АДСОРБЦИОННАЯ ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ
СЕРНИСТОГО АНГИДРИДА Сухие методы очистки газов от S02 твердыми поглотителями привлекают внимание исследователей и производственников своей простотой, компактностью оборудования относительно небольшой величиной капитальных затрат на их сооружение. Однако энергозатраты и эксплуатационные расходы при сухой очистке газов являются значительными. При сухих методах очистки в дымовую трубу выбрасываются нагретые газы (более чем до 100° С), в результате чего улучшается (по сравнению с мокрыми методами очистки) их рассеивание в атмосфере. В настоящем разделе рассмотрены адсорбционные методы очистки газов от S02, применение которых в агломерационном производстве в ряде случаев может оказаться целесообразным. В качестве поглотителей S02 можно применять угольные сорбенты, силикагели и синтетические смолы. Угольные сорбенты имеют очень развитую поверхность (до 1500 м2/г). На этой поверхности из дымовых газов при 40 - 150 °С адсорбируются кислород и пары воды. В этих условиях на поверхности пор угля происходит окисление S02 в S03, который взаимодействует с адсорбированной водой и образует серную кислоту. Она постепенно заполняет поры адсорбента и процесс очистки газа прекращается. Лучшим угольным сорбентом для очистки газов от S02 является каменноугольный адсорбционный кокс, полученный из предварительно окисленного воздухом каменного угля и сформированный прессованием. Для осуществления промышленного метода очистки газов от S02 насыщенный сорбент нужно регенерировать. Существуют три вида регенерации насыщенного сорбента: продувка сорбента инертным газом при 200 - 450 °С; промывка сорбента водой или водным раствором аммиака с получением разбавленной серной кислоты или раствора сульфата аммония; обработка сорбента восстановительным газом при 600 - 900 °С с образованием сероводорода, являющегося сырьем для получения чистой серы и серной кислоты. Тот или иной способ регенерации связан с местными условиями (наличием аммиачной воды, восстановительного газа, вторичных энергетических ресурсов). Силикагели по сравнению с угольными сорбентами, имеют более низкую поглотительную способность, что связано, по-видимому, с меньшей поверхностью пор (600 м2/г). Ряд исследователей считают, что силикагели перспективны для промышленной очистки небольших количеств газа от S02. Синтетические смолы имеют большую адсорбционную емкость, чем другие поглотители. Лучшими поглотителями S02 являются анионит ЭДЭ-10П и цеолит 5А. Их емкость составляет 18-20%. Отработанные аниониты регенерируют щелочными растворами. Очистка газов от S02 угольными адсорбентами в кипящем слое не требует предварительной глубокой очистки от пыли, что является существенным преимуществом этого метода. Однако зерна сорбента в кипящем слое изнашиваются, что приводит к дополнительному расходу сорбента. Схема этого процесса представлена на рис. 5.2. [9] 1 - бункер с сорбентом; 2 - затвор; 3 - многополочный адсорбер; 4 - циклон; 5 - приемный бункер; 6 - десорбер; 7 - подогреватель; 8 - газодувка; 9 - сито. Рисунок 5.2 - Схема очистки газов от S02 в кипящем слое сорбента Газ, подлежащий очистке, поступает в многополочный адсорбер кипящего слоя, проходит через дырчатые полки снизу вверх и поддерживает сорбент на полках в псевдосжиженном состоянии.
1 - труба Вентури; 2 - сепаратор влаги и пыли; 3 - абсорберы; 4 - сборник кислоты; 5 - циркуляционный насос. Рисунок 5.3 - Схема процесса «Лурги» очистки газов от S02. Сорбент в виде гранул угля поступает в адсорбер из бункера через питатель. Далее газ поступает в циклон, где он очищается от золы, которая свободно проходит с газом через адсорбер. Очищенный газ выбрасывается через дымовую трубу в атмосферу. Из адсорбера сорбент через приемный бункер и питатель самотеком попадает в десорбер, представляющий собой стальной цилиндр, обогреваемый снаружи. Температура сорбента в нем доводится до 400 -450 °С. В десорбере происходит выделение S02. Для лучшей десорбции адсорбер продувается током рециркулирующего газа, к которому подмешивается инертный газ или водяной пар. Для побуждения циркуляции установлена газодувка, а для нагрева инертного газа - подогреватель. S02 в смеси с инертным газом отводится к потребителю. Сорбент из десорбера попадает на сито, где отсеивается мелочь, появившаяся в результате механического износа зерен угля. Просев удаляется из системы, а крупные зерна идут на повторное использование в адсорбере. Рекомендуемый размер гранул сорбента 1,5 - 3,0 мм, соответствующая скорость газового потока 1,3 -1,5 м/с; содержание S02 в десорбированной газовой смеси 40 - 50%. При применении в качестве сорбента специальных углей для поглощения 1 т S02 нужно пропустить через адсорбер 5 - 6 т угля. Потери адсорбента зависят от скорости газа и прочности зерен. При очистке газа с содержанием 0,2% S02 и применением в качестве сорбента угля типа СКТД потери сорбента доходят до 40 кг на каждую тонну уловленного S02. Перспективы применения данного способа значительно повысятся при создании более дешевого и прочного сорбента. Применение формированных гранулированных сорбентов на основе каменноугольного кокса и полукокса может существенно повысить конкурентоспособность данного метода очистки газов от S02. Очистка газов в слое неподвижного сорбента разработана в нескольких вариантах. Известны процессы, предложенные фирмами «Лурги» и «Хитачи», а также процесс Штратмана. Принципиальная схема процесса «Лурги»[9] представлена на рис. 5.3. Загрязненный газ предварительно очищают от пыли в трубе Вентури и сепараторе. Затем его направляют на адсорбцию. Устанавливают два параллельно включенных адсорбера. Они работают
5.4 КАТАЛИТИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА ГАЗОВ Главным источником загрязнения атмосферы СО и SO2в энергетике являются газы, полученные при сжигание различных газов. Различными организациями проделана большая работа по разработке наиболее эффективных катализаторов и технологии процесса окисления СО. Однако задача каталитической очистки от СО осложняется наличием в газах S02 и пыли. При этом содержание пыли в очищенном газе до катализа с применением стационарного слоя не должно превышать 20 - 50 мг/м3. Такая глубокая очистка может быть получена лишь в электрофильтрах, тканевых фильтрах или трубах Вентури. В настоящее время имеется большое число катализаторов реакции окисления СО в СО2. Это оксиды металлов Fe2О3, CuO, Сr2О3, MnО2, V2О5 и другие, смеси этих оксидов, металлы платиновой группы, в частности палладий. Хорошие результаты дает промотированние окисных катализаторов металлами платиновой группы. Довольно подробно изучен марганцевокислый катализатор, Однако все окисные катализаторы насыщаются S02 со скоростью, зависящей от концентрации S02 в газах, температуры и вида катализатора. Самым устойчивым является катализатор из оксида хрома на γ-глиноземе; однако и его активность со временем падает в присутствии S02. Потеря катализаторами активности в присутствии в газах S02 объясняется образованием сульфатов. Катализаторы из оксидов металлов непригодны для окисления СО в СО2 в присутствии S02. Они являются, эффективными лишь для бессернистых газов или газов, предварительно очищенных от S02. Наиболее надежными катализаторами, которые длительное время могут работать в присутствии S02, являются катализаторы из металлов платиновой группы, в частности палладиевые. Они надежно работают при температуре выше 300оС. При больших содержаниях серы в газах целесообразно производить комплексную их очистку от СО и S02 окислением на катализаторах с последующей переработкой S03 в серную кислоту. Схема комплексной очистки газов от СО и S02 представлена на рис. 5.4. Запыленные газы очищаются от крупных фракций пыли в аппаратах циклонного типа и с содержанием ее около 1 - 2 г/м3 поступают в аппараты тонкой очистки сухим способом. В качестве аппаратов тонкой очистки можно применить электрофильтры или тканевые фильтры, которые обеспечивают более глубокую очистку от пыли (до 10 - 20 мг/м3) и являются в данном случае предпочтительными, так как полностью исключают засорение слоя катализатора.
1 - рукавный фильтр; 2 - контактный аппарат; 3 - холодильник-конденсатор; 4 - сборник серной кислоты; 5 - эксгаустер; 6 - дымовая труба. Рисунок 5.4 - Схема комплексной очистки газов от пыли, СО и S02 Очищенные от пыли газы поступают в контактный аппарат, где СО окисляется в СО2, aS02 в S03. Далее газы поступают в холодильник-конденсатор, охлаждаемый водой (или воздухом), где температура газов снижается и происходит конденсация серной кислоты, которая образуется из S03 и водяных паров. В установке такого типа можно получать H2S04 концентрацией до 80%. Серная кислота из конденсатора через гидрозатвор отводится в сборник, а очищенные от СО и S02 газы эксгаустером выбрасываются в дымовую трубу. Процесс очистки непрерывный, степень очистки от СО приближается к 100%, а от S02 к 90%.
1 - кожух; 2 - крышка; 3, 4 - кассеты с катализатором для окисления соответственно S02 в S03 и СО в СО2; 5 - трубчатый теплообменник; 6 - смесительная решетка; 7 - горелочное устройство; 8 - трубопровод для подачи дополнительного топлива. Рисунок 5.5 - Схема контактного аппарата для окисления СО и S02. Схема контактного аппарата конструкции Гидрогазоочистки представлена на рис. 5.5. Контактный аппарат представляет собой трубчатый теплообменник, внутри которого в полом цилиндре размещены две кассеты с катализаторами. Нижняя кассета заполнена палладиевым катализатором для окисления СО в СО2, верхняя кассета - катализатором из пятиокиси ванадия для окисления S02 в S03. Нагретые до 150° С агломерационные газы поступают в теплообменник контактного аппарата, где подогреваются теплом отходящих из аппарата газов. Если этого тепла окажется недостаточно, чтобы нагреть газы до температуры процесса окисления СО (300—350° С) и температуры окисления S02 (400—450°С), то нужно расходовать дополнительное тепло сжиганием топлива, например доменного газа. Дополнительное топливо подводится в нижнюю часть аппарата специальным горелочным устройством.
Популярное: Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Модели организации как закрытой, открытой, частично открытой системы: Закрытая система имеет жесткие фиксированные границы, ее действия относительно независимы... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (830)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |