Способ очистки технологического газа от диоксида серы
Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для очистки отходящих технологических газов на предприятиях энергетической, металлургической и химической промышленности. Способ очистки технологического газа от двуокиси серы проводят путем абсорбции известковой суспензией, кристаллизации и удаления шлама. Газ перед абсорбцией охлаждают в испарительном режиме до точки росы водой. Воду подают из расчета 0,08-0,12 л/м3 газа. Температура воды на 10°С превышает температуру точки росы охлаждаемого газа. Абсорбцию газа осуществляют суспензией в виде капель, подаваемых перпендикулярно потоку газа. Данное изобретение позволяет снизить солевые отложения сульфатов и сульфитов кальция на стенках абсорбера, повысить степень очистки технологического газа от диоксида серы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для очистки отходящих технологических газов на предприятиях энергетической, металлургической и химической промышленности.
Известен способ очистки газа от диоксида серы суспензией известняка или извести с добавками карбоновой кислоты и сульфата марганца путем абсорбции, окисления, нейтрализации и фильтрации с выделением гипса. Абсорбция диоксида серы из газа проводится в противоточном режиме (Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. - Техника защиты окружающей среды, - М., Химия, 1989, с.77, рис.1-25).
Недостатком данного способа является применение дополнительных поглотителей, что усложняет технологию очистки отходящих (технологических) газов от диоксида серы и значительно увеличивает капитальные и текущие затраты на проведение процесса очистки.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является схема известнякового (известкового) метода. Данный способ включает абсорбцию газа в противоточном режиме известковой суспензией, кристаллизацию осажденного шлама и его последующий вывод (Гладкий А.В. Абсорбционные методы очистки газов от двуокиси серы. Обзорная информация - Промышленная и санитарная очистка газов. - М., ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1978, серия ХМ-14, с.3-7) - прототип.
Способ очистки газов от двуокиси (диоксида) серы по данной схеме является простым и доступным, однако он не обеспечивает высокой эффективности процесса очистки отходящих технологических газов от диоксида серы. Кроме того, при таком способе надежность эксплуатации установки невысока из-за загрязнения абсорбера солевыми отложениями: сульфатами и сульфитами кальция.
Задачей данного изобретения является усовершенствование известкового способа очистки газов от диоксида серы.
Технический результат, который будет достигнут от использования данного изобретения, заключается в повышении степени очистки газа от диоксида серы и повышении надежности эксплуатации установки по очистке газа.
Технический результат достигается тем, что в способе очистки технологического газа от диоксида серы путем абсорбции известковой суспензией, кристаллизации и удаления шлама, газ перед абсорбцией охлаждают в испарительном режиме до точки росы водой. Воду подают из расчета 0,08-0,12 л/м3 газа. Температура воды на 10°С превышает температуру точки росы охлаждаемого газа.
Абсорбцию газа осуществляют суспензией в виде капель, подаваемых перпендикулярно потоку газа.
Сущность изобретения заключается в повышении эффективности абсорбции диоксида серы из предварительно охлажденного и насыщенного парами воды технологического газа.
Экспериментально установлено, что охлаждение газа перед абсорбцией в испарительном режиме до точки росы водой, подаваемой в количестве 0,08-0,12 л/м3 газа с температурой (воды), на 10°С превышающей температуру точки росы охлаждаемого газа, позволяет достигнуть эффективность абсорбции диоксида серы до 95%. При этом на внутренней поверхности абсорбера не происходит отложения солей, т.к. при 100%-ной относительной влажности газа вода не испаряется из поглотительного солевого раствора влажных участков абсорбера. В результате этого не происходит пресыщения поглотительного раствора этих участков и, как следствие, исключается отложение солей на стенках абсорбера.
Установлено также, что наиболее рационально процесс абсорбции протекает при контактировании газового потока с каплями суспензии и воды, подаваемыми (летящими) перпендикулярно потоку газа, т.к. отсутствие столба жидкости и большая горизонтальная скорость обеспечивает малое гидравлическое сопротивление, высокие допустимые скорости газа, большую пропускную способность суспензии и воды и незначительное время пребывания капель суспензии и воды в зоне контакта. В результате чего повышается степень очистки газа от диоксида серы и повышается надежность эксплуатации установки.
Из анализа научно-технической и патентной литературы заявляемой совокупности признаков, обеспечивающих достижение данного технического результата, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии данного технического решения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Изобретение поясняется чертежом, где изображена схема установки очистки технологического газа.
Установка включает в себя многоступенчатый абсорбер 1, состоящий из пяти ступеней 2, 3, 4, 5, 6, кристаллизатор 7, узел вывода шлама 8, реактор для приготовления известковой суспензии 9, дробилки 10, мельницы 11 и классификатора сухого известняка (извести) 12.
Изобретение осуществляется следующими образом.
Пример 1. Газ агломерационного производства в количестве 290 тыс. нм3/ч с температурой 125°С, содержащий (г/нм3): диоксид серы -3,54, диоксид углерода - 46,0, кислород - 184, подают после пылеочистки в низ многоступенчатого (в данном случае 5-ступенчатого) колонного абсорбера 1. В верхнюю часть абсорбера подают предварительно приготовленную из известняка или извести известковую суспензию. Подаваемый технологический газ на первой 2 и второй 3 ступени абсорбера 1 контактирует с каплями воды, образующимися при диспергировании воды, подаваемой перпендикулярно движению потока газа. После прохождения этих стадий газ охлаждается до точки росы - 56°С. Затем газ поступает на следующие три ступени абсорбера 4, 5, 6, на которые перпендикулярно потоку газа подается известковая суспензия из кристаллизатора (циркуляционного сборника) 7. Известковую суспензию предварительно готовят из извести или известняка путем его измельчения в дробилке 10, откуда подают в шаровую мельницу 11 и классификатор 12. После классификации крупные частицы возвращают в шаровую мельницу 11, а мелкие частицы известняка или извести подают в реактор 9, в который одновременно добавляют воду, перемешивают и получают известковую суспензию, которая затем поступает в кристаллизатор 7.
Газ контактирует с каплями известковой суспензии, подаваемой перпендикулярно его потоку. Абсорбированный диоксид серы вступает в реакцию с известковой суспензией (Ca(ОН)2) и в виде сульфита или сульфата кальция вместе с отработанной известковой суспензией, которая со всех ступеней стекает в низ абсорбера 1, выводится из нижней части абсорбера 1 и поступает в кристаллизатор 7. Из последнего часть данного поглотительного раствора направляют в узел вывода шлама 8, где его фильтруют или центрифугируют. Отфильтрованный шлам удаляют, а фильтрат возвращают в реактор 9.
Очищенный от диоксида серы газ выводится из верхней части абсорбера. Примеры очистки других технологических газов аналогичны приведенному. Точка росы дымовых газов в зависимости от химического состава может меняться от 32 до 52°С, точка росы агломерационных газов составляет 40-46°С, а точка росы технологического газа с установок сжигания мусора - 39-48°С.
Свойства данного способа очистки технологических газов от диоксида серы приведены в таблице.
| Таблица | ||||||
| №№ п/п | Произво-дитель-ность установки по газу, тыс.нм3/ч | Удельный расход охлаждающей воды, л/м3 газа | Разницы между температурой воды и точкой росы охлаждаемого газа, °С | Степень очистки газа, % | Непрерывность работы установки, месяцы | Энер-гозат-раты, % |
| 1 | 290 | 0,06 | 10 | 76 | 6 | 61 |
| 2 | 290 | 0,08 | 10 | 94 | 13 | 82 |
| 3 | 290 | 0,10 | 10 | 95 | 14 | 100 |
| 4 | 290 | 0,12 | 10 | 95 | 14 | 126 |
| 5 | 290 | 0,14 | 10 | 95 | 14 | 158 |
| 6 | 290 | 0,10 | 8 | 92 | 11 | 100 |
| 7 | 290 | 0,10 | 12 | 93 | 14 | 100 |
| 8 прото-тип | 290 | - | - | 80 | 6 | 145 |
Как видно из таблицы, наиболее оптимальные показатели наблюдаются в примерах 2-4 с заявляемыми параметрами расхода воды. В примерах 1 и 5 с запредельными значениями наблюдается ухудшение показателей: в примере 1 недостаточная степень очистки газа от диоксида серы, а примере 5 - высокие энергозатраты.
В примерах 6 и 7 с запредельными значениями температуры воды (превышение температуры точки росы менее или более 10°С) ухудшается степень очистки газов.
По сравнению с прототипом (пример 8) заявляемый способ позволят увеличить степень очистки газов от диоксида серы в 1, 2 раза.
Данное изобретение позволяет резко снизить солевые отложения сульфатов и сульфитов кальция на стенках абсорбера. Степень очистки технологического газа от диоксида серы составляет 95%.
1. Способ очистки технологического газа от диоксида серы путем абсорбции известковой суспензией, кристаллизации и удаления шлама, отличающийся тем, что перед абсорбцией газ охлаждают в испарительном режиме до точки росы водой, подаваемой в количестве 0,08-0,12 л/м3 газа и с температурой, превышающей температуру точки росы охлаждаемого газа на 10°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что абсорбцию газа осуществляют суспензией в виде капель, подаваемых перпендикулярно потоку газа.
