Способ очистки дымовых газов от вредных примесей Советский патент 1993 года по МПК B01D53/34 

Изобретение относится к способам очистки дымовых газов от оксидов азота, оксидов серы и оксидов углерода, и может найти применение в химической и лесрхимиче- ской промышленности.i

Известен способ очистки дымовых газов котельных установок путем ионизирующего облучения 1. Причем доза облучения составляет 1 Мрад,

Недостатками данного способа являются большие расходы электроэнергии и низкие показатели степени очистки дымовых газов от окислов серы и окислов углерода, не превышающие 50-60%.

Известен также способ очистки дымовых газов от оксидов серы водной пульпой карбоната кальция 2.

Недостатком данного способа является низкая степень очистки дымовых газов от окислов серы, не превышающая 90%.

Цель изобретения - повышение степени очистки;дь)мовых газов от оксидов серы, азота и углерода и удешевление процесса.

... ... . . . ...... ,;., .....,,.. .,. ; . ,

Поставленная цель достигается тем, что перед смешением пара с отходящими газами осуществляют распыление аминоэтокси- аэросила в дымовых газах с последующим Двухстадийным орошением парогазовоз- душной смеси 10-15% водными растворами отходов производства нитрокалиймага и пульпами хвостов от шлифовки мраморной крошки фракции 0,1-1,5 мм с содержанием твердой фазы 25-35 маа %. Аминоэтоксиа- эросил и пар смешивают с дымовыми газами последовательно в отдельных промежуточных камерах-смесителях; а затем газовозДушную смесь подвергают двух- стадийному орошению в форсуночном скруббере. Причем вначале дымовые газы орошают 10-15% водными растворами отходов производства нитрокалиймага, а

Ю

ы

4

Ы

..тем пульпами хвостов от шлифовки МрЗМОр- НОЙ ПЛИТКИ., с ; .: Л: .ч. v ; ,-: ... -L-L:

Тонкодисперсные пульпы хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 0,1- 1,5 мм, приготовленные на пресной воде, содержат твердой фазы 25-33 мае. % и имеют следующий химический состав, мае. %:

СаСОз-5,18-10,30; МдСОз-3,27-6,41; А120з - 1,82-4,86; S102 - 78,43-89,73; рН среды равно 9,42-10,14.

Отходы производства йитрокалиймага образуются в процессе .получения безхлор- ных калийных удобрений пди смешивании, кон центрировании и упарке10-15% водных растворов нитратов калия и магния при 110°С, с последующим сплавлением их при 220-250°С. Состав в мае. %: КМОз 30; Мд(ЫОз)2 70. ---- -..;;---

Аминоэтоксиаэросил применяется в качестве адсорбента и универсального ка- тализатора, ускоряющего процессы окисления м восстановления оксидов в газовых выбросах. Это высокодйспёрсная двуокись кремния, на поверхности которой находятся гидроперекисные и амийоэтоксигруппы.

Аминоэтоксиазросил - белый, сыпучий пороигок с насыпным весом 100-150 г/л, содержащий 0,7 моль/г аминогрупп. Прлг учают его при обработке аэросила марки А-300 (ГОСТ 14922-69) парами моноэтано ла- мина при 230°С и давлении до 3 атм. Peak- ция образования аминоэтаксиаэросила протекает по уравнению: ,

ZSI-OH + H0-C2H4-NH2- Si - О - СаН4 - NH2 + H20

При введении в дымовые гэз ы распыленного аминоэтоксиаэросила при 160- 250°С происходит отщепление молекул

: моиоэтаноламина с поверхности высоко- дисперсной двуокмс и кремния л взаймодей; ствиё 6с Л ёдйёчгЬ с дШкШДЬ м ёёры (сорбция на поверхности Si02) по уравне нйю r; -v v-у - / - .. : ..

;;;;г . Еsi-Ш+ зШн - : ;::::;;;;

ОдйШременно НрУвысоких темйерату- рах дымовыхтазов (160-250°С) происходит

го аммиака (в зависимости от скорости ды- 50 мовых газов) и восстанбйленйе последним окислов азота (N0 и N02) до свободного азота (№). г : : ..

После адсбрбцйй т азбвЬзд п н я е поступает в камеру-смеситель, где вступает 55 во вЗаймбдействие с водяным паром при 120-150°С. При взаимодействий пара с аэросилом происходит смачивание ее поверхности конденсируемой влагой, что в

5

10

15

0 5

0 f .

5

0

5

:

0 .

5

свою очередь способствует.увелйчению степени адсорбции (SOa) из парогазовоздуш- ной среды.

После адсорбции парогазовоздушная смесь подается в мокрый форсуночный скруббер, где подвергается двухстадийному орошению. На первой стадии орошение отходящих газов осуществляют 10-15% водными растворами отходов производства нитрокалиймага, а затем пульпами тонко- Дисперсных хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 0,1-1,5 мм с содержанием твердой фазы 25-35 мае. %,

На первой стадии орошения происходит доочистка дымовых газов от оксидов азота (NOx) и сорбция оксидов углерода раствором моноэтаноламина, полученного при конденсации паров из газовой фазы. При мокрой очистке газов на первой стадии орошения температура снижается до 6Q:-75°C. Время контакта адсорбента с дымовыми газами 3-5 сек, а адсорбента с газами 20- 30 с. Благодаря каталитическому действию высокодисперсного кремнезема (аэросила), после орошения происходит доокисление S02 до ЗОз. При этом в растворе образуется смесь азотной и серной кислот. Присутствие азотной кислоты в растворе сопутствует ускоренному окислению сернистой кислоты до. серной кислоты. Одновременно резко снижается рН среды до 1,5-3,0.

На второй стадии орошения протекает реакция нейтрализации образовавшихся кислот примесями карбонатов кальция и магния, Содержащихся в пульпе хостов от шлифовки мраморной плитки. Температура водного раствора вначале снижается до 40- 50°С, а затем возрастает до 50-60°С. В результате реакции в осадок выпадает гипс (CaS04 2Н20), который вместе с солями нитратов и нерастворимым осадком шлама от хвостов подают на фильтрацию, а фильтрат возвращают на смыв стенок скруббера.

Сопоставленный анализ заявляемого технического решения с прототипом 2 показывает, что заявляемый способ отличается от известного применением в качестве адсорбента высокодисперсного аминозток- сиаэросила с развитой объемной поверхностью. При взаимодействии адсорбента с водяными парами (увлажнении) объемная емкость последнего из-за малой дисперсности (0,05 мм) будет максимальной. Новшеством в заявляемом объекте остается тот факт, что аминоэтоксиаэросил является универсальным катализатором для ускорения процессов очистки дымовых газов от оксидов азота, оксидов серы и оксидов углерода,

Кроме того, в качестве абсорбента впервые применены отходы производства нитрокалиймага и отходы хвостов от шлифовки мраморной плитки, что решает проблему утилизации отходов производств и значительно удешевляет процесс при высоких показателях степени очистки.

Известен ряд технических решений, в которых для очистки дымовых газов применяют известные вещества: известковое молоко, известняк, аммиак, аммиачную селитру. Однако они в целом не способны решать те вопросы, которые поставлены в заявляемом объекте,

После фильтрации осадок связывают с жидким стеклом и.готовят вяжущее для изготовления кислотоупорных изделий. Таким образом, одновременно решается проблема как очистки газов, так и утилизации отходов производства.

Способ осуществляют следующим образом,.

Пример 1. Дымовые газы с температурой 160°С, содержащие: 0,25 об, % S02, 12,0 об, % (NO+N02), 6,0 об. % СОа и 1,0 об. % СО смешивают с распыляемым моноэтоксиаэросилом в количестве 0,5 об, % в про- межуточной камере -смесителе. Затем с помощью эжекторов газы (50 тыс. м3) подают во вторую промежуточную камеру, где смешивают с 2,5 тыс. м /ч водяного пара при 120°С. Далее парогазовоздушную смесь подают в форсуночный скруббер диаметром 140 мм, при скорости газов 1 м/с, где их орошают вначале 10% раствором отходов производства нитрокалиймагг (15 тыс. кг/к при 65°С), а затем пульпой тонкодисперсных хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 0,1 мм (35 тыс, кг/ч) с содержанием твердой фазы 25 мае. % при 40°С,.рН 9,42. Минуя каплеуловитель (диаметром 2000 мм), охлажденный и очищен- ный газ отводится в дымовую трубу, а шлам осадка подвергают фильтрации на центрифуге. Фильтрат возвращают на смыв стенок скруббера, а осадок связывают с жидким стеклом в вяжущее для приготовления кис- лотоупорных изделий. Плотность орошения газов составляет 50 м3/м2 ч.

П р и м е р 2. Дымовые газы с температурой 200°С, содержащие: 0,5 об. % S02, 4,0 о.б.. % (NO + N02), 9,0 об. % С02 и 2,0 об. % СО смешивают с распыленным моноэтоксиаэросилом в количестве 1,0 об. % в промежуточной камере-смесителе. Затем с помощью эжекторов газы (50 тыс. м3/ч) подают во вторую промежу- точную камеру, где смешивают с 3,0 тыс. м /ч водяного пара при температуре 135°С. Далее парогазовоздушную смесь подают в форсуночный скруббер диаметром 140 мм при скорости газов 2 м/с, где

их орошают вначале 12,5% водным раствором отходов производства нитрокалиймага (20 тыс. кг/ч) при 70°С, а затем пульпой хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 0,8 мм (30 тыс. кг/ч) с содержанием твердой фазы 30 мае. % при 45°С, рН 9,77. Минуя каплеуловитель (диаметром 2000 мм), охлажденный и очищенный газ отводится в дымовую трубу, а шлам осадка подвергают фильтрации на центрифуге. Фильтрат возвращают на смыв стенок скруббера, а осадок связывают с жидким стеклом во вяжущее для приготовления Кислотоупорных изделий. Плотность орошения газов 50м3/м2ч.

Приме р 3. Дымовые газы с температурой 250°С, содержащие: 1,0 об. % S02, 6,0 об. % (N0 + N02), 12 об. % С02 и 3,0 об. % СО смешивают с распыленным моноэтоксиаэросилом в количестве 2,0 об. % в промежуточной камере-смесителе. Затем с помощью эжекторов газа (50 тыс. м3/ч) подают во вторую промежуточную камеру, где смешивают с 3,5 ты с. м3/ч водяного пара при темпера-туре 150°С. Далее парогазовоздушную смесь подают в форсуночный скруббер диаметром 140 мм при скорости газов 4,0 м/с, где их орошают вначале 15% водным раствором отходов производства нитрокалиймага (25 тыс, кг/ч) при 75°С, а затем пульпой хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 1,5 мм (25 тыс. кг/ч) с содержанием твердой фазы 35 мае. % при50°С(рН 10,14). Минуя каплеуловитель (диаметром 2000 мм), охлажденный и очищенный газ отво- дится в дымовую трубу, а шлам осадка подвергают фильтрации на центрифуге. Фильтрат возвращают на смыв стенок скруббера, а осадок связывают с жидким стеклом во вяжущее для.приготовления кислотоупорных изделий. Плотность орошения газов 50 м3/м2ч.

Исходные данные по содержанию оксидов азота, оксидов серы и оксидов углерода в дымовых газах представлены в табл. 1, а результаты по их очистке - в табл. 2.

Как видно из таблиц 1 и 2, максимальная степень очистки дымовых газов от оксидов азота (99,5%), оксидов серы (99,7%), двуокиси углерода (99,5%) и окиси углерода (99,4%) достигаются при следующих оптимальных параметрах очистки: введении адсорбента - аминоэтоксиаэросила (АЭА) в количестве 0,5-2,0об. %; расходе пара-2,5-3,5тыс. м3/ч; расходе абсорбента - 10-15% растворов отходов производства нитрокалиймага (20-25 тыс. м3/ч) и пульпы хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 0,1- 1,5 мм (20-25 тыс. м3/ч) при содержании в

ней твердой фазы мае. % (примеры 2, 3, 4). Предельные значения скорости газов составляют 1-4 м/с. Снижение расходов адсорбента и абсорбента (пример 1) значительно снижают степень очистки дымовых газов. То же самое наблюдается при дальнейшем увеличении граничных значений параметров очистки (пример 5). Так, увеличение .содержания аэросила до 4,0 об, % АЭА, расхода растворов нитратов и пульп хвостов от шлифовки мраморной крошки с содержанием в них твердой фазы до 40 мае. %. и скорости дымовых газов до 8 м/с приводит к снижению общего показателя степени очистки, увеличивает дополни тельные расходы реагентов. v

Заявляемое изобретение будет внедряться на Велико-Бычковском лёСохимком- бинате Закарпатской области.. Все показатели очистки дымовых газов от оксидов азота, оксидов серы и оксмдов. угл ерода в заявляемом объекте значительнб ниже поI-

казателей ПДК по отдельным оксидам (см. табл. 2) и значительно повышают показатели прототипа. Заявленный способ обеспечивает повышение степени очистки от

5 оксидов серы, азота и углерода до 99,4- 99,7% протип 90% в известном способе. Формула изобретения Способ очистки дымовых газов от вредных примесей, включающий.орошение их

10 водной пульпой материала на основе карбоната кальция, о т л и ч а ю Щ и.й с я тем, что, с целью повышения степени очистки от оксидов серы, азота и углерода и удешевления процесса, предварительно ведут последова- 15 тельное распыление аминоэтоксиаэросила в дымовых газах, смешение их с водяным паром и орошение 10-15%-ным водным раствором отходов производства нитрока- лиймага, а в качестве твердой фазы пульпы

20 используют хвосты от шлифовки мраморной плитки фракции 0,1-1,5 мм при содержании твердой фазы в пульпе 25-35 мае. %.

Использование: газоочистка в химической и лесохимической промышленности. Сущность изобретения: в камере-смесителе в дымовые газы распыляют аминоаэрбсил. Затем смешивают с водяным паром. Орошают 10-15%-ным водным растЁором отходов производства нитрокалиймага. Состав отходов, мае. %: KNOa 30; Мд(МОзЬ 70. Окончательную очистку ведут орошением водной пульпой хвостов от шлифовки мраморной плитки фракции 0,1-1,5 мм. Содержание твердой фазы в пульпе25-35 мае. %. Степень Ьчисткй газов от S02, NOX, C02 и СО равна соответственно 99,7, 99,5, 99,5 и 99,4%. 2 табл.

Исходные данные по содержаний оксидов азо т а, оксидов серы и оксидов углерода и . -дымс-вых газах и оптимальные параметры очистки

Результаты очистки Дымовых газов от оксидоз азота, оксидов, серы и оксидов углеродз

Таблица 1

Та блица 2