СПОСОБ АБСОРБЦИИ МАЛОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ГАЗОВ Российский патент 1994 года по МПК B01D53/14 B01D53/34 

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для абсорбции малоконцентрированных водорастворимых газов, например, остающихся после предшествующих технологических операций.

Известен способ абсорбции малоконцентрированных окислов азота путем промывания нитрозного газа в трубе Вентури раствором соды, подаваемым в с плотностью орошения 19,1-31,9 м³/м² ˙ч [1] .

Максимальная степень абсорбции окислов азота достигает 90% , при небольшом гидравлическом сопротивлении аппарата 20-100 мм вод. ст. Аппарат типа трубы Вентури обеспечивает более высокую эффективность абсорбции по сравнением с пенным, однополочным и газлифтным аппаратами. Недостаток известного способа состоит в небольшой его эффективности.

Известен способ абсорбции малоконцентрированных водорастворимых газов после предварительной промывки. Абсорбцию ведут поглотительным раствором в режиме рециркуляции. Окончательную промывку ведут водой с подачей ее на выходе в циркуляционный бак с поглотительным раствором [2] .

Недостаток известного способа абсорбции малоконцентрированных водорастворимых газов состоит в небольшой его эффективности - главным образом в низкой степени очистки.

Цель изобретения состоит в улучшении экологии окружающей среды за счет повышения степени очистки и утилизации абсорбируемого газа.

Поставленная цель достигается в заявляемом способе тем, что в качестве поглотителя используют раствор, содержащий абсорбируемый газ в свободном или в химически связанном состоянии, разбрызгивают его в трубе Вентури с помощью еди- ничной форсунки при плотности орошения 100-500 м³/м²˙ч в расчете на площадь горловины, а завершают процесс абсорбции промыванием газа водой, подаваемой с плотностью орошения 0,02-0,5 м³/м²˙ч в расчете на площадь промывного аппарата, на выходе из которого вода присоединяется к рециркулируемому раствору.

Поглотитель, подаваемый в трубу Вентури с увеличенной плотностью орошения, обеспечит более сильное разрешение в области горловины. Вследствие этого там возникает более высокая скорость, которая обеспечивает интенсификацию взаимодействия потоков газа и жидкости. В результате будет обеспечена более высокая степень очистки газа.

Разбрызгивание поглотителя с помощью единичной форсунки обеспечит более плотный поток капель в трубе Вентури, который будет лучше сопрягаться с внутренней поверхностью трубы. В результате усилится засасывающий эффект трубы, что также внесет свой вклад в интенсификацию взаимодействия и в повышение степени очистки.

Важную роль в достижении цели изобретения выполняет промывание газа водой в завершающей стадии способа. Там обеспечивается окончательная очистка газа. Что же касается малых плотностей орошения (0,02-0,5 м³/м²·ч в расчете на площадь промывного аппарата), то этим обеспечивается высокая концентрация абсорбируемого газа как в рециркулируемом через трубу Вентури растворе, так и в аппарате, где реализуется предшествующая стадия абсорбции. В результате облегчается утилизация абсорбируемого газа, что делает заявленный способ либо прибыльным, либо менее убыточным.

Более высокая степень очистки газа, возможность утилизации абсорбируемого газа, обеспечивают улучшение экологии окружающей среды, т. е. обеспечивают достижение цели изобретения в полном объеме.

Для достижения заданной эффективности заявляемого способа необходимо поддерживать оптимальную температуру потоков, для чего возможно охлаждение их оборотной или захоложенной водой.

П р и м е р 1. Воздух объемом 5000 нм³/ч, загрязненный парами и аэрозолями диметилформамида ДМФ) до концентрации 5,6 г/м³, последовательно пропустили через два колонных аппарата (D= 2,85 м, Н= 5,0 м), загруженных кольцами Рашига. Температура газового потока 25-30^оС. Орошение колонных аппаратов - водный раствор ДМФ различной концентрации, режим орошения - рециркуляция. Объем орошения - 50 м³/ч.

После прохождения двух колонных аппаратов газовый поток с помощью вентилятора направили в комбинированный скруббер, который содержал трубу Вентури и тарельчатый промывной скруббер, установленные на разных концах коробчатой емкости. Температура газового потока 30-35^оС, избыточное давление 300 мм вод. ст.

С помощью насоса слабый раствор ДМФ в режиме непрерывной рециркуляции подали в трубу Вентури, площадь ее горловины 0,053 м², объем поглотителя 10 м³/ч. Плотность орошения в расчете на площадь горловины составила 200 м³/м²˙ч.

На выходе из трубы Вентури газовый поток, пройдя сепаратор, поступил в промывной (тарельчатый) скруббер. Его площадь 0,785 м². Для орошения в промывной скруббер ввели 28 л/ч дистиллированной воды, плотность орошения 0,035 м³/м² ч. Пройдя промывной скруббер, вода присоединилась к рециркулирующему через трубу Вентури поглотителю.

По мере накопления в коробчатой емкости избыток раствора ДМФ передавался в хвостовой колонный аппарат, а из него избыток раствора передавался в головной колонный аппарат. Из головного аппарата выводился продукционный раствор ДМФ, его концентрация составила 56% ДМФ, объем - 50 кг/ч. Такой продукционный раствор на предприятии подвергают ректификации и затем снова используют в производстве, т. е. в результате использования заявляемого способа обеспечивается утилизация абсорбируемого газа.

Эффективность способа характеризуется следующими данными (см. таблицу).

КПД обоих колонных скрубберов 95% , КПД комбинированного скруббера достигла 97,8% .

П р и м е р 2. Нитрозный газ в количестве 35000 нм³/ч с концентрацией NO+NO₂, равной 2050 мг/м³, прошедший головную абсорбционнуюб колонну, под избыточным давлением 0,3 ат. , нагретый до 40^оС, подали в комбинированный скруббер, содержащий трубу Вентури и промывной скруббер.

В трубу Вентури в режиме непрерывной рециркуляции подали раствор, содержащий соду (Na₂CO₃) концентрации 260 г/л, нитрит натрия 8 г/л и нитрат натрия 1 г/л. Объем поглотителя 40 м³/ч, площадь горловины трубы Вентури 0,4 м², площадь орошения в трубе Вентури составила 100 м³/м²˙ч. По мере образования избыток поглотителя присоединяли к раствору, направляемому на орошение продукционной башни.

На выходе из трубы Вентури нитрозный газ, пройдя сепаратор, поступил в промывной скруббер, в который подали 200 л/ч воды. Так как площадь промывного скруббера составляет 5,76 м², то плотность орошения в промывном скруббере составила 0,035 м³/м² ˙ч < 0,5 м³/ч.

На выходе из промывного скруббера концентрация окислов азота снизилась до 80 мг/м³ (0,004 об. % ), степень очистки - 96,1% . Такие показатели отвечают самым строгим требованиям, предъявляемым к очистке газов от окислов азота.

П р и м е р 3. Воздух в количестве 20000 нм³/ч, нагретый до 30-35^оС, содержащий 3,16 г/нм³ формальдегида, под избыточном давлении 300 мм вод ст. подали в колонный аппарат (D= 3,2 м, Н= 7 м), орошаемый раствором формальдегида концентрации 35% , объем - 80 м³/ч. После прохождения колонного аппарата газ, содержащий 822 мг/м³ формальдегида, направили в комбинированный скруббер, содержащий трубу Вентури и промывной скруббер. Площадь горловины трубы Вентури 0,22 м², поперечное сечение промывного скруббера составила 3,1 м².

Труба Вентури орошалась в режиме непрерывной рециркуляции раствором формальдегида концентрации 10% , объем - 50 м³/ч, плотность орошения - 240 м³/м² ˙ч. По мере образования избыток поглотителя выводился в колонный аппарат, где использовался в качестве орошающего раствора.

В промывной скруббер подали 94 кг/ч воды, плотность орошения в нем составила 0,03 м³/м² ˙ч. Из колонного аппарата выводилось 156 кг/ч раствора формальдегида концентрации 40% , которая может быть использована как товарная продукция под бытовым названием "формалин".

Степень очистки газа в колонном аппарате составила 74% , в комбинированном скруббере - 96,9% .

Приведенные данные свидетельствуют о высокой эффективности заявляемого способа как средства очистки газов от формальдегида.

Новый технический эффект изобретения состоит в возможности достижения высокой степени абсорбции малоконцентрированных водорастворимых газов, что полностью определяется использованием отличительных признаков заявленного способа: в качестве поглотителя, разбрызгиваемого в трубе Вентури, используется раствор, содержащий абсорбируемый газ в свободном или химически связанном состоянии, разбрызгивают его с помощью единичной форсунки при плотности орошения 100-500 м³/м² ˙ч в расчете на площадь горловины трубы Вентури, а завершают процесс абсорбции промыванием газа водой, подаваемой с плотностью орошения 0,02-0,5 м³/м² ˙ч в расчете не площадь промывного аппарата, на выходе из которого вода присоединяется к рециркулируемому раствору.

Высокая степень очистки обеспечивает утилизацию абсорбируемого газа, что обеспечивает улучшение экологии окружающей среды, т. е. обеспечивает достижение цели изобретения в полном объеме.

Способ может быть использован для абсорбции и других водорастворимых газов, в частности SO₂, SO₃ и т. д.

Полезность изобретения состоит в улучшении экологии окружающей среды за счет более высокой степени абсорбции газа и его утилизации. (56) Ворламов М. Л. и др. Исследование процесса поглощения окислов азота низких концентраций содовыми растворами в аппарате типа трубы Вентури. - Известия вузов. Серия "Химия и химическая технология". 1960, вып. 3, N 1, с. 146-150.

Патент Японии N 48112, кл. С 01 b, 1972.

Использование: газоочистка в химической технолгии. Сущность изобретения: после предварительной стадии абсорбции получают малоконцентрированные газы. Их промывают в режиме рециркуляции поглотительным раствором, содержащим абсорбируемый газ в растворенном или химически связанном виде. Используют трубу Вентури с единичной форсункой при плотности орошения 100-500 м³/м²·ч в расчете на площадь горловины. Избыток поглотительного раствора подают на предварительную стадию абсорбции. Окончательную промывку ведут водой при плотности орошения 0.02-0.5 м³/м²·ч в расчете на площадь промывного аппарата. Отработанную воду подают в циркуляционный бак с поглотительным раствором. Степень очистки от диметилформамида, формальдегида и окислов азота составляет 97,8, 96,1 и 96,9% соответственно.

СПОСОБ АБСОРБЦИИ МАЛОКОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ВОДОРАСТВОРИМЫХ ГАЗОВ, полученных после предварительной стадии абсорбции, включающий промывку их в режиме рециркуляции поглотительным раствором, содержащим абсорбируемый газ в растворенном или химически связанном виде, и окончательную промывку их водой с последующей подачей ее на смешение с рециркулируемым поглотительным раствором, отличающийся тем, что промывку поглотительным раствором ведут в трубе Вентури с помощью единичной форсунки при плотности орошения 100 - 500 м³/м^2ч в расчете на площадь горловины, избыток поглотительного раствора подают на предварительную стадию абсорбции, а окончательную промывку водой ведут при плотности орошения 0,02 - 0,5 м³/м²ч в расчете на площадь промывного аппарата.