Файл: Кузнецов И.Е. Защита атмосферного воздуха от загрязнения.pdf

Наибольшую сложность для очистки представляют от­ ходящие газы тепловых электростанций и агломерацион­ ные газы, содержащие ОД—0,3% S02 . Такие газы, как пра­ вило, содержат большое количество пыли и других приме­ сей, которые затрудняют избирательное извлечение S02 . Количество газов обычно составляет 3—5 млн. м3/час.

В этих случаях экономически целесообразно использо­ вать аммиачно-циклический, магнезитовый, известковый и каталитический методы.

Опытно-промышленная установка производительностью 200 тыс. м3/час, работавшая по аммиачно-циклическому способу, на одной из ТЭЦ находилась в эксплуатации с 1953 по 1963 г. и выдавала готовую продукцию в виде жид­ кого S02 . Степень очистки газа при начальной концентра­ ции S0 2 0,3 -н0,4% составляла 90—95%. В небольших ко­ личествах в этом процессе получались сульфат аммония и элементарная сера.

Магнезитовые способы очистки газов от S0 2 изучены и проверены на опытной сероулавливающей установке ме­ таллургического комбината применительно к очистке агло­

гается на S0 2 и MgO. Отходящие газы при обжиге содер­ жат до 8—10% S0 2 и используются для получения серной кислоты, a MgO возвращается в цикл поглощения S02 . Степень очистки газов по этому способу составляет 90— 95% с остаточным содержанием S0 2 0,03 -н0,06%.

Известковые способы изучены и проверены примени­ тельно к очистке дымовых газов электростанций при кон­ центрации. S0 2 0,1ч- 0,2% и агломерационных газов при концентрации SO2 ~0,l—1,0. Способы основаны на погло­ щении S0 2 суспензиями СаО или СаСОз. В результате ре­ акции c'S02 образуется пульпасодержащая С а С 0 3 и дру­ гие примеси, которые сбрасываются в отвал без исполь­ зования. Технологический процесс очистки по этому спосо­ бу отличается простотой и низкими по сравнению с други­ ми методами капиталовложениями. Недостатком известко­ вых методов является значительный расход извести и боль­ шое количество твердых отходов — пульпы, что требует ор­ ганизации специального отвального хозяйства.

В последнее время разработан и подвергается интенсив­ ному изучению и проверке озоно-каталитический метод очистки газов от S02 . Суть этого метода заключается в том, что двуокись серы подвергается окислению в присутствии

катализатора—двухвалентного марганца (сотые доли про­ цента). Промотором процесса окисления служит озон (ты­ сячные доли процента). Этот метод позволяет осуществить тонкую очистку газов от SO2. В ближайшее время этот ме­ тод будет испытан на некоторых сернокислотных производ­ ствах и при очистке дымовых газов электростанций.

В литературе приводится описание и сравнение техникоэкономических показателей наиболее перспективных сухих методов очистки газов от SO2. Так, фирма «Комбашн энджииирит» предлагает вместе с топливом подавать в печь некоторое количество пылевидного известняка. Образую­

371°С. Недостатком этого метода является образование в газах H2 S и других серосодержащих органических соеди­ нений. Кроме того, метод отличается большими капиталь­ ными и эксплуатационными затратами, связанными с ис­ пользованием дорогостоящих адсорбентов.

Метод «Пепелен» предусматривает'очистку газов от SOo путем каталитического окисления ее на ванадиевом ката­ лизаторе до S O 3 и последующего осаждения тумана серной кислоты в мокрых электрофильтрах. Метод проходит ис­ пытания на установке производительностью 2500 м3/час. Недостатком метода является трудность реализации раз­ бавленной серной кислоты и необходимость коррозийной

что отходящие газы сернокислотного производства, содер­ жащие SO2 и 02 , направляются во второй контактный ап­ парат с ванадиевым катализатором.

Вместо ванадиевых катализаторов предлагается исполь­ зовать окись или гидроокись железа, которые проявляют каталитическую активность при t = 500—600° С. Исследо-

вания, проведенные объединением химических заводов в Маннхейме, показали низкую активность железных ката­ лизаторов (до 70%)- Фирма «Стоун энд Уэбстер» разраба­ тывает способ поглощения S0 2 с помощью NaOH. Полу­ чающийся Na2 S04 регенерирует с образованием разбавлен­ ной серной кислоты, водорода и кислорода.

В Токийском технологическом институте разработаны методы очистки газов от S02 путем связывания двуокиси серы с газообразным аммиаком. Сущность этого ме­ тода состоит в том, что после окисления SO2 в SCh в газ добавляют газообразный аммиак. Образующиеся при этом кристаллы сульфата аммония выделяются из газов в цик­ лонах и электрофильтрах. Степень улавливания S02 со­ ставляет 95%.

Другой метод, разработанный фирмой «Мицубиси», предусматривает очистку газов от S0 2 с помощью марган­ цевых адсорбентов. Этот метод достаточно эффективен, од­ нако отличается сложностью и многостадийностыо.

В литературе описаны методы очистки газов от S02 , основанные на каталитической активности доломитовой пыли, вводимой в очищаемый газ при 600—1000° С (ФРГ); на взаимодействии со щелочной окисью алюминия (США); с помощью микротумана, содержащего активные вещества (Япония).

Несмотря на большое количество научно-исследователь­ ских работ, посвященных очистке газов от S02 , эта пробле­ ма до настоящего времени полностью не решена. Основная причина — дороговизна и дефицитность применяемых сор­ бентов и катализаторов, громоздкость аппаратуры и низкая рентабельность методов очистки. Особенно это относится к системам большой производительности.

Эффективность очистки отходящих газов от S02 может быть значительно повышена, если применять высокопроиз­ водительное оборудование и получать продукты, пользу­ ющиеся спросом в народном хозяйстве. Руководствуясь этими соображениями, мы провели исследования про­ цессов очистки отходящих газов от сернистого ангидрида с использованием новых типов абсорбционного оборудования и поглотителей.

Ниже приводится описание этих методов очистки газов от S02 , которые наряду с существующими могут найти при­ менение в различных отраслях промышленности.

Очистка отходящих газов от сернистого ангидрида в полых распылительных абсор­ берах

Очистка газов от сернистого ангидрида осуществляется в абсорбционных аппаратах с насадкой. Эти аппараты громоздки, часто засоряются, имеют боль­ шое гидравлическое сопротивление и низкие коэффициенты массопередачи.

Советскими и зарубежными исследователями в послед­ нее время проведено большое количество работ, показав­ ших, что интенсивность массообмена в значительной мере зависит от степени турбулизации потоков и поверхности массообмена в единице объема аппарата. В связи с этим разработана новая теория диффузионных процессов, со­ гласно которой передача массы и энергии определяется не только молекулярным обменом, зависящим от физических свойств взаимодействующих фаз, но и конвективным обме­ ном, зависящим от гидродинамической обстановки в аппа­ рате.

Таким образом, абсорбционный аппарат должен обес­ печивать развитую поверхность и высокие скорости взаимо­ действующих фаз. Учитывая необходимость переработки больших количеств малоконцентрированных газов, абсор­ бер должен обладать также большой производительностью, малыми габаритами и незначительным гидравлическим со­ противлением.

Этим требованиям в значительной мере отвечают полые распылительные абсорберы, обладающие к тому же рядом значительных преимуществ по сравнению с абсорберами других типов: они просты по конструкции, не засоряются при работе с загрязненными газами и жидкостями, имеют незначительное гидравлическое сопротивление, легки, не требуют громоздких фундаментов, поддаются автоматиза­ ции и могут быть изготовлены из любого конструкционного материала. Удаление из аппарата насадки упрощает их монтаж, ремонт и обслуживание.

Нами разработаны конструкции полых аппаратов и рас­ пылительных устройств, которые с большой эффективно­ стью применяются для очистки газов.

Исследования по очистке газов от сернистого ангидрида производились в полом аппарате с центробежным и фор­ суночным распылением жидкости. Газ, содержащий S02 , поступал в аппарат снизу, распылители устанавливались в верхней части аппарата. <В случае применения форсунок

их устанавливали в несколько ярусов по высоте аппарата. В качестве поглотителей в исследованиях были испытаны водные растворы Са(ОН) 2 , Ыа2СОз и NH4 OH.

С. целью выявления оптимальных технологических пара­ метров очистки изучали"влияние на скорость процесса ос­ новных физико-химических и гидродинамических пара­ метров.

Влияние скорости вращения распылителя. Эти исследо­ вания позволили установить, что увеличение скорости вра­ щения распылителя сопровождается более тонким диспер­

скорости газа приводит к некоторому увеличению турбулизации системы и, следовательно, увеличению конвектив­ ной диффузии. Однако ввиду возрастания абсолютного ко­ личества газа, проходящего через аппарат, уменьшается время контакта фаз, степень очистки газа. Установлено,

абсорберах высокие степени очистки газа достигаются при

ки газа при малых плотностях орошения объясняются тон­ ким диспергированием жидкости, приводящим к образова­ нию сплошной завесы, состоящей из мельчайших .капелек поглотительного раствора. При плотности орошения ниже 0,4 м3/м2-час доля участков неорошаемого объема возра-