Очистка газовых выбросов в черной металлургии
Курсовая работа
Очистка газовых выбросов в черной
металлургии
Содержание
ВВЕДЕНИЕ
. Литературный обзор
.1 Описание производства в черной металлургии
.1.1 Производство чугуна с использованием доменных процессов
.1.2 Производства железа в губчатых печах
.1.3 Производство стали с помощью мартеновского процесса
.1.4 Производство стали в конверторах
.2 Источники и выбросы черной металлургии
.3 Воздействие на окружающую среду и здоровье человека
. Методы очистки
.1 Абсорбция
.1.1 Очистка газов от диоксида серы N-этилпирролидоном
.1.2 Очистка от SO2 алюмо-сульфатным способом
.1.3 Поглощение оксида углерода медно-аммиачным раствором
.1.4 Очистка газов от диоксида серы известковой суспензией
.1.5 Очистка газов от оксидов серы и азота
.2 Адсорбция
.2.1 Способ очистки газов от диоксида серы марганцевым
концентратом
.3 Термокаталитическая очистка газовых выбросов
.3.1 Метод очистки газов от NO с использованием продуктов
термического разложения твердого карбамида
.3.2 Катализатор окисления оксида углерода
.3.3 Катализатор для очистки газа от оксидов азота и углерода
. Расчетная часть
.1 Технологическая схема
.2 Подбор и расчет оборудования
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Металлы относятся к числу наиболее распространенных материалов, которые
человек использует для обеспечения жизненных потребностей. В наши дни трудно
найти такую область производства, научно-технической деятельности человека или
просто его быта, где металлы не играли бы главенствующей роли, как
конструкционного материала [1].
Однако
интенсивное загрязнение атмосферы предприятиями металлургического комплекса
<https://www.google.ru/search?newwindow=1&rlz=1C1AVNG_enRU621RU622&es_sm=122&q=%D0%9E%D0%B4%D0%BD%D0%B0%D0%BA%D0%BE+%D0%B8%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%BD%D1%81%D0%B8%D0%B2%D0%BD%D0%BE%D0%B5+%D0%B7%D0%B0%D0%B3%D1%80%D1%8F%D0%B7%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5+%D0%B0%D1%82%D0%BC%D0%BE%D1%81%D1%84%D0%B5%D1%80%D1%8B+%D0%BC%D0%B5%D1%82%D0%B0%D0%BB%D0%BB%D1%83%D1%80%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D1%85&spell=1&sa=X&ei=uKxbVbCsOoT6ywOn1IDACQ&ved=0CBkQvwUoAA>
значительно сказывается не только на человеке, но и на гидросфере,
почвенно-растительном покрове, геологической среде. Поэтому охрана атмосферного
воздуха является наиболее приоритетной проблемой охраны окружающей среды в
черной металлургии [2].
На современном этапе для большинства промышленных предприятий очистка
вентиляционных выбросов от вредных веществ является одним из основных
мероприятий по защите воздушного бассейна. Благодаря очистке выбросов перед их
поступлением в атмосферу предотвращается загрязнение атмосферного воздуха [3].
Для эффективного процесса очистки воздуха необходимо проанализировать
воздействие предприятия, как единицы определенной отрасли. Изучение газового
состава выбросов, влияние на человека и окружающую среду позволяет подобрать
оптимальное оборудование и составить схему локальных газоочистных сооружений на
предприятии.
абсорбция
термокаталитическая очистка газы сталь
1. Литературный обзор
1.1 Описание производства в черной
металлургии
Методы производства железа и стали сводятся к следующей классификации
процессов в черной металлургии:
) Производство чугуна - доменный процесс, процесс в низкошахтной печи.
)Производство губчатого железа - процессы в шахтной печи, в печах
кипящего слоя, во вращающихся трубчатых печах.
) Производство стали (периодические процессы) - мартеновский процесс,
конверторный процесс.
) Производство стали (непрерывные процессы) - методы: каскадный,
окислительная плавка в желобковой печи [4].
1.1.1 Производство чугуна с
использованием доменных процессов
Чугун - сплав железа и углерода с сопутствующими элементами (содержание
углерода более 2,14 %). Для выплавки чугуна в доменных печах используют
железные руды, топливо, флюсы. Подготовка руд к доменной плавке осуществляется
для повышения производительности доменной печи, снижения расхода кокса и
улучшения качества чугуна. Метод подготовки зависит от качества руды.
Дробление и сортировка руд по крупности служат для получения кусков
оптимальной величины, осуществляются с помощью дробилок и классификаторов.
Обогащение руды основано на различии физических свойств минералов,
входящих в ее состав:
а) промывка - отделение плотных составляющих от пустой рыхлой породы;
б) гравитация (отсадка) - отделение руды от пустой породы при пропускании
струи воды через дно вибрирующего сита: пустая порода вытесняется в верхний
слой и уносится водой, а рудные минералы опускаются;
в) магнитная сепарация - измельчённую руду подвергают действию магнита,
притягивающего железосодержащие минералы и отделяющего их от пустой породы.
Окусковывание производят для переработки концентратов в кусковые
материалы необходимых размеров. Применяют два способа окусковывания:
агломерацию и окатывание.
Чугун выплавляют в печах шахтного типа - доменных печах.
Сущность процесса получения чугуна в доменных печах заключается в
восстановлении оксидов железа, входящих в состав руды оксидом углерода,
водородом и твердым углеродом, выделяющимся при сгорании топлива.
При выплавке чугуна решаются задачи:
) Восстановление железа из окислов руды, науглероживание его и удаление в
виде жидкого чугуна определённого химического состава.
) Оплавление пустой породы руды, образование шлака, растворение в нём
золы кокса и удаление его из печи.
Восстановление железа происходит по мере продвижения шихты вниз по шахте
и повышения температуры от высшего оксида к низшему, в несколько стадий:
Восстановителями окcидов железа являются твердый углерод, оксид углерода
и водород.
При температуре 1000…1100 0C восстановленное из руды твёрдое
железо, взаимодействуя с оксидом углерода, коксом и сажистым углеродом,
интенсивно растворяет углерод. При насыщении углеродом температура плавления
понижается и на уровне распара и заплечиков железо расплавляется (при
температуре около 1300 0С).
Капли железоуглеродистого сплава, протекая по кускам кокса, дополнительно
насыщаются углеродом (до 4%), марганцем, кремнием, фосфором, которые при
температуре 1200 0C восстанавливаются из руды, и серой, содержащейся
в коксе.
В нижней части доменной печи образуется шлак в результате сплавления
окислов пустой породы руды, флюсов и золы топлива.
Шлак образуется постепенно, его состав меняется по мере стекания в горн,
где он скапливается на поверхности жидкого чугуна, благодаря меньшей плотности.
Состав шлака зависит от состава применяемых шихтовых материалов и выплавляемого
чугуна.
Чугун выпускают из печи каждые 3-4 часа через чугунную летку, а шлак -
каждые 1-1,5 часа через шлаковую летку.
Летку открывают бурильной машиной, затем закрывают огнеупорной массой.
Сливают чугун и шлак в чугуновозные ковши и шлаковозные чаши.
Чугун поступает в кислородно-конвертерные или мартеновские цехи, или
разливается в изложницы разливочной машиной, где он затвердевает в виде
чушек-слитков массой 45 кг [5].
1.1.2 Производства железа в губчатых
печах
Губчатым
железом <http://www.markmet.ru/slovar/zhelezo-fe> называют продукт,
который получают в результате восстановления
<http://www.markmet.ru/slovar/vosstanovlenie> железорудного материала
<http://www.markmet.ru/slovar/materialy> без его плавления
<http://www.markmet.ru/slovar/plavlenie> при температуре
<http://www.markmet.ru/slovar/temperatura> менее 1000-12000С.
В зависимости от вида исходного сырья <http://www.markmet.ru/slovar/syre>
губчатое железо <http://www.markmet.ru/slovar/zhelezo-fe> представляет
собой пористые куски восстановленной руды (редко агломерата) или окатыши, а в
некоторых случаях - металлический порошок. Поскольку при восстановлении
<http://www.markmet.ru/slovar/vosstanovlenie> объемные
<http://www.markmet.ru/slovar/obem> изменения материала
<http://www.markmet.ru/slovar/materialy> сравнительно невелики, плотность
<http://www.markmet.ru/slovar/plotnost> губчатого железа меньше плотности
<http://www.markmet.ru/slovar/plotnost> сырья <http://www.markmet.ru/slovar/syre>,
а пористость <http://www.markmet.ru/slovar/poristost> велика. Обычно
кажущаяся плотность <http://www.markmet.ru/slovar/plotnost> кускового
губчатого железа 2-4 г/см3, а пористость
<http://www.markmet.ru/slovar/poristost> 50-80%.
Химический
состав <http://www.markmet.ru/slovar/sostav> губчатого железа
определяется в основном составом <http://www.markmet.ru/slovar/sostav>
сырья. По сравнению с ломом оно значительно чище по содержанию примесей цветных
<http://www.markmet.ru/slovar/tsvet-okraska-mineralov> металлов.
Содержание пустой породы <http://www.markmet.ru/slovar/poroda> в нем
выше, чем в исходной руде, пропорционально степени
<http://www.markmet.ru/slovar/stepen> восстановления. Обычно сырьем
<http://www.markmet.ru/slovar/syre> служат богатые руды или концентраты,
поэтому губчатое железо <http://www.markmet.ru/slovar/zhelezo-fe> не
подвергают дополнительной очистке,
<http://www.markmet.ru/slovar/ochistka> и оно содержит все примеси
<http://www.markmet.ru/slovar/primesi> пустой породы <http://www.markmet.ru/slovar/poroda>
сырья. При получении губчатого железа из бедного сырья
<http://www.markmet.ru/slovar/syre> его подвергают обогащению магнитной
<http://www.markmet.ru/slovar/magnit> сепарацией.
Губчатое
железо <http://www.markmet.ru/slovar/zhelezo-fe> используют для плавки
<http://www.markmet.ru/slovar/plav> стали
<http://www.markmet.ru/slovar/stal> (главным образом в электропечах),
цементации <http://www.markmet.ru/slovar/tsementatsiya> меди (осаждения
ее из сернокислых растворов) и получения железного порошка.
При получении губчатого железа добытую руду обогащают и получают окатыши.
Окатыши из бункера по грохоту поступают в короб шихтозавалочной машины и оттуда
в шахтную печь, работающую по принципу противотока. Просыпь от окатышей
попадает в бункер с брикетировочным прессом и в виде окатышей вновь поступает
на грохот . Для восстановления железа из окатышей в печь по трубопроводу
подают смесь природного и доменного газов, подвергнутую в установке конверсии,
в результате которой смесь разлагается на водород H2 и оксид
углерода CO. В восстановительной зоне печи создается температура 1000-1100 0C,
при которой H2 и CO восстанавливают железную руду в окатышах до
твёрдого губчатого железа. Содержание железа в окатышах достигает 90-95%. Для
охлаждения железных окатышей по трубопроводу в зону охлаждения печи подают
воздух. Охлаждённые окатыши выдаются на конвейер и поступают на выплавку стали
в электропечах [6].
Сущность мартеновского процесса заключается в ведении плавки на поду
отражательной печи, оборудованной регенераторами для предварительного подогрева
воздуха и газообразного топлива.
В мартеновскую печь загружают шихту, состоящую из чугуна, скрапа,
металлического лома и др. Шихта нагревается под действием тепла от сжигаемого
топлива и постепенно плавится. После заливки чугуна плавление твердой
металлической части шихты резко ускоряется. Одновременно с прогревом шихты
начинается окисление примесей. К концу расплавления шихты почти полностью
окисляется кремний, более половины марганца, почти третья часть фосфора и
частично углерод. Окисление примесей происходит по тем же реакциям, что и при
конверторном процессе. Известняк переводит в шлак фосфор и серу.
После расплавления шихты начинается доводка стали до
необходимого химического состава. Готовность плавки определяют взятием пробы и
ее экспресс-анализом. После этого проводится раскисление и выпуск стали в
ковши, из которых ее разливают в слитки.
Продолжительность плавки стали в мартеновской печи
составляет 8…16 ч. Печь работает непрерывно. Длительность функционирования печи
в основном зависит от стойкости ее свода. Средняя стойкость динасового свода
200…350 плавок, магнезитового - 300-1000 плавок. Расход металлошихты на 1 т
годных слитков составляет 1100-1200 кг [7].
1.1.4 Производство стали в
конверторах
Кислородно-конвертерный процесс - выплавка стали из жидкого чугуна в
конвертере с основной футеровкой и продувкой кислородом через водоохлаждаемую
фурму.
Перед плавкой конвертер наклоняют, с помощью завалочных
машин загружают скрап, заливают чугун при температуре 1250-1400 0C.
По окончании заливки чугуна подают дутье и конвертер устанавливают в
вертикальное положение. Начинается процесс окисления примесей чугуна. В течение
периода шлакообразования интенсивно окисляются примеси, имеющие наибольшее
химическое сродство к кислороду: Si, Mn и в какой-то мере Fe. Образующийся шлак содержит SiO2, MnO, FeO. Вследствие относительно низких
температур первого периода углерод почти не окисляется. Поскольку общая масса жидкого
металла в результате окисления Si, Mn и Fe уменьшается, относительное содержание углерода в ванне может
немного увеличиться.
При окислении Mn, Fe, и особенно Si, температура ванны резко возрастает
(до 1600-1650 °С) и начинается период кипения, во время которого окисляется
углерод. Начало второго периода может быть достаточно точно зафиксировано
визуально: как только начинает окисляться углерод, из ванны выделяется большое
количество образующегося СО.
При высокой температуре металла и шлака процесс окисления
углерода протекает очень интенсивно: углерод окисляется не только кислородом
дутья, но частично и кислородом, содержащимся в оксидах железа шлака.
Подачу кислорода заканчивают, когда содержание углерода в металле
соответствует заданному. После этого конвертер поворачивают и выпускают сталь в
ковш, где раскисляют осаждающим методом ферромарганцем, ферросилицием и
алюминием, затем сливают шлак.
В кислородных конвертерах выплавляют стали с различным содержанием
углерода, кипящие и спокойные, а также низколегированные стали. Легирующие
элементы в расплавленном виде вводят в ковш перед выпуском в него стали. Плавка
в конвертерах вместимостью 130-300 т заканчивается через 25-30 минут [8].
1.2
Источники и выбросы черной металлургии
Все известные технологические процессы, производства
чугуна, стали и их последующего передела сопровождаются образованием больших
количество отходов в виде вредных газов и пыли, шлаков, шламов, сточных вод,
содержащих различные химические компоненты, скрапа, окалины, боя огнеупоров,
мусора и других выбросов, которые загрязняют атмосферу, воду и поверхность
земли. Все металлургические переделы являются источниками загрязнения пылью,
оксидами углерода и серы (таблица 1).
Таблица 1 Газовые выбросы (до очистки) металлургического производства
Составляющие выбросов
|
Агломерационное производство, кг/т агломерата
|
Доменное производство, кг/т чугуна
|
Сталеплавильное производство, кг/т стали
|
Прокатное производство
|
Пыль
|
20-25
|
100-106
|
13-32
|
0,1-0,2 кг/т проката
|
Оксид углерода
|
20-50
|
600-605
|
0,4-0,6
|
0,7 т/м поверхности металла
|
Оксиды серы
|
3-25
|
0,2-0,3
|
0,4-35
|
0,4 т/м поверхности металла
|
Оксиды азота
|
|
|
0,3-3,0
|
0,5 т/м поверхности металла
|
Сероводород
|
|
10-60
|
|
|
Аэрозоли травильных растворов
|
|
|
|
в травильных отделениях
|
Пары эмульсии
|
|
|
|
при металлообработке
|
Современное металлургическое предприятие является сложным
производственным комплексом, включающим самые разнообразные цехи, а иногда
отдельные заводы, которые в значительной степени ухудшают состояние ОС.
Основными источниками загрязнения атмосферы выбросами металлургических
предприятий являются коксохимическое, агломерационное, доменное, ферросплавное
и сталеплавильное производства. Коксохимическое производство загрязняет
атмосферу окислами углерода и серы. На 1 т перерабатываемого угля выделяется
около 0,75 кг SO2 и по 0,03 кг различных углеводородов и аммиака.
Кроме газов, коксохимическое производство выделяет в атмосферу большое
количество пыли. Имеются данные, что при производстве кокса на 1 т
перерабатываемого угля выделяется около 3 кг угольной пыли. Также большое
количество пыли выделяется при разгрузке и перегрузке угля, в среднем 0,005% от
массы угля.
На аглофабриках источниками загрязнения воздуха являются аглоленты,
барабанные и чашевые охладители агломерата, обжиговые печи, узлы пересыпки и
сортировки агломерата и других компонентов шихты. Количество агломерационных
газов 2,5-4,0 тыс. м3/т полученного агломерата с содержанием в них
пыли от 5 до 10 г/м3 В состав газов входят оксиды серы и углерода, а
пыль содержит железо и его оксиды, оксиды марганца, магния,
фосфора, кремния, кальция, иногда частицы титана, меди, свинца.
Доменное производство характеризуется образованием большого количества
доменного газа (≈ 2-4 тыс. м3/т чугуна). Этот газ содержит
оксиды углерода и серы, водород, азот, некоторые другие газы и большое
количество колошниковой пыли (до 150 кг/т чугуна). Пыль содержит окислы железа,
кремния, марганца, кальция, магния, частицы шихтовых материалов.
Основные источники загрязнения воздуха при производстве ферросплавов -
электродуговые печи. Выбросы этих печей состоят из нетоксичной и токсичной пыли
(окислы железа, меди, цинка, свинца, хрома, кремния, газы). В зависимости от
вида выплавляемого сплава и мощности печей суммарное количество пыли,
образующейся в результате технологических процессов, может составлять сотни
тонн в сутки. При этом Cr+6 и пыль обнаруживают на расстоянии до 3
км от источника загрязнения. Заводы, выплавляющие ферросилиций, загрязняют
атмосферный воздух в радиусе 2-3 км мельчайшими частицами SiO2,
наибольшее содержание которых наблюдается на расстоянии около 0,5 км от
предприятия [9].
1.3 Воздействие на окружающую среду и
здоровье человека
Наиболее угрожающие последствия загрязнение атмосферы вызванные
деятельностью металлургических предприятий, являются оксид углерода, диоксид
серы, оксиды азота, пыль. Отрицательные последствия эмиссии соединений серы и
азота выражается в первую очередь в возникновении таких негативных явлений как
смог и кислотные осадки.
Смог представляет собой смесь тумана и дыма, наполненного опасными для
живых организмов веществами. Смог может полностью обволакивать город на
несколько дней. Различают влажный, фотохимический и ледяной смоги.
Смог в виде густого ядовитого тумана, который образуется в осенне-зимнее
время, называют смогом лондонского типа. Его основой является сернистый
ангидрит, содержание SO2
в котором в
несколько раз превышает ПДК [9,10].
Другой вид смога - фотохимический туман. Основные компоненты -
фотооксиданты, оксиды азота, угарный и углекислый газы, альдегиды, кетоны,
фенолы, метанол и т.п. Он образуется в теплое время года в воздухе, сильно
загрязненном промышленными газами, в результате из разолжения под действием
солнечного излучения.
Смог ледяной - это состояние газообразных загрязнителей, пылевых частиц и
кристалликов льда, возникающих при замерзании тумана.
Кислотные осадки - это осадки, выпадающие в виде дождя и снега со
значением pH 5,5-5,6.Это связано с присутствием в
атмосфере диоксидов углерода, серы и азота, поступающих из антропогенных
источников.
Диоксид серы в большом количестве образуется при сжигании органического
топлива в металлургической промышленности. Среднее время жизни SO2 составляет четверо суток, а затем происходит
окисление в SO3. Соединяясь с парами воды, присутствующими в воздухе
триоксид серы образует серную кислоту. Таким же образом происходит образование
азотной кислоты.
Кислотные осадки ускоряют процессы коррозии в городах, разрушают
памятники и сооружения из мрамора и известняка. При действии на почвы кислотные
осадки вызывают закисление и нарушают естественные круговороты веществ, а также
биологическое равновесие. Кроме того они выщелачивают из почвы тяжелые металлы,
превращая их в растворимые формы, хорошо усваиваемые растениями. Далее по
трофическим цепям они поступают в организм человека и накапливаются, разрушая
различные органы и нарушая метаболические реакции в организме.
Кислотные осадки представляют для человека серьезную опасность, так как
могут вызывать раздражение слизистых оболочек дыхательных путей, глаз, а при
больших концентрациях - удушье и смерть. Особенно опасен диоксид серы, когда он
осаждается на пылинках и в этом виде проникает глубоко в дыхательные пути [11].
Пыль, содержащая диоксид кремния (SiO2), вызывает тяжелое заболевание легких - силикоз. Оксиды
азота раздражают, а в тяжелых случаях и разъедают слизистые оболочки, например,
глаз, легких, участвуют в образовании ядовитых туманов и т. д. Особенно опасны
они, если содержатся в загрязненном воздухе совместно с диоксидом серы и
другими токсичными соединениями. В этих случаях даже при малых концентрациях
загрязняющих веществ возникает эффект синергизма, т. е. усиление токсичности
всей газообразной смеси [12].
Широко известно действие на человеческий организм оксида углерода
(угарного газа). При остром отравлении появляются общая слабость,
головокружение, тошнота, сонливость, потеря сознания, возможен летальный исход
(даже спустя 3-7 дней). Однако из-за низкой концентрации СО в атмосферном
воздухе он, как правило, не вызывает массовых отравлений, хотя и очень опасен
для лиц, страдающих анемией и сердечно-сосудистыми заболеваниями.
Среди взвешенных твердых частиц наиболее опасны частицы размером менее 5
мкм, которые способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах
легких, засорять слизистые оболочки [13].
2. Методы очистки
2.1 Абсорбция
Абсорбция - поглощение газов или паров из газовых или парогазовых смесей
жидкими поглотителями, называемыми абсорбентами. Возможность осуществления
процесса абсорбции основывается на растворимости газов в жидкостях. Поглощение
газа может происходить либо за счет его растворения в абсорбенте, либо в
результате его химического взаимодействия с абсорбентом. В первом случае
процесс называют физической абсорбцией, а во втором случае - хемосорбцией.
Абсорбентами служат индивидуальные жидкости или растворы активного компонента в
жидком растворителе. Во всех случаях к абсорбентам предъявляют ряд требований,
среди которых наиболее существенными являются: высокая абсорбционная
способность, селективность, низкое давление пара, химическая инертность по
отношению к распространенным конструкционным материалам (при физической
абсорбции- также к компонентам газовой смеси), не токсичность, огне- и
взрывобезопасность, доступность и не высокая стоимость.
Абсорбенты, применяемые для очистки отходящих газов, приведены в таблице
2.
Таблица 2 Абсорбенты, применяемые для очистки отходящих газов
Поглощаемые компоненты
|
Абсорбенты
|
Оксиды азота N2O3,
NO2, N2O5
|
Оксид азота NO
|
Растворы FeCl3, FeSO4, Na2S2O3
NaHCO3, NaHSO3, Na2SO3
|
Диоксид серы SO2
|
Вода, водные растворы: Na2SO3(18-25%-ные),NH4OH
(5-15%-ные), Са(ОН)2, Na2CO3(15-20%- ные),
NaOH (15-25%-ные), KОН,(NН4)2SО3
(20-25%-ные), ZnSO3, K2СО3; суспензии CaO, MgO, СаСО3,
ZnO, золы; ксилидин-вода в соотношении 1 : 1, диметиланилин C6H3(CH3)2NH2
|
Сероводород H2S
|
Водный раствор Na2CO3 + Na3AsO4;
водный раствор Аs2О3(8-10 г/л) + NН3(1,2-1,5
г/л) + (NH4)3AsO3 (3,5-6 г/л); моноэтаноламин
(10-15%-ный раствор); растворы K3РO4(40-50%-ные), NH4ОH, K2CO3, Na2CO3, CaCN2, натриевая соль
антрахинондисульфокислоты
|
Оксид углерода СО
|
Жидкий азот; медно-аммиачные растворы [Сu(NН3)]n×СОСН
|
Диоксид углерода СО2
|
Водные растворы Nа2СО3, K2СО3,
NaOH, KОН, Са(ОН)2, NH4OH, этаноламины RNH2,
R2NH4
|
До обработки органическим абсорбентом из загрязненных газов необходимо
удалить дисперсные примеси. Иначе абсорбент быстро загрязняется и становится
отходом, практически не поддающимся очистке.
Органические абсорбенты должны иметь низкое давление насыщенных паров при
температуре процесса. Растворители с недостаточно низкой упругостью паров будут
интенсивно испаряться, и загрязнять обрабатываемые газы. Кроме того,
низкокипящий абсорбент сложно регенерировать, так как извлечь (десорбировать из
него) уловленное вещество нагреванием невозможно. На интенсивность перехода
загрязнителя из газовой фазы в жидкую большое влияние оказывают температура и
давление процесса, а также способ организации контакта фаз. С ростом давления и
снижением температуры скорость абсорбции увеличивается [14].
Газовая смесь, содержащая извлекаемый из нее компонент, поступает в
абсорбер, где происходит контакт с абсорбентом, который поглощает данный
компонент. Газ, очищенный от компонента, удаляется (очищенный воздух может быть
выброшен в атмосферу), а раствор поглотителя, содержащий абсорбированный
компонент, поступает в теплообменник, где нагревается. Нагретый раствор насосом
подается в десорбер, где из него выделяется (десорбируется) поглощенный
компонент путем испарения в результате нагревания поглотителя паром.
Поглотитель, освобожденный от компонента, поступает в теплообменник, где отдает
теплоту абсорбенту при его противоточном движении в десорбер, а затем направляется
в холодильник, пройдя который, снова поступает в абсорбер. Круг замкнулся. По
такому циклу работает установка для абсорбционно-десорбционного улавливания
определенных паров и газов из газовой смеси.
2.1.1 Очистка газов от диоксида серы
N-этилпирролидоном
Способ очистки отходящих газов от диоксида серы,
включающий его абсорбцию N-алкилпирролидоном с добавкой воды с последующей
отгонкой диоксида серы в регенераторе абсорбента, характеризующийся тем, что
процесс абсорбции N-метил- или N-этилпирролидоном с содержанием воды от 0 до 15
мас.% проводят в интервале температур от -20 до 18°C, с добавкой 2-пирролидона
от 0 до 30 мас.%, с последующей отгонкой диоксида серы под давлением в
интервале 1,2-1,5 атмосферы. Преимуществом данного способа по сравнению с использованием
N-метилпирролидона, является уменьшение энергетических затрат при очистке
отходящих газов от диоксида серы и увеличение поглотительной способности
абсорбента. Применение повышенного давления при отгонке диоксида серы,
позволяет совместить десорбцию диоксида серы с его термокомпрессией и
транспортировать концентрированный продукт к месту переработки без затрат
электроэнергии на его компрессию [15].
2.1.2
Очистка от SO2 алюмо-сульфатным способом
Процесс, заключается в сорбции диоксида серы раствором
основного сульфата алюминия. Растворимость диоксида серы в растворе основного
сульфата алюминия, примерно, в 20 раз выше, чем в воде, и увеличивается с
повышением концентрации алюминия, основности и понижением температуры. После
окисления сульфита алюминия диспергированным сжатым воздухом до сульфата,
небольшую часть раствора направляют в реактор на нейтрализацию известняком. В
отличие от традиционного процесса десульфуризации (известковый способ) при
использовании алюмо-сульфатного способа не происходит отложений гипса в
абсорберах и трубопроводах. Другим существенным преимуществом процесса является
его нечувствительность к изменениям расхода газа, его температуры и
концентрации SO2,объясняющаяся высокой сорбционной способностью
основного сульфата алюминия в широком диапазоне изменения основности.
Дополнительное преимущество - использование дешевого известняка вместо извести.
Эффективность очистки данным способом составляет 92% [16].
2.1.3
Поглощение оксида углерода медно-аммиачным раствором
В процессе медно-аммиачной очистки
окись углерода <http://chem21.info/info/1533058> поглощается под высоким
давлением водным <http://chem21.info/info/1025573> раствором
медно-аммиачной <http://chem21.info/info/30675> соли. В практике
используются <http://chem21.info/info/1686447> аммиачные растворы
<http://chem21.info/info/19433> формиата, карбоната или ацетата
меди <http://chem21.info/info/225454>. Степень очистки газа
<http://chem21.info/info/152196> зависит от парциального давления
<http://chem21.info/info/4707> окиси углерода над регенерированным
раствором и общего давления <http://chem21.info/info/25784> газа.
Для достижения остаточного содержания <http://chem21.info/info/158272>
окиси углерода в 10 млн-1. промывка должна производиться при
давлении 80-300 атмосфер и температуре от 0 до -10°С.