Способ регенерации химикатов из дымовых газов сульфатно- целлюлозного производства

 

Изобретение относится к целлюлознобумажной 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

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Р 21 С 11/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4842112/12 (22) 21.06.90 (46) 23,03.92, Бюл. N 11 (71) Ленинградский технологический институт целлюлозно-бумажной промышленности (72) Н.К,Дерманов, М.Г.Швабский, С.П.Алентьев, А.В.Наумов и И.Ю,Пятых (53) 676.11.082.4(088.8) (56) Патент Японии N 50-22603, кл. 39А 422,9, 1975, Авторское свидетельство СССР

N 910901, кл. 0 21 С 11/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

М 927876, кл. О 21 С 11/06, 1980. (54) СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ХИМИКАТОВ

ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ СУЛЬФАТНО-ЦЕЛЛЮЛОЗНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Изобретение относится к технологии регенерации химикатов из промышленных отходов, в частности к технике извлечения серосодержащих соединений из газовых . выбросов при очистке дымовых газов содорегенерационных котлоагрегатов (СРК) сул ьфатно-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 дбработанных газов и щелока и второй ступени — циркулирующим, Ы2, 1721155 А1

В (57) Изобретение относится к целлюлознобумажной 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. концентрированным раствором натриевых солей.

Согласно известному способу ступени обработки газов черным сульфатныM 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

20

55 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/нм

3 сухого газа. Поэтому для снижения содержания сероводорода в очищенных дымовых газах до 0,005-0,1 г/нм возникает необхоз димость третьей ступени очистки.

Известен способ регенерации химикатов 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 расходе щелока 0,1-0,3 л/нм дымовых газов при з распылении щелока под давлением (4-10) х х10 Па. На второй ступени обработку дымовых . газов проводят циркулирую- 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?5, Недостатком известного способа является низкая эффективность поглощения и регенерации сероводорода из дымовых газов вследствие отдувки его из черного сульфатного 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 сульфатноцелл юлозного производства путем обработки предварительно очищенных от пыли газов циркулирующим раствором щелочного агента в присутствии окислительного катализатора с последующим разделением отработанного раствора на два потока, первый из которых возвращают в систему циркуляции щелочного раствора, а второй подают на приготовление варочного щелока, 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 иэ дымовых газов от HgS 95%.

Недостатком известного способа является высокая стоимость катализатора, применение которого для очистки дымовых газов CPK 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 сульфопроиэводных фталоцианина кобальта в технологический цикл может привести к сокрещению целлюлозы и загрязнению сточных 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-целлюлозного производства путем обработки предварительно очищенных от пыли газов циркулирующим щелочным раствором с rloследующим 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 ды-. мовых 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 рас1721155

10

20 твора 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 20400!, Положительный эффект, достигаемый в изобретении, обусловлен совместным (усиливающим друг друга) действием от отдувки из отработанного раствора серосодержащих газов, образовавшихся в результате разложения неустойчивых продуктов хемосорбции сероводорода и окислением оставшейся в растворе части укаэанных 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 хемосорбции сероводорода.

Механизм окисления сероводорода можно описать следующими реакциями;

Ка2СОз + Н Я КаНЯ+ КаНСОз

NaHS+20z — а — a NazSzOz+ HzO

NaHS+ NaHSO + г,5 Ог — Р— Ф вЂ” " 2- — ° NazSOz+ НгО+ СОг

NazSzQa + 2НаНСОз + 20z — 2NazSOa+ HzO+ 2COz

Наг50з+ 0,50г — а — NazS04

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

2NaOH+ SO2 — Ка ЯОз+ НгО

NazCQz+ СОг+ НгΠ— а- 2NaHCOa

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 обьемом, в 25 раз меньшим производительности и объема основного скруббера). Следовательно, затраты щелочи в процессе очистки отдутого воздуха будут

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

На чертеже представлена схема осуществления предлагаемого способа.

Дымовые газы из CPK 1 после электрофильтра 2 при помощи дымососа 3 подаются в абсорбер 4, снабженный встроенным или выносным каплеуловителем 5, и после очистки в абсорбере от пылевых частиц и серосодержащих газов поступают в дымовую трубу 6, Орошение абсорбера осуществляется из аэратора 7 прямоугольного сечения с рабочим обьемом жидкости, рассчитанным на 20-минутное .аэрирование раствора (равным 0,33-часового расхода орошающего раствора).

Продувка жидкости в аэраторе производится путем подачи сжатого воздуха, нагнетаемого воздуходувкой 8 в перфорированные трубки 9, уложенные в придонной части аэратора, в количестве 0,5-11,3% от расхода исходных газов.

Отработанный подскрубберный раствор самотеком из нижней части скруббера сливается в аэратор 7, из которого после продувки насосом 10 вновь подают на форсунки абсорбера 4. В результате конта кти рования с диоксидом углерода, содержащимся 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 условия для отдувки из него свободного сероводорода, Указанному процессу отдувки способствует и высокая температура подскрубберного раствора (порядка бО-70 С), нагретого благодаря контактированию сдымавыми газами температурой 130 — 150 С.

В результате интенсивной продувки поглотительного раствора в аэраторе сжатым воздухом в режиме интенсивного барботажа из него отдувается 90% свободного сероводорода, образованного в результате разложения гидросульфида натрия, Отработанный сжатый воздух из герметично закрытого аэратора в количестве 0,5—

11,3% от общего расхода исходных дымовых газов СРК с концентрацией сероводорода 4,7-8,4 г/нм, не содержащий диз оксидов углерода и серы, направляют на дополнительный санитарный скруббер 11 (с рабочим объемом, равном 0,04 объема абсорбера) для поглощением сероводорода, отдутого из отработанного раствора, в аэраторе, В качестве санитарного скруббера используют однофорсуночный эжекторный скруббер Вентури с инерционным каплеуловителем, позволяющий не только произво1721155 дить 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 ээратора 7 для увеличения поглотительной способности раствора по отношению к укаэанным газам подпитывается свежим концентрированным раствором каустика или Соды 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 содопродуктами поглотительный раствор, практически не содержащий свободного сероводорода, насосом 10 подают на форсунки абсорбера 4. Часть отработанного раствора (2,5 от общего количества) иэ аэратора отводят в систему регенерации черного щелока. В результате в абсорбере 4 дос1игается очистка дымовых газов СРК от сероводорода с эффективностью до 97 .

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

П р. и м е р. Дымовые газы, образующиеся при сжигании черого щелока в содорегенерационных котлоагрегатах после удаления пылевых частиц на ступени пылеулавливания, в количестве 8000 нм сухого з. газа на 1 т целлюлозы, содержащего 0,65 г/нмз сухого газа (с.г,) сероводорода, 0,645 г/нм с.г, сернистого ангидрида 0,2 г/нм

3 с.r. огарка, влагосодержание 24%, 12 об, двуокиси углерода, при 140 С подают в абсорбер, орошаемый циркулирующим щелочным раствором.

Щелочной раствор имеет 8 г/л кэрбонатэ натрия и 2 л/г бикарбоната натрия.

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

4,5 л/м 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.

Гаэоочистная смесь после абсорбера поступает в каплеуловитель, оттуда очищенные газы, содержащие не более 0,03 г/нм сероводорода и 0,03 г/нм сухого газа серз нистого ангидрида, через дымовую трубу выбрасываются в атмосферу.

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

5 1 т целлюлозы самотеком поступает в аэратор, где его продувают сжатым воздухом в количестве 702 нм на 1 т целлюлозы, После э продувки раствор в количестве 74 нм на 1 т з целлюлозы подают после охлаждения в теп10 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/нм сероводорода, поступает в скруббер

15 Вентури, где происходит доулавливание сероводорода крепким белым щелоком с эффективностью 95 . Очищенный воздух в количестве 702 нм на 1 т целлюлозы, содержащий 0.375 г/нм сероводорода, смешиваз

20 ют с дымовыми газами, поступающими на очистку s абсообер, Расход белого щелока составляет 4 л/м з очищаемого воздуха. Раствор распыляют в скруббере форсунками до капель размером

25 500 мкм. Кратность циркуляции раствора равна 10. На орошение скруббера подают

2,4 м на 1 т целлюлозы раствора белого щелока, 0,24 мз нэ 1 т целлюлозы раствора выводят из системы на приготовление ва30 рочного раствора, такое же количество (0,24 м на 1 т целлюлозы) подают нэ подпитку орошающего раствора.

Аналогично проводят испытания с другими расходами сжатого воздуха по предпо35 лагаемому и известному способам. Способ по прототипу выполняют аналогично предлагаемому, но обработку газов щелочным циркулирующим . раствором проводят в присутствии катализатора окисления. в кэ40 честве которого используют дисульфофтэлоцианин кобальта (ДСФ К).

Данные испытаний приведены втабл. 2.

Анализ данных табг, 2 показывает. что степень регенерации химикатов из дымо45 вых газов по предлагаемому способу находится нэ уровне известного способа. При этом равная степень регенерации химикатов достигается. с наименьшими затратами для предлагаемого способа, а процесс стэ50 новится более экономичным эа счет исключения узлов приготовления и выделения катализатора.

Предлагаемый способ является более экологически чисть м, поскольку исключает

55 использование токсичных веществ.

Формула изобретения

Способ регенерации химикатов из дымовых газов сульфатно-целлюлозного производства путем обработки предварительно

1721155

Таблица 1.Таблица 2

* Приведены различные расходы катализатора в известном способе. очищенных от пыли газов рециркулирующим 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, отличающийся.тем, что, с целью повышения экономичности способа эа счет использования огарка, содержащегося в дымовых газах, для улучшения их окисления и исключения катализатора этого процесса при одновременном сохранении степени регенерации химика5 тов, перед возвратом в систему рециркуляции щелочного раствора первый поток отработанного раствора продувают сжатым воздухом в количестве 0,5 — 1.1,3 от расхода исходных дымовых газов.

1721155,д РИЮ

1арочного рася8ора регемрдцац ф,, I

Составитель. С,Алентьев

Редактор Т.Иванова Техред M.Ìîðãåíòàë . Корректор M.Ìàêcèìèøèíåö

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 932 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5