Способ обработки отходящих газов химических процессов и устройство для его осуществления

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(54) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И УСТРОИСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ1. Способ обработки отходящих газов химических процессов, содержащих диоксид серы и другие нежелательные примеси, включающий контактировавие отходящего газа с морской водой с последующей ее аэрацней, отличающийхся тем, что перед контактированием с морской водой отходящий газ промывают водным кислым раствором с рН меньше 22. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве водного кислого раствора используют сточные воды производства алюминия из оксида алюминия и перед использованием к указанным сточным водам добавляют соляную кислоту.3. Способ по п.1, отличаюпшйся тем, что отработанный водный кислый раствор подвергают очистке. ч4. Устройство для обработки отходящих газов химических процессов, содержащих диоксид серы и другие нежелательные примеси, вклю ч-Ч чающие камеру для контакта отходящего гао за с морской водой и аэратор отработанной м морской воды, отличающийся тем, что оно Ф дополнительно содержит камеру для предвасо рительной прошивки отходящего газа водным кислым раствором, снабженную системой слива и системой добавления указанного раствора. 1 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что Щ обе камеры выполнены в виде одного блока.(71) Заявитель Хоговенс Гроеп Б.В. (ЫЬ)(72) Автор Йоханнес Грефкес (ЫЪ)(73) Патентообладатель Хоговенс Гроеп Б.В. (МЫ7. Устройство по п.4, отличающееся тем, что оно снабжено средствами для определения химического состава отходящего газа, соединенными с управляющими приборами системы добавления водного кислого раствора.Изобретение относится к способу и устройству для обработки отходящих газов, образующихся в ходе химических процессов. В первую Очередь, изобретение относится к обработке отходящих газов с целью удаления нежелательных составляющих, таких как диоксид серы.Известен способ очистки дымовых газов от оксидов серы и других примесей, в котором очищаемые газы сначала обеспыливают, затем орошают морской водой, после чего через морскую воду продувают воздух для окисления сульфита в сульфат.Соответствующее устройство для обработки отходшцих газов содержит камеру для контакта отходящего газа с морской водой и аэратор отработанной морской воды 1.Недостатком этого известного способа и устройства является то, что оборотная морская вода насыщена также и другими вредными составляющими отходящих газов. В ходе многих химических процессов эти сосгавляюгцие образуются и попадают в морскую воду в столь высокой концентрации, что отработанная морская вода не может быть возвращена в естественный водоем. В результате известный способ имеет ограниченные возможности применения.Целью настоящего изобретения является создание способа и устройства, при которых снижается насыщение и загрязнение щелочного раствора, т.е. морской воды.Другой целью настоящею изобретения является также создание способа и устройства, которые пригодны для использования в разнообразных химических процессах.Особенностью способа, являющегося предметом настоящего изобретения, является то, что перед обработкой морской водой отходящие газы подвергают предварительной очистке в контакте с кислым раствором с рН меньше 2,т.е. кислыми сточными водами производства алюминия из оксида алюминия. Перед использованием к сточным водам добавляют соляную кислоту. Отработанный кислый раствор подвергают очистке.При использовании в качестве щелочного раствора морской воды обычное значение рН до контакта с отходящими газами равно от 7,7 до 8,6.В результате двухстадийной очистки отходящих газов конечное значение рН на стадии применения щелочного раствора может оказаться выше, чем при способе одностадийной очистки. На полезность такого варианта указывает то, что реакция окисления диоксида серы из сульфита в сульфат идет лучше при более высоком значении рН. Более того, в таких условиях уменьшается выброс диоксида серы в атмосферу. Действительно, окисление дополнительно стимулируется более длительным контактом отходящих газов с двумя ви 10дами растворов по сравнению с контактом с одним видом раствора в известном способе.Необходимо. чтобы рН кислого раствора было ниже 2. например, 1,5. Преимущество такого значения заключается в том, что при низком рН в процессе предварительной огшсткгаг тяжелые мсталшя, такие как ншсель, хром и кальций, могут извлекаться из отходящих газов гораздо эффективней, чем при высоком значении рН. Если в качестве кислоты применяется солзшая кислота, металлы образуют хлориды металлов, которые легко извлекаются на стадии химической очистки воды в нисходящем потоке в форме, например, гидроксида металла.При реализации таким образом способа, являющегося предметом изобретения, щелочной раствор может сбрасываться в естественные водоемы при значительно меньшем содержании тяжелых металлов.Исследования показали, что способ, являющийся предметом настоящего изобретения, может быть экономически эффективно реализован при обработке отходящих газов с концентрацией диоксида серы, достигающей 1000 мг диоксида серы на 1 нормальный кубический метр отходящих газов.С другой стороны, изобретение предполагает устройство для удаления веществ из отходящих газов клинического процесса путем промывки отходящих газов щелочным раствором,состоящее из двух камер, одна из которых предназначена для контакта отходящих газов с кислым раствором, а дРУгая для контакта отходящих газов со щелочным раствором. В качестве примера камерой -для контакта отходящих газов с кислым раствором может служить предабсорбер. Предабсорбер может быть снабжен системой подвода жидкости для кислого раствора и устройством слива жидкости,соединенньш с системой очистки воды.В предабсорбере отходящие газы освобождаются от ряда нежелательных компонентов, таких как полициклические ароматические углеводороды, пыль и тяжелые металлы. В то же время отходящий газ захватывает водяные пары, так что снижается поступление воды в систему водоочистки. Извлечение тяжелых металлов может быть усовершенствовано в устройстве за счет применения устройств с добавлением кислоты в кислый раствор.Предпочтительный вариант устройства предусматривает наличие средств химического анализа отходящего газа, которые связаны с системой дозирования кислоты. В другом варианте реализации устройство снабжено приборами для химического анализа химического состава кислого раствора или сточных вод,применяемых в качестве кислого раствора, и эти приборы соединены системой управления с системой подачи кислотного компонента.В устройстве, являющемся предметом настоящего изобретения при удалении диоксида серы рН кислого раствора поддерживается на нужном уровне путем химического анализа отходящих газов и/ или кислого раствора и, наоснове результатов измерений. путем добавле ния кислотного компонента в кислый раствор до тех пор, пока не будет достигнуто нужное значение рН.Применеъше устройства, являющегося предметом настоящего изобретения, позволяет произВОДИТЬ ОЧИСГКУ ОТХОДЯЩИХ ГЭЗОБ В ДВЕ СТЗДШ путем проволоки водой, причем на каждой стадии устанавливается рН отработанной воды. Это дает несколько прет/гулкости в значительной степени удаляются тяжелые металлы из отходящих газов, повьшгается эффект окисленная диоксида серы, снижается риск выла-гения диоксида серы на стадии окисления, в значительной степени снижается риск резкого загрязнения морской воды, снижается риск гермецидного эффекта в сброшенной морской воде, что среди других причин связано с уменьшением подъема температуры сброшенной воды.Ниже следует описание изобретения только на примерах осуществления, проиллюстрированных прилагаемыми рисунками, на которыхНа рис.1 показана схема, по которой диоксид серы извлекается из двух потоков отходящих газов путем параллельного применения способа, являющегося предметом изобретения. На рис.1 элементы осуществления, имеющие одинаковые функции в каждом из двух потоКОВ, ОБОЗНЭЧБНЫ ОДИНЗКОВЬШИ номерами ПОЗИ ций с дополнительной буквой а или без нее.Два потока отходящих газов могут поступать, например, от двух установок для получения алюминия из оксида алюминия с помощью электролиза. Электролиз осуществляется в электролитических ваннах, в которые, среди всего прочего, загружают оксид алюминия и из которых выпускают жидкий алюминий. Газы, образующиеся в ходе процесса, отводятся от каждой электролитической ванны как отходъпцие газы. В дополнение к кислороду и азоту воздуха отходящие газы содержат также диоксид серы, диоксид углерода, монооксид углерода, фториды, тяжелые металлы, полициклические ароматические углеводороды и другие углеводорддды, а также большое количество пыли. Содержание диоксида серы обычно находится в пределах 10 О 400 мг/мз, при типичном значении 250 мг/мз.На рис.1 линия -1 обозначает поступление отходящих газов на очистку от фторидов, которые удаляются в процессе сухой очистки настадии 2. Отходящий газ проходит через трубу З к первой стадии очистки. на которой имеет место кислотная промывка водным раствором кислых стоков. Кислая сточная вода отводится по трубе 5 как отработанная сточная вода.При производстве алюминия из оксида ашомивия полученные сточные воды включают хлорированную воду из литейного алюминиевого производства, сточную воду из холодильников, фильтрационную воду с пола колодцев под электролитическими-ваннаъш и, возможно, дождевую воду, которая содержит тяжелые металлы. В этом варианте реализации изобретения эту воду используют в качестве кислого раствора для промывки газа.Отработанная сточная вода смешивается в смесительной ванне 6 с кислотой, т.е. НСЬ,поступающей из емкости 7. Добавление кислоты может иметь место на основе полученных путем измерений или иным образом сведений о химическом составе отработанной сточной воды и/Шш согласно химическому составу отходящего газа. Значение рН должно быть меньше 2, например 1,5.За первой стадией очистки 4 отработанная сточная вода стекает по трубе 8 в промежуточную ешюсть 9, из которой отходят две трубы,8 и 8 а. Промежуточная емкость соединена с установкой химической очистки воды 10.Прошедшие предварительную очистку отходящие газы после первой стадии очистки 4 поступают по трубе 11 в скруббер диоксида серы 12. Морская вода с первоначальным значением рН 8,0 поступает в скруббер диоксида серы 12 по трубе 13 через впускную систему 14. Очищенный отходящий газ покидает скруббер 12 через трубу 15, соединенную с дымовой трубой 16. Содержание диоксида серы в отходящем газе после очистки должно равняться 25 мг/мз, что вполне достижимо.Морская вода из скруббера диоксида серы при значении рН, равном, например, 6,2 (при первоначальном значении 8,0) поступает по трубе 17 на стадию окисления морской воды(аэратор) 19, где происходит окисление сульфита в морской воде воздухомдохггупающпмпо трубе 18. Прошедшая такую обработку мор ская вода сливается через трубу 20.Обнаружено, что реакция бикарбоната в морской воде с поглощенным диоксидом серы ВЕДЕТ К ОбРЗЗОВЕЪП/ЕЮ ДИОКПДЗ УГЛВРОДЗ, ПОКИдающего морскую воду и повышающего таким образом рН до первоначальной величины.На рис.2 показано устройство с одним потоком, являющееся предметом настоящего изобретения. Вариант реализации с двумя потоками, показанный на рис.1, находится в пределах объема изобретения.На рис.2 показана двухстадгпйная промывочная башня 21, снабженная впускным устрой 7ством 22 для подлежащего очистке отходящего газа. Труба 23 присоединена к емкости для хранения кислоты. На трубе 23 предусмотрен регулирующий клапан 24, который позволяет пропустить допустимое количество кислоты в зависимости от управляющего сигнала, передаваемого измерительным устройством, не показанным на рисунке, которое определяет химический состав отработанной сточной воды и/ или подлежащего очистке отходящего газа.Кислота из трубы 23 смешивается в трубе 25 с потоком отработанной сточной воды, КОторая идет по трубе 25. Труба 25 соединяется со спреерной системой 26 и первой, и нижней секций промывочной башни. Если пунше, то часть отработанной сточной воды можно рециркудшровать с помощью насоса 27. Отработанная сточная вода отводится из промывочной башни через трубу 28, чтобы поступить в систему химической очистки воды, не показанной на рисунке.Морская вода, которая является щелочной,протекает по- трубе 29 и разбрызгивается через форсунки 30 в один или более ярусов струй в верхней части промывочной башни. Стекающая сверху морская вода отводится по желобу 31, по трубе 32 в окислительную ванну-аэратор 33. К окислительной ванне 33 подсоединена труба 34 для воздуха, который продувается через окислителъную ванну диффузором. Отработанная морская вода спускается из окисдштегтьной ванны 33 с помоЕШЮ трубы 35 и насоса 36.Хотя здесь описано применение изобретения в процессе получетшя атоминия методом электролиза, изобретение применимо к другимпроцессам электролиза оксидов металлов с целью получения металла. Иным возможным вариантом использования изобретения является очистка отходящих газов аглофабрики, на которой производится подготовка железной руды в качестве шихты доменных печей.Кислая вода, или вода, которая должна использоваться в качестве кислой воды, может быть выбрана из разнообразных источников,например, питьевая вода, речная вода, талая вода или сточная вода. Сточные воды имеются в промышленности в разнообразных формах вода из холодильников, охлаждающая вода из процессов разливки, собранная дождевая вода. На первой стадии промывки желательно, чтобы значение рН воды равнялось 1,5. Этого достигают благодаря наличию кислотных примесей в отходящих газах или путем дополнительного добавления киспоты. Значение 1,5 позволяет добиться высокой растворимости металпических примесей.Когда предлагаемый способ применяют для удаления из отходящего газа диоксида серы при использовании в качестве щелочного раствора морской воды, он дает меньший термицидный эффект для сброшенной морской воды по сравнению с известным способом, в котором применяется только одна стадия. Уменьшение гермицидного эффекта связано, наряду с другимн причинами, с уменьшением повышения температуры воды, снижением концентрации тяжелых металлов, снижением поступления пьтли, повышением содержания кислорода и,что касается хаотических процессов, связанных с выделением фторидов, с меньшей коштентрацией фторидов.Государственное патентное ведомство Республики Беларусь.