Способ регенерации химикатов из дымовых газов сульфатно-целлюлозного производства Советский патент 1992 года по МПК D21C11/06 

Изобретение относится к технологии регенерации химикатов из промышленных отходов, в частности к технике извлечения серосодержащих соединений из газовых . выбросов при очистке дымовых газов содо- регенерационных котлоагрегатов (СРК) сульфатно-целлюлозного производства.

Известен способ регенерации химикатов из дымовых газов процесса сжигания черного сульфатного щелока путем ступенчатой обработки дымовых газов с проведением первой ступени обработки дымовых газов черным сульфатным щелоком с последующим разделением обработанных газов и щелока и второй ступени - циркулирующим

vi го

концентрированным раствором натриевых солей.

Согласно известному способу ступени обработки газов черным сульфатным щелоком осуществляют в каскадном испарителе. При этом происходят испарение воды из щелока и частичное улавливание щелоком пылевых частиц и диоксида серы. Вторую ступень обработки дымовых газов осуществляют в мокром скруббере циркулирующим орошающим раствором, полученным при растворении в воде продуктов, уловленных из дымовых газов в электрофильтре.

Недостатком известного способа является низкая эффективность регенерации химикатов, обусловленная выделением

сл сл

сероводорода из черного сульфатного щелока на первой ступени. Количество сероводорода в обработанных дымовых газах после второй ступени, включающей абсорбер и электрофильтр, составляет 0,1 г/им3 сухого газа. Поэтому для снижения содержания сероводорода в очищенных дымовых газах до 0,005-0,1 г/нм3 возникает необходимость третьей ступени очистки.

Известен способ регенерации химика- тов из дымовых газов процесса сжигания черного сульфатного щелока путем обработки предварительно очищенных от пыли газов циркулирующим раствором щелочного агента, содержащего черный сульфатный щелок, с последующим разделением отработанного раствора на два потока, первый из которых возвращают в систему циркуляции щелочного агента, а второй подают на приготовление варочного щелока.

Согласно известному способу, обработку дымовых газов на первой ступени осуществляют сульфатным черным щелоком при рас- ходе щелока 0,1-0,3 л/нм3 дымовых газов при распылении щелока под давлением (4-10) х х105 Па. На второй ступени обработку дымовых ; газов проводят циркулируют щим концентрированным водным раствором натриевых солей (27-30%) при расходе 3,5 л/нм дымовых газов. Согласно известному способу, эффективность очистки дымовых газов составляет, %: по пыли 95, диоксиду серы 99, сероводороду 70-80, в среднем 75,

Недостатком известного способа явля- ется низкая эффективность поглощения и регенерации сероводорода из дымовых газов вследствие отдувки его из черного суль- фатного щелока на первой ступени (содержание сероводорода в дымовых газах после их контакта с черным сульфатным щелоком увеличивается в 1,5 раза).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ регенерации химикатов из дымовых газов сульфатно- целлюлозного произаодства путем обработки предварительно очищенных от пыли .газов циркулирующим раствором щелочного агента в присутствии окислительного ка- тализатора с последующим разделением отработанного раствора на два потока, первый из которых возвращают в систему циркуляции щелочного раствора, а второй подают на приготовление варочного щело- ка.

Согласно известному способу, в качестве катализатора используют 0,01-0,05%- ный щелочной раствор натриевых солей сульфопроизводных фталоцианина кобальта, а из второго потока перед подачей его на приготовление варочного щелока отделяют катализатор обработкой этого потока окисью кальция. Согласно способу-прототипу эффективность регенерации химикатов из дымовых газов от HsS 95%.

Недостатком известного способа является высокая стоимость катализатора, применение которого для очистки дымовых газов СРК предприятия мощностью 1000 т целлюлозы в сутки требует значительного увеличения эксплуатационных расходов процесса газоочистки. Другим недостатком известного способа является необходимость дополнительных узлов по приготовлению раствора катализатора и оборудованию по его выделению из-обработанного раствора, поскольку попадание сульфопроизводных фталоцианина кобальта в технологический цикл может привести к сокращению целлюлозы и загрязнению сточ- ных вод токсичными соединениями кобальта.

Целью изобретения является повышение экономичности способа за счет использования огарка, содержащегося в дымовых газах, для улучшения их окисления и исключения катализатора этого процесса при одновременном сохранении степени регенерации химикатов.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом способе регенерации химикатов из дымовых газов сульфатно-целлюлозною производства путем обработки предварительно очищенных от пыли газов циркулирующим щелочным раствором с последующим разделением обработанного раствора на два потока, первый из которых возвращают в систему циркуляции щелочного раствора, а второй подают на приготовление варочного щелока перед возвратом в систему циркуляции щелочного раствора первый поток отработанного раствора продувают сжатым воздухом в количестве 0,5-11,3% от расхода исходных газов.

В этом способе введение специального катализатора не потребуется, а его роль фактически выполняет содержащийся в дымовых газах огарок, состав которого приведен в табл.1.

Выход за пределы указанного соотношения расхода сжатого воздуха к расходу дымовых газов приводит либо к снижению эффективности регенерации химикатов из серосодержащих газов, либо к неоправданному расходу сжатого воздуха без увеличения эффективности регенерации. Введение огарка в циркулирующий поглотительный раствор без продувки отработанного раствора сжатым воздухом и отдувки из него основной массы сероводорода не обеспечивает необходимой скорости окисления абсорбированного сероводорода для эффективной их регенерации. Эффективность очистки от сероводорода в этом случае 20- 40%.

Положительный эффект, достигаемый в изобретении, обусловлен совместным (усиливающим друг друга) действием от отдувки из отработанного раствора серосодержащих газов, образовавшихся в результате разложения неустойчивых продуктов хемо- сорбции сероводорода и окислением остав- шейся в растворе части указанных соединений в присутствии каталитически активных компонентов, содержащихся в огарке.

Продувка сжатым воздухом раствора обеспечивает необходимый избыток растворенного кислорода, который при каталитическом воздействии огарка окисляет находящиеся в растворе продукты хемосор- бции сероводорода.

Механизм окисления сероводорода можно описать следующими реакциями:

№2СОз +H2S IlNaHS + NaHCOa

NaHS + 202

-+ N328203+ Н20

NaHS + NaHSO,+ 1,5 02 огарок

oJ

огаР°к- Ма250з + Н20 + G02 Na2S203 + 2NaHC03 + 202 oraPOK огарок „2N32S04 + Н20 + 2С02

№25Оз + 0,502 oraPol. Na2S04

Отработанный воздух, покидающий аэратор, содержит отдуваемый сероводород и не содержит диоксидов серы и углерода, так как они легко связываются щелочным раствором

2NaOH + S02 - Na2SOs + N20

№2СОз + С02 + H20 огарок 2№НСОз

Удаление двуокисей серы и углерода, препятствующих улавливанию сероводорода, позволяет обеспечить эффективность поглощения сероводорода (до 97%) из отработанного воздуха после аэратора путем обработки его крепким или слабый раствором белого щелока во вспомогательном скруббере (с производительностью и соответственно рабочим объемом, в 25 раз меньшим производительности и объема основного скруббера). Следовательно, затраты щелочи в процессе очистки отдутого воздуха будут

незначительными и процесс регенерации химикатов в предлагаемом способе будет значительно экономичнее и проще.

На чертеже представлена схема осуще- 5 ствления предлагаемого способа.

Дымовые газы из СРК 1 после электрофильтра 2 при помощи дымососа 3 подаются в абсорбер 4, снабженный встроенным или выносным каплеуловителем 5, и после

0 очистки в абсорбере от пылевых частиц и серосодержащих газов поступают в дымовую трубу 6. Орошение абсорбера осуществляется из аэратора 1 прямоугольного сечения с рабочим объемом жидкости, рас5 считанным на 20-минутное аэрирование раствора (равным 0,33-часового расхода орошающего раствора).

Продувка жидкости в аэраторе производится путем подачи сжатого воздуха,

0 нагнетаемого воздуходувкой 8 в перфорированные трубки 9, уложенные в придонной части аэратора, в количестве 0,5-11,3% от расхода исходных газов.

Отработанный подскрубберный рас5 твор самотеком из нижней части скруббера сливается в аэратор 7. из которого после продувки насосом 10 вновь подают на форсунки абсорбера 4. В результате контактирования с диоксидом углерода, содер0 жащимся в дымовых газах в количестве 10-15%, рН отработанного раствора по сравнению с раствором, подаваемым на орошение абсорбера, снижается на 0,5-0,7 единиц, создавая тем самым благоприятные

5 условия для отдувки из него свободного сероводорода. Указанному процессу отдувки способствует и высокая температура под- скрубберного раствора (порядка 60-70°С), нагретого благодаря контактированию сды0 мовыми газами температурой 130-150°С.

В результате интенсивной продувки поглотительного раствора в аэраторе сжатым воздухом в режиме интенсивного барбота- жа из него отдувается 90% свободного се5 роводорода, образованного в результате разложения гидросульфида натрия.

Отработанный сжатый воздух из герме- тично закрытого аэратора в количестве 0,511,3% от общего расхода исходных

0 дымовых газов СРК с концентрацией сероводорода 4,7-8,4 г/нм3, не содержащий диоксидов углерода и серы, направляют на дополнительный санитарный скруббер 11 (с рабочим объемом, равном 0,04 объема аб5 сорбера) для поглощением сероводорода, отдутого из отработанного раствора, в аэраторе. В качестве санитарного скруббера используют однофорсуночный эжекторный скруббер Вентури с инерционным каплеуловителем, позволяющий не только производить очистку обработанного сжатого воздуха от серосодержащих газов, но и транспортировать отработанный воздух из аэратора за счет эффекта эжекции, Очищенный сжатый воздух с остаточными концентрациями серосодержащих газов объединяется с основным потоком дымовых газов.

Освобожденный от сероводорода поглотительный раствор после аэратора 7 для увеличения поглотительной способности раствора по отношению к указанным газам подпитывается свежим концентрированным раствором каустика или с.оды из мерного бака 12. В результате подпитки рН поглотительного раствора повышается на 0,5-0,7 единиц.

Для увеличения поглотительной способности раствора осуществляется и снижение его температуры в теплообменнике 13. Охлажденный и укрепленный свежими со- допродуктами поглотительный раствор, практически не содержащий свободного сероводорода, насосом 10 подают на форсунки абсорбера 4. Часть отработанного раствора (2,5% от общего количества) из аэратора отводят в систему регенерации черного щелока. В результате в абсорбере 4 достигается очистка дымовых газов СРК от сероводорода с эффективностью до 97%.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Пример. Дымовые газы, образующиеся при сжигании черого щелока в содоре- генерационных котлрагрегатах после удаления пылевых частиц на ступени пылеулавливания, в количестве 8000 нм3 сухого газа на 1 т целлюлозы, содержащего 0,65 г/нм3 сухого газа (с.г.) сероводорода, 0,645 г/нм3 с.г, сернистого ангидрида 0,2 г/нм3 с.г. огарка, влагосодержание 24%, 12 об,% двуокиси углерода, при 140°С подают в абсорбер, орошаемый циркулирующим щелочным раствором.

Щелочной раствор имеет 8 г/л кэрбона- та натрия и 2 л/г бикарбоната натрия.

В результате непрерывной подпитки циркулирующего раствора свежим раствором каустической соды рН на входе в абсорбер поддерживают на уровне 9,5-9,8.

Циркулирующую жидкость в количестве 4,5 л/м3 рабочего газа распыляют в абсорбере форсунками до капель размером 500-1000 мкм. На каплях происходит поглощение серосодержащих газов с эффективностью 95% по сероводороду и 95% по двуокиси серы.

Газоочистная смесь после абсорбера поступает в каплеуяовитель, оттуда очищенные газы, содержащие не более 0,03 г/нм сероводорода и 0,03 г/нм3 сухого газа сернистого ангидрида, через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.

Отработанный поглотительный раствор, имеющий рН 8.9, в количестве 76 м на

1 т целлюлозы самотеком поступает в аэратор, где его продувают сжатым воздухом в количестве 702 нм3 на 1 т целлюлозы, После продувки раствор в количестве 74 нм3 на 1 т целлюлозы подают после охлаждения в теп0 лообменнике до 40°С на орошение абсорбера. Часть раствора в количестве 2 м на 1 т целлюлозы выводится из системы.

Воздух после аэратора, содержащий 7,5 г/нм3 сероводорода, поступает в скруббер

5 Вентури. где происходит доулавливание сероводорода крепким белым щелоком с эффективностью 95%. Очищенный воздух в

0

5

0

0

5

0

т

количестве 702 нм на 1 т целлюлозы, содержащий 0,375 г/нм3 сероводорода, смешивают с дымовыми газами, поступающими на очистку в абсопбер.

Расход белого щелока составляет 4 л/м3 очищаемого воздуха. Раствор распыляют в скруббере форсунками до капель размером 500 мкм. Кратность циркуляции раствора равна 10. На орошение скруббера подают 2,4 м3 на 1 т .целлюлозы раствора белого щелока, 0,24 м 1 на 1 т целлюлозы раствора выводят из системы на приготовление варочного раствора, такое же количество (0,24 м на 1 т целлюлозы) подают на подпитку орошающего раствора.

Аналогично проводят испытания с другими расходами сжатого воздуха по предпо- 5 лагаемому и известному способам. Способ по прототипу выполняют аналогично предлагаемому, но обработку газов щелочным цирку- лирующим раствором проводят в присутствии катализатора окисления, в качестве которого используют дисульфофта- лоцианин кобальта (ДСФК).

Данные испытаний приведены втабл. 2.

Анализ данных табг, 2 показывает, что степень регенерации химикатов из дымовых газов по предлагаемому способу находится на уровне известного способа. При этом равная степень регенерации химикатов достигается с наименьшими затратами для предлагаемого способа, а процесс становится более экономичным за счет исклю-. чения узлов приготовления и выделения катализатора.

Предлагаемый способ является более экологически чистым, поскольку исключает использование токсичных веществ.

5

Фор мула изобретен и я Способ регенерации химикатов из дымовых газов сульфатно-целлюлозного производства путем обработки предварительно

очищенных от пыли газов рециркулирую- щим щелочным раствором с последующим разделением отработанного раствора на два потока, первый из которых возвращают в систему рециркуляции щелочного раствора, а второй подают на приготовление варочного щелока, отличаю щийс я.тем, что, с целью повышения экономичности способа за счет использования огарка, со0

держащегося в дымовых газах, для улучшения их окисления и исключения катализатора этого процесса при одновременном сохранении степени регенерации химикатов, перед возвратом в систему рециркуляции щелочного раствора первый поток отработанного раствора продувают сжатым воздухом в количестве 0,5-11,3 % от расхода исходных дымовых газов.

Таблица 1

Изобретение относится к целлюлозно- бумажной промышленности, в частности к регенерации химикатов из дымовых газов сульфатно-целлюлозного производства, и позволяет повысить экономичность способа за счет использования огарка, содержащегося в дымовых газах, для улучшения их окисления и исключения катализатора этого процесса при одновременном сохранении степени регенерации химикатов. Предварительно очищенные от пыли газы обрабатывают рециркулирующим щелочным раствором с последующим разделением обработанного раствора-на два потока. Первый поток продувают сжатым воздухом в количестве 0,5-11,3% от расхода исходных дымовых газов и возвращают в систему рециркуляции щелочного раствора, а второй поток подают на приготовление варочного щелока. 1 ил., 2 табл. сл С

Приведены различные расходы катализатора ДСФК в известном способе.

.Таблица 2

В систему регенерации

бемй

4us.:

. -титт п

На приготовление барочного расгпВора