Янв 17 2001

ЭФФЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ

Опубликовано в 16:14 в категории Экология города

ЭФФЕКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ

ПЫЛЕ-ГАЗООЧИСТКИ

Г.Г. Михайленко, С.Н. Космин, Д.В. Миронов

Одесский государственный политехнический университет

В ОГПУ на кафедре ТНВ группой пыле-газоочистки на протяжении более 10 лет ведутся разработки в области очистки отходящих промышленных газов от фтористых соединений, пыли и аммиака, а в последние годы и от диоксида серы. Создана новая распыливающая техника (высокопроизводительные цельнофакельные форсунки с двумя вводами (ФсДВ)), которой оснащаются полые распыливающие абсорбционные аппараты (ПРА). Опыт внедрения такой техники показал целесообразность и экономичность использования для создания скоростных ПРА, – действующих на предприятиях газоходов. В результате созданы и успешно работают такие аппараты на Винницком ПО «Химпром», – вертикального монтажа (ВПРА); на Крымском ПО «Титан», – как вертикального, так и горизонтального (ГПРА) монтажа, причем при создании ВПРА в цехе красных пигментов перевод на скоростной режим абсорбции осуществили [1, 2] установкой в действующих скрубберах специальных стаканов, оснащенных ФсДВ и колпаками в качестве брызгоулавливателей. Стаканами перекрыли часть сечения скрубберов, обеспечив работу ПРА при скоростях газа до 5 м/с. В результате на всех трех стадиях процесса получения красных пигментов выходные концентрации пыли снизились ниже уровня санитарных норм. Степень очистки составила h = 99,5 %, на стадии дегидратации, например, качество очистки улучшили в среднем более, чем в 60 раз. На этом же производстве в цехе аммофоса созданием ГПРА (использовали действующий газоход) снизили концентрацию аммиака до 15 мг/м3; в цехе фосфорной кислоты – выбросы фтора до 2 – 4 мг/м3, чем также обеспечили санитарные нормы. Созданные системы пыле-газоочистки эффективно работают и в настоящее время.

Для решения задач дальнейшего совершенствования созданных пыле-газоочистных систем и перевода их в режим высокоскоростной абсорбции, т.е. работы при wг вплоть до 8 – 9 м/с для процессов улавлива-

ния аммиака и диоксида серы провели комплекс теоретических исследований (на установке «в стекле») и исследований на модели ПРА.

Теоретические исследования на установке «в стекле» вели по стандартным методикам. Отличительной особенностью установки являлось то, что поглощение NH3 и SО2 в ней проводилось под разряжением, что позволило улучшить условия проведения работ и обеспечить их безопасность, сократив утечки NH3 и SО2 из системы.

При абсорбции аммиака в качестве абсорбентов использовали: воду, магнитную воду, растворы Na2CO3, (NH4)2SiF6 и H2SO4.

Вначале провели серию опытов для определения влияния входной концентрации газо-воздушной смеси (ГВС) на степень поглощения аммиака, при постоянных: скорости ГВС и температуре абсорбента, для названных поглотителей. Предварительно была установлена идентичность качества поглощения аммиака магнитной и обычной водой, а также не удовлетворительная степень абсорбции (h

Установлено, что с повышением входной концентрации ГВС, в пределах от 0,3 до 1,1 % об., степень поглощения (h) аммиака повышается для всех поглотителей. В области малых концентраций ГВС ( £ 0,4 % об.) более высокая h достигнута при использовании в качестве поглотителя 1%-го раствора H2SO4 (на 6 – 8 % больше по сравнению с водой и (NH4)2SiF6). По мере увеличения концентрации исходной ГВС эта разница уменьшается и в области  ³ 0,9 % об. эффективность поглощения 1 %-ми растворами H2SO4 и (NH4)2SiF6 становится одинаковой и достигает h = 97 %. Отметим, что в таких же условиях степень поглощения водой составила h = 94 %. Таким образом, в качестве рациональных поглотителей аммиака для области высоких концентраций можно использовать растворы как H2SO4, так и (NH4)2SiF6. Если в абсорбционном аппарате предусмотрена реализация раздельно как технологической, так и санитарной очистки, то для ведения технологической очистки можно рекомендовать и воду. В области низких концентраций ГВС рекомендуется использовать растворы H2SO4.

Изменения скорости ГВС в условиях эксперимента показали, что wг не влияет на качество поглощения NH3.

Влияние температуры абсорбента (в пределах от 20 °С до 90 °С) на степень поглощения, при работе поглотителя 10 мин., постоянных входной концентрации и скорости ГВС, изучили с уже отобранными абсорбентами (растворами H2SO4 и (NH4)2SiF6).

Эксперимент показал, что температура абсорбента не влияет на степень поглощения для обоих поглотителей. Поэтому, процесс поглощения аммиака можно с одинаковой эффективностью вести при различных температурах абсорбента, в интервале от 20 °С до 90 °С.

Влияние температуры на абсорбционную емкость 1 %-го раствора (NH4)2SiF6, при постоянных входной концентрации и скорости ГВС, проследили при двух различных температурах (20 °С и 50 °С).

При 20 °С 1%-ый раствор (NH4)2SiF6 работает в два раза дольше (80минут) нежели при 50 °С (40 минут). Это объясняется тем, что вначале, независимо от температуры, достигается максимальная степень очистки, характерная для данного сорбента. По мере нейтрализации сорбента начинает расти равновесная упругость аммиака над раствором сорбента, при этом при большей температуре она устанавливается быстрее, и, соответственно, время нормальной работы (до проскока) меньше. Таким образом, процесс поглощения аммиака лучше вести при температурах 20– 30 °С.

Последующими исследованиями (при t = 20 °С) определили абсорбционную емкость рациональных сорбентов: 1 %-ый раствор H2SO4 работает 120 мин., 1 %-ый раствор (NH4)2SiF6 – 80 мин.

Проведенные исследования поглощения аммиака растворами (NH4)2SiF6 с концентрацией от 1 до 5 % подтвердили их высокую эффективность (h = 95 – 96 %) при соответствующем увеличении абсорбционной емкости  вплоть до 330 мин. для 5 %-го раствора.

Таким образом, определены рациональные условия процесса поглощения аммиака.

Исследование процесса массопередачи в ПРА вели в одноярусной колонне диаметром D = 140 мм, оснащенной одной ФсДВ, обеспечивающей получение плотности орошения вплоть до L = 90 м/ч. Изменяли: wг – от 2 до 10 м/с, плотность орошения – от 25 до 70 м/ч, входные концентрации аммиака в аммиачно-воздушной смеси – от 0,1 до 3,0 г/м3. В качестве поглотителя использовали воду и однопроцентный раствор фосфорной кислоты. Второй ярус моделировали путем ввода в качестве входных концентраций газа выходные концентрации, полученные на первой ступени абсорбции.

По результатам обработки экспериментальных данных получены уравнения, погрешность которых не превышает 5 %:

Н2О 1 ярус: Изображение высылается по требованию. Для этого отправьте заявку на эл.ящик, указанный в контактах.

Н2О 2 ярус: Изображение высылается по требованию. Для этого отправьте заявку на эл.ящик, указанный в контактах.

Н3РО4 1 ярус: Изображение высылается по требованию. Для этого отправьте заявку на эл.ящик, указанный в контактах.

Н3РО4 2 ярус: Изображение высылается по требованию. Для этого отправьте заявку на эл.ящик, указанный в контактах.

По полученным данным выполнен расчет двухъярусного ПРА (на производительность Qг = 70000 м3/ч) для системы газоочистки выбросов от аммиака цеха фтористых солей Винницкого ПО «Химпром». В настоящее время по результатам расчета выполняется рабочий проект абсорбционной системы на названную производительность по газу.

При исследовании поглощения SО2 на установке «в стекле» в качестве сорбента использовали воду, раствор карбамида СО(NН2)2, раствор гидроксида кальция Са(ОН)2. Изменяли концентрации SО2 в газе, температуру поглотителя и wг. Поскольку при сжигании высокосернистых топлив в газовую фазу выделяется от 2,5 до 3,5 г/м3 SО2, исследованиями охватили область низких и высоких концентраций ГВС по SО2.

Установили, что максимальной сорбционной емкостью при t = 20°С обладает раствор Са(ОН)2 с массовой долей 0,25 %, при использовании которого ( = 1 г/м3) h » 100 % сохранялась постоянной в течение четырех часов работы. При максимальной входной концентрации  = 5г/м3 эффективное время работы сорбента (в течение которого h = 98,5 % сохранялась постоянной) составило t = 2,5 часа. Изменение температуры растворов Са(ОН)2 в пределах t = 20 – 90 °С практически не сказывается на процесс поглощения (h = 99,1 – 99,9 %). При поглощении SО2, тех же концентраций из ГВС водой и растворами карбамида при t = 20 °С в течение первого получаса работы средняя степень очистки составила 68 % для воды и h

На основе полученных данных при очистке сульфатсодержащих газов признано целесообразным использование растворов Са(ОН)2. Эти растворы одинаково эффективно очищают газы как с высокими ( = 3г/м3), так и с низкими ( = 0,2 – 0,4 г/м3) концентрациями SО2, что позволяет решать экологические задачи при сжигании в котлоагрегатах топлива любых видов.

Найденные таким образом рациональные условия применили при проведении исследований в одноярусной модели ПРА. Установили, что эффективность поглощения не зависит от входной концентрации SО2 в газе как при поглощении водой, так и растворами Са(ОН)2. Исследования показали, что ПРА могут быть применимы как для угольных (до 36гSО2/кг угля), так и для мазутных котлов (до 60 г SО2/кг топлива). Во всем исследованном диапазоне скоростей газа и  степень поглощения не изменяется и составляет h = 98,5 %, что позволяет эффективно вести очистку газов от SО2 в условиях скоростной абсорбции (вплоть до wг = 6 – 7м/с). По полученным данным в качестве рациональной можно рекомендовать L = 50 – 60 м/ч, работать при L > 65 м/ч нецелесообразно [3].

В установленной рабочей области скоростей газа (5,5 – 6,5 м/с) DР орошаемого ПРА не превышало 600 Па, практически отсутствовал унос орошаемого сорбента, – что свидетельствует о незначительных затратах энергии при промышленной реализации таких систем очистки.

Полученные результаты исследований процессов очистки газов от NН3 и SО2 на моделях ПРА показали высокую надежность и эффективность работы полых распыливающих аппаратов, в которых форсуночная техника работала без забивания при концентрациях сорбента вплоть до 300 г/л [4].

Таким образом, исследованная аппаратура является весьма перспективной для реализации процессов газоочистки от NН3 и SО2 и полученные результаты могут быть использованы для создания высокоскоростных эффективных абсорбционных систем.

Литература

1. Михайленко Г.Г. и др. //Тез. Докл. международной н.т. конф. «Экология химических производств» – Северодонецк, – 1994. – С. 169.

2. Михайленко Г.Г., Космин С.Н. Скоростная абсорбция аммиака. //Тр. ОГПУ, – 1998. Вып. 2 (6). – С. 201 –203.

3. Михайленко Г.Г., Миронов Д.В. Эффективные системы очистки газов от диоксида серы. //Журн. Хим. пром-сть. – Черкассы. – 1998, С. 30 – 32.

4. Михайленко Г.Г., Миронов Д.В. Разработка системы очистки газов от диоксида серы с утилизацией образующихся продуктов. //Экотехнологии и ресурсосбережение. – Киев. – 1998. – № 6. – С. 40 – 44.

Нет пока ответов

Комментарии закрыты.