает введение по меньшей мере одного каолин-несущего компаунда в зону сгорания или в поток дымового газа печи или котла до того, как дымовой газ попадет в SCR-систему и осуществление самопроизвольной реакции по меньшей мере одного каолин-несущего компаунда с любыми газообразными соединениями калия, и/или натрия, или калий- и/или натрий-содержащими соединениями, присутствующими в зоне сгорания или в дымовом газе, до того, как дымовой газ попадет в SCR-систему.

Изобретение относится к способу секвестрации диоксида углерода из потоков текучих средств. Способ включает контактирование потока текучей среды с промывочным материалом в присутствии воды, в котором промывочный материал содержит первый компонент, содержащий источник оксида кальция и источник ионов щелочных металлов, и второй компонент, содержащий шлак, в котором имеются один или более химически активных силикатных соединений, причем первый компонент отличается от второго компонента и ионы щелочных металлов первого компонента способствуют повышению pH промывочного материала до около 9 или выше для увеличения скорости взаимодействия диоксида углерода с промывочным материалом.

Изобретение относится к подготовке углеводородных газов, в частности к способам очистки газов. Способ очистки углеводородных газов включает очистку oт меркаптанов путем окисления меркаптанов до серы и дисульфидов в присутствии катализатора при повышенной температуре и конденсацию жидких продуктов окисления, при этом очищаемый газ смешивают с продуктами окисления, смесь сепарируют с выделением жидких продуктов окисления и газа сепарации, газ сепарации подвергают адсорбционной очистке на углеродсодержащем адсорбенте при одновременном охлаждении адсорбента до температуры адсорбции, но не ниже температуры замерзания воды или гидратообразования, регенерацию адсорбента осуществляют путем отдува очищенным газом при пониженном давлении и нагреве адсорбента теплоносителем до температуры регенерации, а регенерированный адсорбент охлаждают путем охлаждения хладагентом до температуры адсорбции, при этом газ регенерации смешивают с воздухом при массовом отношении меркаптанов к кислороду воздуха, равном 2,2÷3:1, пропускают через катализатор окисления при объемной скорости и температуре окисления, а продукты окисления рециркулируют в поток очищаемого газа путем сжатия до давления углеводородного газа с помощью насоса с использованием жидких продуктов окисления в качестве рабочей жидкости.

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

Изобретение относится к сорбционной технике и предназначено для очистки воздуха от химически опасных веществ (ХОВ), отравляющих веществ (ОВ), биорадиоактивных аэрозолей (БРА), а также для поглощения вредных примесей из технологического воздуха, поступающего в промышленное производство, и очистки выбросов.

Изобретение относится к средствам обеспечения химических процессов и предназначено для удаления смеси твердое вещество/газ из емкости высокого давления с псевдоожиженным слоем.

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

Изобретение относится к области разделения и адсорбции компонентов текучих сред. В качестве адсорбента используют новый микропористый кристаллический материал цеолитовой природы.

Изобретение относится к способу и устройству производства синтез-газа. Способ производства синтез-газа (5) осуществляется посредством парового риформинга, при котором для получения обедненного азотом загружаемого сырья (4) для парового риформера (D), обогреваемого горелкой, из исходного вещества (1), содержащего углеводороды и азот, выделяют азот с образованием содержащего углеводороды остаточного газа (2), который впоследствии служит топливом (6).

Изобретение относится к разделению и хранению текучих сред с помощью микропористого кристаллического материала цеолитовой природы. В способе разделения текучих сред использован новый цеолит ITQ-55.
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для концентрирования отработанного медицинского ксенона. Блок концентрирования ксенона содержит вертикальный цилиндрический корпус (1), верхнюю крышку корпуса (2), входной (3) и выходной (4) патрубки.

Группа изобретений относится к цветной металлургии и предназначена для очистки газов электролизного производства алюминия от фтористого водорода и других примесей.

Варианты осуществления данного изобретения касаются, в основном, слоев адсорбентов, адсорбционных контакторов и способов их применения. Изобретение включает в себя полимерные нити, которые включают в себя частицу адсорбента, такого как цеолит, оксид металла, металлоорганическая решетка.

Изобретение относится к определению адсорбционной емкости адсорбентов, используемых для очистки углеводородов от карбонилсульфида. Способ заключается в пропускании углеводородного газа, содержащего карбонилсульфид, через контейнер, заполненный испытуемым адсорбентом, улавливании карбонилсульфида после адсорбента раствором этилендиамина, который дальше титруют для определения концентрации карбонилсульфида.

Изобретение относится к адсорбентам для очистки газов. Предложен структурированный слой адсорбента для очистки потока сырьевого газа, содержащий подложку с плотностью ячеек от примерно 1040 cpsi (161 яч./см2) до примерно 4000 cpsi (620 яч./см2) и покрытие на подложке.
Предложен способ получения потока регенерирующего газа для регенерируемого адсорбента, используемого для удаления воды и сероводорода из выходящего потока реактора, в процессе каталитического дегидрирования.

Изобретение относится к оборудованию для проведения адсорбционных процессов в системе газ (пар) - адсорбент. Адсорбент для вертикального адсорбера содержит цилиндрический корпус с крышкой и днищем.

Изобретение относится к установкам очистки сжиженных углеводородных газов от молекулярной серы, сероводорода и диоксида углерода и может быть использовано в газовой, нефтяной, нефтегазохимической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано для очистки дымовых газов промышленных объектов, в которых присутствует выброс в атмосферу продуктов горения, в частности для улавливания из дымовых газов загрязняющих веществ, таких как NOx, SO2, СО, CO2, и твердых частиц. Заявлен способ комплексной очистки дымовых газов. Способ включает последовательное пропускание газов через слой адсорбента, а затем через слой окислительно-восстановительного катализатора на основе окислов марганца и меди. В изобретении использован первым по ходу очищаемых газов фильтр из графитированного пористого материала, очищающий от механических примесей и восстанавливающий NO и SO2, затем блок очистки от СО с послойной загрузкой адсорбентов, первый слой которого является цеолитом с размерами пор 4-5 ангстрем, второй слой является адсорбентом, состоящим из 50-60 мас. диоксида марганца MnO2, 20-40 мас. оксида меди CuO, связующего - остальное, затем блок абсорбции оксидов азота, углерода и серы. В качестве окислителя - перекись водорода. Изобретение позволяет очистить дымовые газы от основных примесей: пыли, сажи, оксидов углерода, азота, серы - в одной линии без дополнительных энергозатрат с высокой степенью очистки дымовых газов от вредных примесей. 1 ил., 2 табл., 4 пр.

Наверх