Способ очистки дымовых газов от окислов серы


C25B1/22 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной
C25B1/16 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

 

Изобретение относится к способам химической очистки отработанных газов от окислов серы и может быть использовано в теплоэнергетике для очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок, а также в нефтегазоперерабатывающей промышленности при сжигании сероводорода в печах Клауса, черной и цветной металлургии, угольной и химической промышленности. Поставленная задача решается способом очистки дымовых газов от окислов серы, включающим смешивание с воздухом, нейтрализацию в абсорбционной камере путем контактирования с жидким абсорбентом, удаление очищенных дымовых газов и кислого раствора. Кислые газы нейтрализуют щелочным поглотительным раствором, а образовавшийся после нейтрализации водный раствор сульфат-сульфитной соли подвергают регенерации путем униполярной электрохимической обработки в диафрагменном электролизере с получением в анодной зоне серной кислоты, а в катодной зоне - щелочного поглотительного раствора, который направляют вновь в абсорбционную камеру для нейтрализации кислых газов. Поставленная задача решается также тем, что электрохимическую обработку ведут при удельном количестве электричества в пределах 3000-4500 Кл/л. Данный способ очистки дымовых газов обладает более высокой степенью нейтрализации вредных газовых выбросов и обеспечивает безреагентную утилизацию окислов серы и регенерацию абсорбента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к способам химической очистки отработанных газов от окислов серы и может быть использовано в теплоэнергетике для очистки и утилизации дымовых газов теплоэнергетических установок, а также в нефтегазоперерабатывающей промышленности при сжигании сероводорода в печах Клауса, черной и цветной металлургии, угольной и химической промышленности.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки дымовых газов от окислов серы, включающий смешивание с воздухом, нейтрализацию кислых газов в абсорбционной камере путем контактирования с жидким абсорбентом, удаления очищенных дымовых газов и кислого раствора (патент РФ №2161528, В 01 D 53/34, 1999 - прототип).

Этот способ имеет следующие недостатки: недостаточная технологическая эффективность очистки, использование в качестве абсорбента кислого конденсата с образованием азотной и серной кислоты приводит к быстрому разрушению технологического оборудования из-за высокой коррозионной агрессивности этих растворов.

Технической задачей изобретения является повышение экономической и технологической эффективности очистки, обеспечение цикличности процесса и безреагентной утилизации кислотных компонентов дымового газа с получением продукта, имеющего высокую народно-хозяйственную ценность, при одновременном повышении надежности и долговечности технологического оборудования.

Поставленная задача решается тем, что в способе очистки дымовых газов от окислов серы, включающем их смешивание с воздухом, нейтрализацию в абсорбционной камере путем контактирования с жидким абсорбентом, удаления очищенных дымовых газов и кислого раствора, согласно изобретению кислые газы нейтрализуют щелочным поглотительным раствором, а образовавшийся после нейтрализации водный раствор сульфат-сульфитной соли подвергают регенерации путем униполярной электрохимической обработки в диафрагменном электролизере с получением в анодной зоне серной кислоты, а в катодной зоне - щелочного поглотительного раствора, который направляют в абсорбционную камеру для нейтрализации кислых газов.

Поставленная задача решается также тем, что электрохимическую обработку ведут при удельном количестве электричества в пределах 3000-4500 Кл/л.

Технологический процесс очистки дымовых газов от диоксида серы проводится в трех взаимосвязанных, последовательных и непрерывных этапах:

- газовоздушное (частичное) окисление диоксида серы SO2 кислородом воздуха до триоксида серы SО3;

- нейтрализация окислов серы щелочным сорбентом с получением сульфат-сульфитной соли щелочного металла;

- регенерация поглотительного раствора путем униполярной электрохимической обработки с получением исходного сорбента, гидроксида щелочного металла и конверсии сернокислых соединений в серную кислоту.

Химизм технологического процесса очистки дымовых газов от диоксида серы (окисление, нейтрализация окислов серы и регенерация поглотительного раствора) представлен следующим образом:

1. Стадия предварительного газофазного окисления диоксида серы атмосферным кислородом

SO2+1/2O2 3

2.1. Стадия жидкофазного поглощения окислов серы щелочным поглотительным раствором (например, гидроксидом натрия)

2+2NaOH232О

3+2NaOH Na2SO42O

3.1. Стадия электрохимической регенерации поглотительного раствора и конверсии окислов серы в серную кислоту

2SO3+2Н2O+1/2O2 2NaOH+H2SO4

Na2SO4+2Н2O 2NaOH+H2SO4

Суммарная реакция технологического процесса очистки дымовых газов от диоксида серы с получением в качестве конечного продукта серной кислоты выражается уравнением

SO2+1/2O+Н2O H2SO4

Таким образом, в разработанной технологии утилизации сернистых газов процесс очистки дымовых газов проводится путем жидкофазного смешивания дымовых газов, содержащих окислы серы, с щелочным водным раствором, получаемым путем униполярной электрохимической обработки в катодной зоне диафрагменного электролизера при одновременном получении в анодной зоне серной кислоты в качестве конечного продукта процесса очистки.

Следовательно, при униполярной электрохимической обработке водного раствора сульфат-сульфитной натриевой соли в катодной зоне образуется исходный сорбент - гидроксид натрия (NaOH), а в анодной зоне конечный продукт утилизации окислов серы - серная кислота (H2SO4). В результате этих реакций происходит регенерация раствора электролита, т.е. поглотительного раствора, который подается снова в цикл на поглощение окислов серы. Получение гидроксидов щелочных металлов из сульфат-сульфитного раствора и его регенерация после нейтрализации окислов серы осуществляется одновременно в одном и том же аппарате, т.е. электроэнергия. затраченная на получение абсорбента, эквивалентно обеспечивает также и его регенерацию, что является новым техническим эффектом заявляемого способа.

Способ реализуется по схеме, которая представлена на чертеже.

Исходный дымовой газ, содержащий диоксид серы и подлежащий обработке, подают в смеситель 1, куда одновременно центробежным вентилятором 2 подают атмосферный воздух, где происходит их смешивание и образование газовоздушной смеси и, следовательно, частичная реакция окисления диоксида серы кислородом воздуха. Затем газовоздушная смесь поступает в абсорбер 3, куда одновременно центробежным насосом 4 подают поглотительный раствор - нейтрализатор окислов серы, где происходит поглощение и нейтрализация окислов серы щелочным сорбентом. Очищенный дымовой газ удаляется из верхнего отвода абсорбера 3 и выбрасывается в атмосферу. Отработанный поглотительный раствор (сульфат-сульфитный раствор) из абсорбера 3 поступает в диафрагменный электролизер 5, где происходит регенерация щелочного абсорбента в катодной камере и конверсия окислов серы в анодной зоне в серную кислоту. Отрегенерированный щелочной поглотительный раствор поступает в емкость 6 и возвращается с помощью центробежного насоса 4 в цикл на повторную нейтрализацию окислов серы в абсорбер 3, а раствор серной кислоты из анодной зоны диафрагменного электролизера 5 отправляют на дальнейшую подготовку (концентрирование).

Помимо полной нейтрализации окислов серы из отходящего газа, одним из важных вопросов в разработанной технологии является поддержание цикличности всего процесса очистки, следовательно, в процессе эксплуатации требуется максимальная регенерация отработанных сорбентов, восстановление состава поглотительного раствора.

Преимущества способа очистки дымовых газов от окислов серы путем униполярной электрохимической обработки перед известными щелочными методами очистки состоят в следующем. Отработанный в процессе очистки щелочной раствор не удаляется на дальнейшую подготовку, а подвергается регенерации, т.е. процесс очистки представляет собой основу для создания безотходного производства.

Использование униполярного электрохимического способа для получения абсорбента (щелочи) позволяет увеличить абсорбционную способность раствора по сравнению с раствором щелочей тех же концентраций, но полученных не электрохимическим путем.

Пример осуществления способа

Экспериментальная проверка работоспособности технологической схемы, а также выбор режимов электрохимической обработки поглотительного раствора (раствора электролита) в процессе очистки дымового газа от окислов серы были проведены при помощи стендовой установки.

В ходе экспериментальных исследований проводились замеры окислительно-восстановительного потенциала eh и водородного показателя рН.

Расход обрабатываемой газовоздушной смеси к поглотительному раствору установили в соотношении объемов 100:1. Давление в системе находилось в пределах 1,1-1,2 кгс/см2 при температуре около 25 С. Результаты анализов приведены в табл.1.

Как видно из табл.1, степень нейтрализации окислов серы в зависимости от исходной концентрации сульфат-сульфитной соли была разной и возрастала с увеличением концентрации соли.

Одновременно были проведены исследования по определению режимов электрохимической обработки сульфат-сульфитного водного раствора. Раствор электролита подвергали электрохимическому воздействию в различных режимах, при интенсивности воздействии, равном 300, 600, 1500, 4500, 3000, 9000, 13500 и 15000 Кл/л.

Увеличение удельного количества электричества достигается путем увеличения времени электрохимического воздействия при постоянном токе. Результаты анализов приведены в табл.2.

Из данных табл.2 видно, что при электрохимическом воздействии на поглотительный сульфат-сульфитный раствор при удельном количестве электричества q выше 3000 Кл/л рН католита увеличился почти до максимального значения выше 12,5 ед., a eh до значений ниже -900 мВ.

При электрохимическом воздействии на раствор в зоне анода (анолит) при удельном количества электричества q выше 3000 Кл/л значение рН анолита изменилось до минимальных значений ниже 1,5 ед., a eh до значений выше 1250 мВ.

Следовательно, наиболее экономичный режим обработки водного раствора сульфат-сульфита натрия находится в области q=3000-4500 Кл/л.

Таким образом, в результате проведенных электрохимических реакций в катодной зоне образуется исходный сорбент - гидроксид натрия (NaOH), а в анодной зоне конечный продукт - серная кислота (H24), т.е. одновременно происходит регенерация поглотительного раствора (раствора электролита) и утилизация окислов серы.

Разработанный технологический процесс очистки дымовых газов от окислов серы на основе новых, нетрадиционных технических решений в отличие от прототипа показал свою технологичность, цикличность и работоспособность, простоту в эксплуатации и управлении, надежность с точки зрения техники безопасности и экологических требований.

Формула изобретения

1. Способ очистки дымовых газов от окислов серы, включающий смешивание их с воздухом, нейтрализацию кислых газов в абсорбционной камере путем контактирования с жидким абсорбентом, удаление очищенных дымовых газов и кислого раствора, отличающийся тем, что кислые газы нейтрализуют щелочным поглотительным раствором, а образовавшийся после нейтрализации водный раствор сульфат сульфитной соли подвергают регенерации путем униполярной электрохимической обработки в диафрагменном электролизере с получением в анодной зоне серной кислоты, а в катодной зоне щелочного поглотительного раствора, который направляют в абсорбционную камеру для нейтрализации кислых газов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что электрохимическую обработку ведут при удельном количестве электричества в пределах 3000-4500 Кулон/л.

РИСУНКИРисунок 1



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к производству диоксида хлора, используемого, в частности, для обеззараживания при очистке питьевой и сточной воды

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения циклогексанола электрохимическим путем

Изобретение относится к золь-гель технологии получения сферогранулированных ионообменников и сорбентов на основе гидроксида и оксида циркония, а также катализаторов и порошков для плазменного напыления и получения высокотемпературной керамики на основе диоксида циркония

Изобретение относится к способу получения водорода, в частности ортоводорода и параводорода, и устройству для его осуществления

Изобретение относится к физико-химическим технологиям получения водорода и кислорода

Изобретение относится к физико-химическим технологиям, к технике получения водорода и кислорода, а также к области ядерной энергетики и может быть использовано для получения энергии, выделяющейся при реакциях синтеза, протекающих в реакторе
Изобретение относится к получению германийсодержащих материалов и касается разработки электрохимического способа получения высокочистого гидрида германия, пригодного к использованию в качестве источника германия в технологиях микроэлектроники

Изобретение относится к промышленным электролизерам
Изобретение относится к производству диоксида хлора, используемого, в частности, для обеззараживания при очистке питьевой и сточной воды

Изобретение относится к усовершенствованному способу получения циклогексанола электрохимическим путем

Изобретение относится к золь-гель технологии получения сферогранулированных ионообменников и сорбентов на основе гидроксида и оксида циркония, а также катализаторов и порошков для плазменного напыления и получения высокотемпературной керамики на основе диоксида циркония

Изобретение относится к способу получения водорода, в частности ортоводорода и параводорода, и устройству для его осуществления

Изобретение относится к физико-химическим технологиям получения водорода и кислорода

Изобретение относится к физико-химическим технологиям, к технике получения водорода и кислорода, а также к области ядерной энергетики и может быть использовано для получения энергии, выделяющейся при реакциях синтеза, протекающих в реакторе
Изобретение относится к получению германийсодержащих материалов и касается разработки электрохимического способа получения высокочистого гидрида германия, пригодного к использованию в качестве источника германия в технологиях микроэлектроники

Изобретение относится к промышленным электролизерам

Изобретение относится к способу получения аккумулирующего оксиды серы материала, который содержит магнийалюминатную шпинель и может применяться для удаления оксидов серы из кислородсодержащих отходящих газов в промышленных процессах
Наверх