Способ очистки газа от паров иода Советский патент 1992 года по МПК B01D53/02 

Предлагаемое изобретение относится к способам очистки вентиляционного воздуха и газовых выбросов от примеси иода (в том числе и изотопов иода) и может применяться в системах газоочистки ядерных реакторов и галургических цехов.

Известен способ очистки газа от иода путем контакта с твердым сорбентом - диф- талоцианином тяжелого лантаноида (например, лютеция), нанесенным на пористую основу (силикагель), при содержании дифта- лоцианина лантаноида в сорбенте 0,2-7,2 мас.%.

Недостатком известного способа является малая производительность очистки, обусловленная низкой поглотительной способностью сорбента, сложность приготовления сорбента, а также высокая стоимость компонентов сорбента - производных тяжелых лантаноидов (что требует предуматривать обязательную утилизацию отработанного сорбента с исчерпанным ресурсом сорбционной емкости). Это дополнительно усложняет процесс.

Известен также способ очистки газов от примеси иода путем контакта с твердым сорбентом - комплексным соединением, включающим переходный металл, а именно поликристаллической безводной 12-вольф- рамофосфорной или 12-вольфрамокремне- вой кислотой или их одно-трехводным гидратом. Поглотительная способность сорбента по иоду достигает 6 мас.%. Регенерацию сорбента ведут при нагревании его до 250°С. Этот способ принят нами за прототип.

Недостатком известного способа является его низкая производительность при газоочистке, обусловленная небольшой величиной поглотительной способности сорбента (не более 6 мас.%). Другой недостаток заключается в использовании сравнительно высокой температуры регенерации и связанные с этим энергозатраты.

ё

VJ

ю ел ю

00

sj

Целью заявляемого способа является повышение производительности газоочистки.

Поставленная цель достигается предлагаемым способом очистки газов от примеси иода путем контакта с твердым сорбентом - комплексным соединением, включающим переходный металл, с последующей термической регенерацией сорбента; в качестве сорбента используют иодид гексакарбамид железа (II) или смесь его с инертным носителем, а термическую регенерацию сорбента ведут при постепенном повышении температуры от 30 до 90°С со скоростью 0,5-2,0 град/мин. При использовании сорбента в смеси с инертным носителем, например стекловатой, соотношение компонентов составляет, мас.%: иодид гекса- карбамиджелеза (II) 67-75; инертный носитель 25-33.

Отличительными признаками заявленного способа является то, что в качестве сорбента используют иодид гексакарбамид- железа (II) или смесь его с инертным носителем, а термическую регенерацию сорбента ведут при постепенном повышении температуры от 30 до 90°С со скоростью 0,5-2,0 град/мин. При использовании сорбента в смеси с инертным носителем, например стекловатой, соотношение компонентов составляет, мас.%: иодид гек- сакарбамиджелеза (II) 67-75; инертный носитель 25-33.

Технология способа заключается в следующем.

Кристаллический комплекс иодид гекса- карбамиджелеза (II) состава Ре{СО(МН2) помещают в колонку или U-образную трубку (для обеспечения равномерности контакта с очищаемым газом сорбент может быть смешан с инертным носителем, например стекловатой, стеклянными шариками, иной насадкой, затем через эту колонку или трубку пропускают поток загрязненного иодом воздуха или газа. При взаимодействии примеси иода, находящейся в воздухе (газе) с иодидом гексакарбамиджелеза (II) происходит химическая реакция образования полииодоиодата гексакарбамиджелеза (II), сопровождаемая изменением цвета сорбента от желто-серого до темно-коричневого. Содержание иода в очищаемом и очищенном воздухе контролируется стандартными методами (спектрофо- тометрически или титрометрически с тиосульфатом натрия после поглощения иода из воздуха 5%-ным водным раствором иодида калия). Содержание иода в очищаемом воздухе от 230 мг/л до 3 мг/м3, содержание иода в очищенном воздухе (газе) составляет 0,003-0,01 мг/м3, что ниже значения ПДК по иоду в 3-10 раз. Поглотительная способность сорбента по иоду достигает 45-60 мас.%. После исчерпания поглотительной способности сорбента (что

5 фиксируется по изменению его окраски и проскоку 0,03 мг/м иода в очищенный газ) ведут термическую регенерацию сорбента при постепенном его нагревании от 30 до 90°С со скоростью нагрева (повышения тем0 пературы 0,5-2,0 при одновременной воздушной отдувке иода. Выбор температуры регенерации от 30 до 90°С связан со свойствами полученного в результате поглощения иода полииодоиодата комплексного

5 соединения железа: начало разложения этого продукта с десорбцией иода отвечает температуре 30°С, ниже этой температуры разложение и выделение иода практически- отсутствует. Верхний температурный пре0 дел нагревания при регенерации сорбента определяется температурой фазового перехода соединения (которое плавится при 96,5°С, а выше 90°С начинается спекание кристаллов и утрата поглотительной способ5 ности по иоду). Подбор скорости повышения температуры регенерации обусловлен оптимальными условиями удаления иода из сор- бента и соизмеримости скорости разложения полииодоиодата, диффузии

0 иода к поверхности кристаллов и десорбции иода с сорбента; если скорость выше 2 град/мин, разложение идет слишком быстро, скопление иода на поверхности кристаллов приводит к их деструкции. При скорости

5 нагрева ниже 0,5 град/мин удаление иода из сорбента становится слишком длительными препятствует оперативной смене сор- бционных патронов в системах газоочистки. Предлагаемый способ в силу особых

0 свойств сорбента (чрезвычайно низкая концентрация иода в равновесных растворах при взаимодействии иодида гексакарбамиджелеза (II) с иодом) пригоден и для очистки увлаженных газов от иода: выделение

5 иода в воздух (вторичное загрязнение) при этом отсутствует.

Пример . Для получения сорбен- та-иодида гексакарбамиджелеза (II) использовали карбамид марки осч 3-3,

0 металлическое железо марки хч и йодисто- водородную кислоту (чда), предварительно очищенную от примеси иода по известной методике.

Предварительно получали тетрагидрат

5 иодида железа (II) путем взаимодействия металлического железа с очищенной иоди- стоводородной кислотой с последующим выпариванием раствора при 90-95 С, охлаждением, отделением осадка на стеклянном фильтре и высушиванием в эксикаторе

над гидроксидом калия. Иодид гексакарба- миджелеза (II) получали взаимодействием тетрагидрата иодида железа (II) с карбами- ,дом в молярном соотношении 1:6 в присутствии такого количества воды, которое необходимо для образования раствора, близкого к насыщенному, раствор выпаривали при комнатной температуре, осадок отделяли на стеклянном фильтре и высушивали до постоянной массы над хлоридом кальция. Выход 80%. Состав иодида гекса- карбамиджелеза (II) отвечает стехиометри- ческому (см. табл. 1).

Испытания полученного сорбента в статических условиях вели, помещая навеску сорбента в замкнутый объем, содержащий воздух с заданной концентрацией иода. Иод вводили путем испарения (сублимации) при рассчитанной температуре. Предельную сор- бционную способность (статическую емкость) сорбента определяли по приросту массы образца сорбента (см. табл. 2).

П р и м е р 2. Для испытания способа очистки газов от иода в динамических условиях используют иодид гексакарбамидже- леза, полученный, как описано в примере 1. Это соединение помещают на носитель- стекловату, и полученной смесью заполняют и-образную стеклянную трубку. Через трубку продувают воздух с заданным содержанием иода, скорость продувки 0,2-0,5 л/мин, диаметр трубки 20 мм, содержание иода 0,3-3 10 мг/м . Содержание иода в очищенном газе 0,01-0,03 мг/м3, емкость сорбента по иоду 13-60 мас.% (см. табл. 3).

Регенерацию сорбента ведут при нагревании от 30 до 90°С с заданной скоростью нагревания (0,5-2,0 град/мин). Данные приведены в табл. 4.

Как можно видеть из данных, приведенных в табл. 2-4, заявленный способ позво0

5

0

5

0

5

ляет вести газоочистку с высокой производительностью по удаляемому иоду, достигающей 50-60%, что превышает показатели способа-прототипа в 10 раз (при низких концентрациях иода в воздухе - в 2 раза). Это позволяет повысить производительность газоочистки за счет удлинения рабочего периода газоочистки (межрегенерационного периода) в 5-10 раз по сравнению с прототипом. Кроме того, снижение температуры регенерации позволяет снизить энергозатраты на 20-25%. Применение в предлагаемом способе сорбента, не включающего редкометаллических компонентов (молибден, вольфрам), требующих регенерации в случае полной отработки сорбционного ресурса сорбента, ведет к упрощению процесса газоочистки.

Заявляемый способ прошел испытания в лабораторном масштабе.

Формула изобретения

1.Способ очистки газа от паров иода, включающий контактирование с твердым сорбентом - комплексным соединением, содержащим переходный металл и термическую регенерацию насыщенного сорбента, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной производительности очистки, в качестве сорбента используют иодид гексакарбамид железа (II).

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что сорбент используют в смеси с инертным к парам иода твердым веществом при соотношении компонентов, мас.%:

Иодид гексакарбамид железа (II)67-75

Инертное вещество 25-33 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве инертного вещества ис- 0 пользуют стекловату или стеклянные шарики.

Изобретение относится к способам очистки газа от паров иода и может быть использовано в частности в системах газоочистки ядерных реакторов и галлургических цехов. Для повышения удельной производительности очистки газы контактируют с иодидом гек- сакарбамиджелеза (II) в смеси с инертным в данной среде веществом (стекловатой, стеклянными шариками) при соотношении компонентов, мас.%: иодид гексакарбамиджелеза (II) 67-75, инертное вещество25-33.2 з.п. ф-лы, 4 табл.

Результаты химического анализа иодида гексакарбамиджелеза (II).

Таблица 1

Таблица 2 Результаты испытания способа очистки газов от иода в статических условиях

Очистка газа от иода в динамических условиях

Таблица 4

Характеристики газоочистки отрегенерированным сорбентом в зависимости от параметров

термической регенерации

Таблица 3