Изобретение относится к неорганическим поглотителям для улавливания фтора или хлора из газов и может быть использовано в различных отраслях промышленности для очистки сбросных технологических газов от указанных веществ.
Известно, что в ряде производств для улавливания фторсодержащих газов используют оксид алюминия активный.
Улавливание фтора оксидом алюминия активным сопровождается выделением большого количества тепла и разогревом слоя поглотителя до 1000оС.
Al2O3˙H2O + 3F2 ->> 2AlF3 + H2O + 1,5O2 (1)
Емкость поглотителя по фтору достигает 0,85 г/г, при этом содержание фтора на выходе из адсорбера не превышает 5˙10-3 об.
Однако оксид алюминия имеет ряд существенных недостатков, а именно:
высокую стоимость;
улавливание фторсодержащих газов сопровождается выделением воды (см. уравнение 1), которая является основной причиной спекания сорбента, особенно при высоких концентрациях фтора, и увеличивает коррозию оборудования.
Для улавливания фторсодержащих газов также широко применяют химический поглотитель известковый ХП-И (натронную известь), который представляет собой смесь гидроокисей кальция и натрия и может содержать до 21% свободной влаги. Натронная известь может быть использована для комплексной очистки газов от фторсодержащих компонентов
Ca(OH)2 + F2 ->> CaF2 + H2O + 0,5O2 (2).
За рубежом натронную известь используют для улавливания фтора, хлора и трифторида хлора. При начальной температуре сорбции 220оС емкость поглотителя по фтору составляет 0,3 г/г, а концентрация фтора на выходе из адсорбера 1˙10-5 об.
Несмотря на то, что ХП-И является относительно дешевым поглотителем и позволяет осуществлять комплексную очистку фторсодержащих газов, он имеет следующие существенные недостатки:
вода, содержащаяся в ХП-И и выделяющаяся при взаимодействии с фторсодержащими газами (см. уравнение 2), превращает гранулы ХП-И в пастообразную массу, что приводит к забивке поглотительных колонн, преждевременной замене поглотителя, увеличению его расхода и объема образующихся отходов.
Кроме того, выделяющаяся (по уравнениям 1, 2) вода при взаимодействии со фтором и трифторидом хлора при определенных условиях создает опасность взрыва.
Наиболее близким к заявляемому поглотителю является обезвоженный сульфат кальция, применяемый для очистки сбросных технологических газов от фтора [1] при этом вода не выделяется
CaSO4 + 2F2 ->> CaF2 + SO2F2 + O2 (3).
Существенными недостатками сульфата кальция являются:
непригодность для улавливания хлора и трифторида хлора;
низкая емкость по фтору, которая составляет 0,091 г/г.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке поглотителя, пригодного для улавливания как фтора, так и хлора и трифторида хлора и имеющего при этом достаточно большую емкость по фтору и хлору.
Заявляемый химический поглотитель для улавливания фторсодержащих газов, содержащий обезвоженный сульфат кальция, содержит дополнительно пирит при следующем соотношении компонентов, мас.
Обезвоженный сульфат кальция 30-50
Пирит 50-70.
Пирит со фтором взаимодействует с образованием нелетучего фторида железа и шестифтористой серы по уравнению
FeS2 + 7,5F2 ->> FeF3 + 2SF6 (4).
Шестифтористая сера представляет собой инертный газ, токсичность которого в 166666 раз ниже, чем фтора.
ПДК в воздухе производственных помещений составляет, мг/м3: SF6 5000, F2 0,03.
С хлором пирит, по-видимому, будет взаимодействовать с образованием нелетучих соединений продуктов присоединения политиохлоридов типа FeCl3˙2S3Cl2, FeCl3˙2S4Cl2.
Заявляемый химический поглотитель обладает следующими преимуществами по сравнению с поглотителем-прототипом:
1. Имеет хемосорбционную емкость по фтору 0,84-1,37 г/г, которая не менее, чем в 9-10 раз, превышает емкость поглотителя-прототипа (0,091 г/г).
2. Позволяет улавливать хлор и трифторид хлора, при этом емкость по хлору составляет 0,23-0,56 г/г.
3. Позволяет утилизировать фтор из сбросных технологических газов в виде шестифтористой серы, которая применяется в электротехнической промышленности в качестве высоковольтного изолятора (элегаза).
Заявляемый поглотитель готовят следующим образом. Шихту из сульфата кальция (гипса) и пирита, взятых в заданных соотношениях, перемешивают, увлажняют водой до образования пастообразной массы, которую затем гранулируют и сушат при 300-320оС.
Через колонку диаметром 50 мм, высотой 0,7 м, заполненную заявляемым поглотителем (масса 1,135 кг), пропускают сбросные технологические газы с линейной скоростью 0,02 м/с.
П р и м е р 1. Сбросные технологические газы, содержащие 20,1 об. фтора, 5,9 об. фтористого водорода, остальное азот, пропускают через колонку с заявляемым поглотителем.
При этом через поглотитель было пропущено (до проскока) 2,62 м3 газа (1,054 кг в пересчете на фтор), а содержание фтора на выходе из колонки не превышало 1,3 мг/м3.
Данные по емкости поглотителя приведены в таблице.
П р и м е р 2. Сбросные технологические газы, содержащие 25 об. хлора, остальное азот, пропускали через заявляемый поглотитель, при этом было пропущено (до проскока) 0,436 м3 газа (0,35 кг в пересчете на хлор), а содержание хлора на выходе из колонки не превышало 1,6 мг/м3.
Данные по емкости поглотителя приведены в таблице.
П р и м е р 3. Сбросные технологические газы, содержащие 25% фтора, 9% хлора, 10% трифторида хлора, 26% фтористого водорода, остальное инертные газы, пропускали через поглотитель, при этом содержание в газах после колонны не превышало (в мг/м3) фтора 1,2; хлора 4,0.
Для производства заявляемого поглотителя используются минерал пирит и гипс, выпускаемый промышленностью.
Технология изготовления гипсопирита аналогична технологии производства ХП-И, выпускаемого промышленностью.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СМЕШАННЫЙ НЕОРГАНИЧЕСКИЙ ХИМИЧЕСКИЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ | 2007 |
|
RU2342982C2 |
| ХИМИЧЕСКИЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГАЛОГЕНСОДЕРЖАЩИХ И КИСЛЫХ ГАЗОВ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ | 2004 |
|
RU2283176C2 |
| ХИМИЧЕСКИЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ ДЛЯ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ И СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ЕГО К ИСПОЛЬЗОВАНИЮ | 2009 |
|
RU2409418C2 |
| ХИМИЧЕСКИЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ КИСЛЫХ ГАЗОВ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ | 2004 |
|
RU2283175C2 |
| СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВ | 2006 |
|
RU2314862C1 |
| СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ГАЗОВ, СОДЕРЖАЩИХ ФТОРИДЫ ХЛОРА | 1993 |
|
RU2088314C1 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ ВЫБРОСОВ ОТ ТОКСИЧНЫХ ГАЗОВ | 2012 |
|
RU2493901C1 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТРИФТОРИДА АЗОТА | 2001 |
|
RU2184698C1 |
| СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ | 2006 |
|
RU2328335C1 |
| Способ получения моногидрата гидроксида лития высокой степени чистоты из материалов, содержащих соли лития | 2021 |
|
RU2769609C2 |
Использование: очистка сбросных технологических газов от F2, HF, Cl2 и ClF3. Сущность изобретения: поглотитель содержит, мас. обезвоженный CaSO4 30-50, пирит 50 70. Для приготовления поглотителя шихту из CaSO4 и пирита увлажняют, гранулируют и сушат при 300 320°С. 1 табл.
ХИМИЧЕСКИЙ ПОГЛОТИТЕЛЬ ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВ, содержащий обезвоженный сульфат кальция, отличающийся тем, что он дополнительно содержит пирит при следующем соотношении компонентов, мас.
Обезвоженный сульфат кальция 30 50
Пирит 50 70
| Галкин Н.П | |||
| и др | |||
| Улавливание и переработка фторсодержащих газов | |||
| М.: Атомиздат, 1975, с.83-86, 142, 145, 147. |
