Способ очистки газов от сероводорода и диоксида серы

 

Изобретение относится к очистке от сероводорода и диоксида серы отходящих промышленных газов, в частности отходящих газов цехов по производству сернистого натрия, входящих в состав заводов хромовых соединений. Для упрощения процесса и снижения затрат в процессе очистки газов от сероводорода и диоксида серы отбросными хром (Л)-содержащими хроматными шламами с одновременным их обезвреживанием, а также расширения сырьевой базы сорбентов для одновременной сорбции указанных газов, процесс сорбции ведут водной суспензией хроматного шлама с Ж:ТВл в пределах 1,5-3,5:1 при поддержании массового отношения сорбент : сорбируемые газы в пределах 22-35 кг/кг-ч. 3 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s В 01 D 53/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4856856/26 (22) 04,06.90 (46) 07.06.92. Бюл. N 21 (71) Уральский лесотехнический институт им. Ленинского комсомола, Первоуральское производственное объединение "Хромпик" и Уральский- научно-исследовательский химический институт Научно-производственного объединения "Кристалл" (72) Б.П.Середа, Б.А.Попов, Е.Б.Ильичева, Л.B. Коми нова, Г, В. Киселева, С.В. Смирнов, Ю.А. Бояршинов, Е,А.Кинева, А.А.Салошенко, А.Г.Прохоров и Г.А,Кравченко (53) 66.074.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1452562, кл, В 01 D 53/14, 1986, (54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА И ДИОКСИДА СЕРЫ

Изобретение относится к очистке от сероводорода и диоксида серы отходящих промышленных газов, образующихся при различных технологических процессах, в частности отходящих газов производства сернистого натрия заводов хромовой отрасли.

Известен способ очистки отходящих газов от сероводорода путем окисления его хром (Vi)-содержащими растворами, например хроматом натрия.

Наиболее близким к предлагаемому является способ очистки газов от сероводорода и диоксида серы, характерной особенностью которого является окисление их хроматом щелочного металла в присутствии. хлорида натрия . Используют дихромат калия и хлорид натрия в массовом отно„„5U, 1738313 А1 (57) Изобретение относится к очистке от сероводорода и диоксида серы отходящих промышленных газов, в частности отходящих газов цехов по производству сернистого натрия, входящих в состав заводов хромовых соединений. Для упрощения процесса и снижения затрат в процессе очистки газов от сероводорода и диоксида серы отбросными хром (Vl)-содержащими хроматными шламами с одновременным их обезвреживанием, а также расширения сырьевой базы сорбентов для одновременной сорбции указанных газов, процесс сорбции ведут водной суспензией хроматного шлама с Ж:Т в пределах 1,5 — 3,5:1 при поддержании массового отношения сорбент: сорбируемые газы в пределах 22 — 35 кг/кг.ч.

3 табл. шении СГОз:NaCI = 1:5-7 5 при содержании дихромата калия 12 кг/м кгСггОт. протека5 ющие при этом реакции можно описать следующими уравнениями:

КгСггОТ + ЗЯОг + НгО->2Сг(ОН)$04 +

Кг304...

КгСгг07+ ЗНг$ + НгО- 2Сг(ОН)з+ 3S +

2КОН...

Однако способ имеет и существенный недостаток; свойственный всем хроматным способам очистки газов от сероводорода и диоксида серы, в частности необходимость использования весьма дефицитных и дорогих соединений хрома (Vl) и сложность последующей переработки образующихся гидроксида и основных солей хрома (III), загрязненныхх серой.

1738313

Целью изобретения является упрощение процесса и снижение затрат нэ очистку газов при достижении полноты очистки.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве сорбентэ используется хрома (Ч!)-содержащий отбросный шлэм хромэтного производства в виде водной суспензии с Ж:Т 1,5-3,5:1, а при контэктировэнии поддерживают массовое отношение шлам: сероводород и диоксид серы 22 — 35 кг/кг ч, Хроматный шлам является одним из самых крупнотоннажных токсичных отходов заводов хромовой отрасли. Нэряду с хромом (I/!), содержание которого в пересчете на хромат колеблется в пределах 1,6 — 2,5%

NazCrO4, в хроматном шлэме присутствует целый ряд других соединений, в том числе сложных, близких к фазам цементного клинкера. Шлам содержит гидратированные силикаты, алюминаты, ферриты, хроматоэлюминэты и хромэтоферриты кальция, гидрогранаты, оксиды магния, хромиты магния и железа и содержит Сг (И), В литературе указания на использование последних в качестве сорбентов сероводородэ и диоксида серы отсутствуют.

Пример 1. Используют шлэм хроматного производства, содержащий 1,2 мас./ шестивалентного хрома в пересчете нэ

СгОз, 0,05 кг шлама репульпируют в 0,17 10 м воды, получая 0,2 10 м суспензию с Ж:Т

= 3,4:1 и рН среды 12,2. Последнюю помещают в две последовательно соединенные склянки Дрекселя по 0,1 10 м в каждую, со скоростью 0,024 м /ч барботируют через суспензию втечение 25 мин газовоздушную смесь, содержащую 8,3 г/м HzS и 11,3 г/м

S02. Температура суспензии 25 С.

Газовоздушную смесь после склянок

Дрекселя для контроля на полноту очистки от сероводорода и диоксида серы барботируют через склянки с "контрольными" растворами: раствор нитрата свинца (!!) и раствор йода и затем рассчитывают степень очистки.

Степень улавливания диоксида серы находят по изменению концентрации "контрольного" раствора йода; полноту улавливания сероводорода контролируют по изменению окраски раствора нитрата свинца (II) в ходе процесса и по массе образующегося осадка сульфидэ свинца (II).

Изменения концентрации йода и окраски раствора нитрата свинца (!!) в процессе пропускания газовоздушной смеси через суспензию шлама хроматного производства не фиксировались, т,е. в данных условиях достигнуто полное улавливание сероводорода и диоксида серы.

Поглотительную емкость сорбента (хроматного шлама) оценивают по массовому отношению сорбента к количеству поглощенных газов HzS+ SOz. Зэ опыт, т.е, 0,42 ч

5 через суспензию хроматного шлама пропущено и полностью поглощено ею 2 10 кг

Н2$ и 2,7 10 кг SOz. Следовательно, поглотительная емкость состэвилэ 252 кг/кг ч.

Пример 2. 0 195 кг влажного хромат10 ного шлама аналогично примеру 1 репульпируют в 0,6 10 м воды, получая 0,7 10 м суспензиисЖ:Твл=3,1:1И рНсреды12,5, которую затем -помещают в две соединенные последовательно склянки Вульфа, че15 рез которые со средней скоростью 0,12 м /ч в течение 2,5 ч барботируют гэзовоздушную смесь состава 6,4 г/м H;S и 9,4 г/м Я02.

Температуру суспензии в ходе опыта поддерживают в пределах 50 — 55 С, Газо20 воздушная смесь после склянок Вульфа последовательно протягивается через склянки с "контрольными" растворами: раствор нитрата свинца (! !) и раствор йода. В процессе сорбции через определенные промежутки

25 времени контролируют содержание сероводорода и диоксида серы в газовоздушной смеси после склянок Вульфа и рассчитывают степень улавливания сероводорода и диоксида серы.

30 В табл.1 приведены данные по улавливанию сероводорода и диоксида серы в ходе процесса сорбции.

Поглотительную емкость суспензии хромэтного шлама рассчитывают для про35 должительности процесса сорбции 120 мин.

За зто время через суспензию хромэтного шлама пропущено 1,54 10 кг Н2Я и 2,26

10 кг ЯО2, причем достигнуто 100%-ное поглощение HzS и 98,9 / -ное $02. Следова40 тельно, массовое отношение шлама; Н2$ +

$02 составило 25,7 кг/кг ч.

Пример 3. 0,260 кг влажного хромэтного шлама аналогичного состава репульпируют в 4 10 м воды, получая 6 10 м

45 суспензии с Ж;Т = 1,54: 1 рН среды 12,6, с которой поступают аналогично примеру 2.

Температуру суспензии в процессе сорбции поддерживают 25 С, Изменение степени улавливания газов в процессе сорбции

50 представлено в табл.2, Массовое отношение шлам: Н2Я + SOz рассчитывают для продолжительности процесса 120 мин, Зэ это воемя через суспензии пропущено 1,54 10 кг Н2$ и 2,26 10

55 кг $02 при 100% -ной степени поглощения сероводорода и 98,6%-ного диоксида серы. Последнее составило 34,3 кг/кг ч.

Пример 4, 0,130 кг влажного хроматного шлама аналогичного состава репульпируют в 5 10 м воды, получая 6 10 м

1738313

Таблица 1

50

Далее поступают аналогично примерам 2 и

3. Температура суспензии 25ОС. Полученные результаты представлены в табл.3.

Поглотительную емкость хроматного шлама рассчитывают для продолжительности процесса 75 мин. За это время через суспензии хроматного шлама пропущено

1,8.10 кг $0г и 1,2 10 кг HzS, причем достигнуто близкое к 100 -ное улавливание HzS и 98,4-ное диоксида серы. Массовое отношение шлам: Нг$ + $0г при контактировании 21,7 кг/кг.ч.

Отработанную суспензию хроматного шлама, полученную в примерах 1 — 4 с рН среды 11,7 — 12 и содержанием 0,6-1,6 кг/м

NazS: 0,3 — 0,5 кг/м Маг$0з; 1,6 — 2,4 кгlм

Маг$гОз, фильтруют со средней скоростью фильтрации 3 — 3,2 м /м ч. Суспензия хроз г матного шлама или фильтрат после отделения осадка полностью или частичнО может быть использована для обезвреживания хроматного шлама, Оценивая результаты, полученные при реализации предлагаемого способа в лабораторных условиях (пример 1-4), можно обосновать выбор параметров процесса, а именно, Ж:Т л в пределах 1,5 — 3,5 и массовое отношение шлам: Нг$+ SOz в пределах

22 — 35 кг/кг ч.

Понижение Ж: Т» ниже нижнего предела приводит к получению густых, трудно барботируемых (перемешиваемых) суспензий, что затрудняет осуществление процесса (при осуществлении способа по примеру

3 наблюдалось уже оседание шлама на дно склянки. Повышение выше верхнего предела снижает степень улавливания газов (пример 4).

Массовое отношение шлам: HzS+ SOz в пределах 22 — 35 кг/кг.ч обеспечивает полноту очистки от сероводорода и достаточно эффективное (98,4 — 98,8 -ное) улавливание диоксида серы (примеры 2 — 4). Повышение его значительно выше верхнего предела (пример 1) технологически нецелесообраз5 но, так как поглотительная емкость хроматной суспенэии будет использоваться не полностью, Таким образом, предлагаемый способ позволяет достигнуть 100 -ной степени

10 улавливания сероводорода и 98,4-98,9%ной степени улавливания диоксида серы (согласно литературным данным эффективность очистки газов от диоксида серы составляет 95-98 ), 15 Одновременно с очисткой отходящих газов производства сернистого натрия от сероводорода и диоксида серы способ позволяет, используя в качестве сорбента отбросный шлам хроматного производства, 20 существенно снизить затраты на очистку газов, исключив расходование дефицитных продуктов, а также, возвращая отработанную суспензию шлама, содержащую серосодержащие восстановители, реализовать

25 так называемый безрегенерационный метод очистки газов, т.е. существенно упростить очистку газов.

Формула изобретения

30 Способ очистки газа от сероводорода и диоксида серы, включающий контактирование с хром (Vl)coäåðæàùèì сорбентом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса и снижения затрат на очистку га35 зов при достижении полноты их очистки, в качестве хром (Vl)-содержащего сорбента используют шлам хроматного производства в виде водной суспензии с Ж:Т 1,5-3,5:1, а при контактировании поддерживают массо40 вое отношение шлам: сероводород и диоксид серы 22 — 35 кг/кг ч.

1738313

Таблица 2

Степень лавливания, мас., че ез, мин

Газ

120

150

105

75

45

Таблица 3

15

25

35

Составитель Л.Беховер

Техред М,Моргентал Корректор С.Черни

Редактор А.Мотыль

Заказ 1951 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Сероводород иокси се ы

100

99,1

98,8

98,8

98,3

98,3

98,1

97,5