Способ очистки газов цинкового производства

 

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности предназначено для утилизации газов цинкового производства в серную кислоту. Способ очистки сернистых газов цинкового производства включает мокрую очистку, осушку газов, после осушки для улавливания тумана серной кислоты газовый поток отклоняют на 90^o с помощью каплеотбойника, а каплеотбойник периодически орошают серной кислотой концентрацией 92,5-94%. Затем осуществляют конверсию сернистого ангидрида в серный ангидрид и регенерацию серного ангидрида в серную кислоту. Данный способ позволяет практически полностью удалять из газа твердые частицы, проводить очистку газов от тумана серной кислоты без значительного роста сопротивления системы, более чем в 5 раз увеличить срок эксплуатации оборудования, снизить содержания тумана серной кислоты до допустимой нормы. 2 табл., 1 ил.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано при утилизации газов цинкового производства в серную кислоту.

Известен способ производства серной кислоты из колчедана, в котором для улавливания тумана серной кислоты после процесса осушки газов устанавливаются полимерные фильтры, конструктивно представляющие собой сетки объемного плетения. (Васильев Б.Т., Отвагина М.И. Технология серной кислоты. - М.: Химия, 1985, стр. 195).

Однако такой способ очистки газов имеет существенный недостаток, не позволяет применить его в цинковом производстве. Газы цинкового производства содержат сульфаты цинка и сульфаты железа, которые, обладая большой силой поверхностного натяжения, не удаляются из каналов туманоуловителя вместе с каплями кислоты, в процессе эксплуатации постепенно забивают поры туманоуловителя. Это приводит к росту гидравлического сопротивления системы и сокращению ее пропускной способности.

Ближайшим к изобретению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) является способ очистки сернистых газов цинкового производства, включающий мокрую очистку газов, конверсию сернистого ангидрида, регенерацию серного ангидрида в серную кислоту (см. А.П.Снурников, Гидрометаллургия цинка - М.: Металлургия, 1981, с. 312-313).

Этот способ имеет существенный недостаток.

При поглощении паров серной кислоты в сушильной башне выделяется большое количество тепла, вследствие чего кислота нагревается и частично испаряется. Пары кислоты, смешиваясь с более холодным газом, поступающим на осушку, конденсируются с образованием тумана. Туман серной кислоты уносится газовым потоком и вызывает разрушение аппаратуры, расположенной по схеме после башни.

Цель изобретения - интенсификация процесса очистки газов от тумана серной кислоты и увеличение срока службы оборудования контактного отделения.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе для очистки газов от тумана серной кислоты устанавливается туманоуловитель, а для предварительной очистки газов от твердых частиц перед туманоуловителем устанавливается каплеотбойник, представляющий собой набор металлических пластин, которые отклоняют газовый поток на 90^o (см. чертеж).

Пластины каплеотбойника изготавливаются из нержавеющей стали, стойкой в концентрированной серной кислоте. В связи с тем, что поверхность пластин гладкая капли серной кислоты с твердыми включениями сульфатов цинка и железа за счет силы гравитации аккумулируются в стреловидных каналах каплеотбойника и затем стекают в обратном направлении газового потока. Для смыва "залипших" частиц предусмотрена периодическая подача в верхнюю камеру каплеотбойника (до туманоуловителя) через специальные форсунки серной кислоты концентрации 92,5 - 94%.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример.

Газ, образующийся в результате обжига цинковых концентратов и имеющий следующие характеристики: Количество - 40000 нм³/ч Температура - 250^oC Давление - 50 кгс/м² состав: Сернистый ангидрид - 11,8% Кислород - 8,4% Влага - 6,3% Пыль - 80 мг/нм³ в том числе:
Сульфат цинка - 34 мг/нм³
Сульфат железа - 9,2 мг/нм³
проходит мокрую очистку в промывных башнях и электрофильтрах, осушку в сушильной башне и затем подается в аппарат для очистки от тумана серной кислоты. Содержание тумана серной кислоты на входе в аппарат составило 150 мг/нм³. Аппарат представляет собой вертикально установленную стальную, футерованную кислотоупорным кирпичом емкость диаметром 2600 мм и высотой 7000 мм. В аппарате последовательно по ходу газа установлены каплеотбойник и туманоуловитель, представляющий собой нержавеющую сетку объемного плетения.

Между каплеотбойником и туманоуловителем помещены три форсунки, через которые периодически 1 раз в 8 часов в течение 1 минуты подавалась серная кислота концентрацией 92,5 - 94% в количестве 15 л/сек.

Во время эксплуатации проводились инструментальные замеры потери давления в аппарате и содержания тумана серной кислоты на выходе из аппарата.

Испытаны каплеотбойники с различным углом отклонения газового потока - 80, 90, 100^o.

В табл. 1 приведены сравнительные данные известного способа и предлагаемого с применением каплеотбойников с различным углом отклонения газового потока, в табл. 2 - данные известного способа и предлагаемого с применением для смыва с пластин каплеотбойника кислоты различной концентрации.

Газ после обжига цинковых концентратов в печах кипящего слоя и грубой очистки от пыли в сухих электрофильтрах, содержащий 10-12% SO₂, 9 - 13% O₂, до 6% H₂O, до 100 мг/нм³ пыли, проходит мокрую очистку последовательно в полой первой промывной башне, работающей в испарительном режиме и орошаемой 40%-ной серной кислотой: насадочной второй промывной башне, орошаемой 15%-ной кислотой, двух мокрых электрофильтрах ШМК-6,6 (1-я стадия); насадочной увлажнительной башне, орошаемой 5%-ной кислотой; двух мокрых электрофильтрах ШМК-6.6 (2-я стадия); осушку в сушильной башне, орошаемой 92,5-94%-ной серной кислотой. Затем газ с целью окончательной очистки от твердых сульфатов цинка и железа подается в каплеотбойник, периодически орошаемый 92,5-94%-ной серной кислотой, где отклоняется на 90^o; очищается от тумана серной кислоты в туманоуловителе; проходит через стадию конверсии сернистого ангидрида в серный ангидрид и, наконец, регенерации серного ангидрида в серную кислоту.

Изменение угла отклонения газового потока ухудшает процесс очистки: при меньшем угле происходит рост гидравлического сопротивления из-за забивания каналов каплеотбойника, при большем угле происходит рост сопротивления из-за "проскока" твердых частиц, которые забивают каналы туманоуловителя.

Оптимальной концентрацией серной кислоты для орошения каплеуловителя является концентрация 92,5-94%, при более низких концентрациях происходит рост гидравлического сопротивления из-за повторного образования сульфатов железа за счет коррозии металлических конструкций аппарата; при более высокой концентрации растет содержание тумана серной кислоты на выходе из-за роста парциального давления серной кислоты над пленкой стекаемой жидкости.

Предложенный способ испытан в промышленных условиях. Испытания показали, что указанный способ позволяет практически полностью удалять из газа твердые частицы и эксплуатация туманоуловителя протекает без значительного роста гидравлического сопротивления, длительное время не требуется регенерация туманоуловителя.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления предложенного способа.

Из приведенных данных видно, что наиболее приемлемой является конструкция каплеотбойника с отклонением газового потока на 90^o - при угле 80^o гидравлическое сопротивления за 15 дней выросло в 2,8 раза из-за забивания каналов каплеотбойника, содержание тумана возросло с 4,8 до 14,5 мг/нм³ при угле 100^o за тот же период выросло в 3 раза из-за "проскока" твердых частил, которые забивают каналы туманоуловителя, содержание тумана возросло с 5,0 до 18,5 мг/нм³.

Оптимальной концентрацией серной кислоты для орошения каплеотбойника является концентрация 92,5-94%, при концентрации 92% и ниже за 3 месяца эксплуатации гидравлическое сопротивление выросло примерно в 2 раза из-за повторного образования сульфатов железа за счет коррозии металлических конструкций аппарата, содержание тумана возросло с 5,0 до 14,8 мг/нм; при более высокой концентрации вдвое выросло содержание тумана серной кислоты на выходе из-за роста парциального давления серной кислоты над пленкой стекаемой жидкости.

При использовании известного способа очистки за 15 суток работы гидравлическое сопротивление выросло в 10 раз, так как забились каналы туманоуловителя, через 30 суток сопротивление возросло до 800 мм вод. ст. и система была остановлена для регенерации туманоуловителя, а содержание тумана возросло с 4,0 до 25,0 мг/нм³.

Использование изобретения позволяет стабильно проводить очистку газов от тумана серной кислоты без значительного роста сопротивления системы, более чем в 5 раз увеличить срок эксплуатации оборудования между остановками на его регенерацию, снизить содержание тумана серной кислоты до допустимой нормы (5 мг/нм³).

Формула изобретения

Способ очистки сернистых газов цинкового производства, включающий мокрую очистку, конверсию сернистого ангидрида, регенерацию серного ангидрида в серную кислоту, отличающийся тем, что после мокрой очистки проводят осушку газов, а после осушки для улавливания тумана серной кислоты газовый поток отклоняют на 90^o с помощью каплеотбойника, а каплеотбойник периодически орошают серной кислотой концентрации 92,5-94%.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3