Спосіб вилучення двоокису сірки з димових газів, зокрема з відхідних газів електростанцій та з відхідних газів установок для спалювання сміття

1 Спосіб вилучення двоокису сірки з димових газів, зокрема з ВІДХІДНИХ газів електростанцій та ВІДХІДНИХ газів установок для спалювання сміття, в якому димовий газ пропускають знизу вверх крізь газоочисник з принаймні однією промивною зоною та діють на нього в протитечії абсорбувальною рідиною, яку підводять на верхньому боці промивної зони та відводять під промивною зоною з газоочисника, та абсорбувальну рідину підводять назад до верхнього боку промивної зони кругообігом для промивної рідини, при цьому до кругообігу для промивної рідини підводять аміакову воду та з кругообігу для промивної рідини відводять потік рідини та подають його у окислювальний прилад де сульфіт амонію (NbUhSCb) і гідросульфіт амонію (NH4HSO3), що містяться у рідині, окисляють у сульфат амонію (NH4J2SO4), який відрізняється тим, що абсорбувальна рідина, яка подається на верхньому боці промивної зони, складається з а) аміакової води, Ь) промивної рідини, що містить сульфіт амонію, яку відводять з газоочисника нижче промивної зони і без проміжної обробки подають назад, і с) розчину сульфату амонію, що його підводять назад з окислювального приладу, при цьому співвідношення між сульфітом амонію та сульфатом амонію встановлюють в діапазоні від 15 1 до 3 1 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що відношення сульфіту амонію до сульфату амонію в абсорбувальному розчині встановлюють в діапазоні між 10 1 та 5 1 3 Спосіб за пп 1 або 2, який відрізняється тим, що величину рН абсорбувальної рідини на боці подачі встановлюють між рН 5 та рН 6,5, при цьому регулювання величини рН здійснюють, подаючи аміакову воду 4 Спосіб за одним з пп 1-3, який відрізняється тим, що КІЛЬКІСТЬ потоку промивної рідини, яка подається назад, обминаючи окислювальний етап, безпосередньо у промивну зону, яка містить сульфіт амонію, регулюють так, що абсорбувальна рідина, яка подається у промивну зону, містить надстехюметричну КІЛЬКІСТЬ сульфіту амонію згідно з рівнянням реакції (NH4)2SO3 + SO2 +Н2О 2NH4HSO3 для зв'язування введеної з димовим газом у промивну зону КІЛЬКОСТІ SO2 5 Спосіб за одним з пп 1-4, який відрізняється тим, що газоочисник в промивній зоні містить насипний наповнювач, який згори зрошують абсорбувальною рідиною, при цьому величину подачі абсорбувальної рідини вибирають залежно від величини, визначеної емпіричним шляхом для насипного наповнювача, і що величину потоку розчину сульфату амонію, що його підводять назад з окислювального приладу у промивну зону, регулюють залежно від заданої величини подачі 6 Спосіб за одним з пп 1-5, який відрізняється тим, що розчин сульфату амонію відводять з окислювального приладу з концентрацією сульфату амонію 25-30 ваг % 7 Спосіб за одним з пп 1-6, який відрізняється тим, що димовий газ перед входом у промивну зону охолоджують шляхом обприскування охолоджувальною водою та/або розчином сульфату амонію і насичують водою 8 Спосіб за п 7, який відрізняється тим, що абсорбувальну рідину відводять з газоочисника з газопроникного дна під промивною зоною та що розчин сульфату амонію, який використовується для охолодження, ВІДДІЛЯЮТЬ у відстійнику газоочисника, при цьому з відстійника газоочисника знову забирають розчин сульфату амонію та впорскують у потік димового газу як охолоджувальну рідину і при цьому встановлюють у відстійнику газоочисника концентрацію сульфату амонію, що дорівнює максимально 42 ваг % О со ю 45434 Винахід стосується способу вилучення двоокису сірки з димових газів, зокрема, з ВІДХІДНИХ газів електростанцій та ВІДХІДНИХ газів установок для спалювання сміття, в якому димовий газ пропускають знизу вверх крізь газоочисник з, принаймні, однією промивною зоною та справляють на нього дію в протитечії абсорбувальною рідиною, яку підводять на верхньому боці промивної зони та відводять з газоочисника під промивною зоною, та абсорбувальну рідину підводять назад до верхнього боку промивної зони кругообігом для промивної рідини, при цьому до кругообігу для промивної рідини підводять аміакову воду та з кругообігу для промивної рідини відводять потік рідини та подають його у окислювальний прилад, де сульфіт амонію ((NH4J2SO3) і гідросульфіт амонію (NH4HSO3), що містяться у рідині, окисляють у сульфат амонію (NH4)2SO4) При вилученні двоокису сірки з димових газів за допомогою промивання водним аміаковим розчином як абсорбувальною рідиною відбуваються, в основному, такі реакції SO2 + NH3 + Н2О -» NH4HSO3 NH4HSO3 + NH3 -» (NH4)2SO3 (NH4)2SO3 + SO2 + Н2О -» 2NH4HSO3 (NH4)2S03 + У2О2 -» (NH4)2SO4 При реалізації способу виникає товарний побічний продукт у вигляді сульфату амонію, якийможе використовуватись як добриво Спосіб з зазначеними вище признаками відомий з DE-C3733319 До середньої промивної зони триступінчастого газоочисника приєднано кругообіг для промивної рідини, у який підводять як абсорбер аміакову воду, а також воду для вирівнювання балансу речовин 3 кругообігу для промивної рідини відводять частину потоку та подають його до окислювального приладу Тут відбувається окислення у розчин сульфату амонію, що його переробляють за допомогою випарювання та гранулювання на товарний продукт у вигляді добрива В абсорбувальній рідині, що проходить кругообігом, утворюється висока концентрація розчинених солей, зокрема, (NH4)2SO3 та NH4HSO3 Абсорбувальна рідина, що використовується у промивній зоні, має високий парціальний тиск І\ІНз, який сприяє утворенню небажаних аерозолів У відомому способі передбачено третю промивну зону, в якій за допомогою промивної рідини, що завдяки додаванню сірчаної кислоти має певну кислотність, вимивають наявний в газі аміак до допустимого граничного значення Додаткова промивна зона для виділення ІЧНз є дорогою Крім того, не забезпечується в повному обсязі задовільне запобігання утворенню аерозолю У відомому з ЕР-А0778067 способі як абсорбувальну рідину використовують розчин сульфату амонію, що його відводять з відстійника газоочисника, який газується повітрям, та подають у соплові прилади на вершині газоочисника Завдання полягає в тому, щоб по можливості повністю окислити абсорбувальну рідину у відстійнику газоочисника 3 кругообігу промивної рідини відводять стільки абсорбувальної рідини, щоб вміст солей в абсорбувальній рідині становив, приблизно, 25 40ваг % Абсорбція SO2 за допомогою розчину сульфату амонію, що використовується у способі, є незадовільною Необхідна промивна зона великої довжини для того, щоб вилучити SO2 з димового газу до допустимого граничного значення Крім того, має місце вже більше неприпустиме утворення аерозолю, якщо димовий газ, що підлягає очищенню має високу концентрацію SO2 більше 2700мг/Нм Аналогічні способи ВІДОМІ З ЕРА0212523 та ЕР-А0620187 В цих способах також використовують розчин сульфату амонію як абсорбувальну рідину В основі винаходу лежить завдання так вдосконалити означений на початку спосіб, щоб досягнути ефективного відділення SO2 при можливо меншому утворенні аерозолю Для вирішення цієї задачі, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, промивна рідина, що подається на верхньому боці промивної зони, складається з a) аміакової води, b) промивної рідини, що містить сульфіт амонію, яку відводять з газоочисника нижче промивної зони і без проміжної обробки подають назад, і c) розчину сульфату амонію, що його підводять назад з окислювального приладу, при цьому співвідношення між сульфітом амонію ((NH4)2SO3) та сульфатом амонію ((NH4)2SO4) встановлюють в діапазоні від 15 1 до 3 1 Співвідношення сульфіту амонію до сульфату амонію знаходиться, більш прийнятно, в діапазоні між 10 1 та 5 1 Несподівано було встановлено, що рідина, яка містить сульфіт амонію, в суміші з аміаковою водою та розчином сульфату амонію утворює абсорбувальну рідину, яка відрізняється високою спроможністю до абсорбування SO2 та не виявлення тенденції до утворення аерозолю SO2 дуже швидко зв'язується з сульфітом амонію, який знаходиться в абсорбувальній рідині, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, у високій концентрації, з утворенням NH4HSO3 Утворюється рівновага між SO2 з димового газу, ІЧНз, підведеним у вигляді аміакової води, та (NH4)2SO3 Абсорбція SO2 за допомогою абсорбувального засобу, що використовується, ВІДПОВІДНО до винаходу, відбувається швидше, ніж абсорбція лише аміакової води чи сумішшю з аміаку та розчину сульфату амонію За рахунок більш швидкої та більш ефективної абсорбції SO2 можна підвищити швидкість течи димового газу та/або працювати з короткою промивною зоною За допомогою способу, ВІДПОВІДНО до винаходу, можна очищати димові гази з високим вмістом окисів сірки Можливим є зменшення вмісту аерозолю в очищеному димовому газі до постійного рівня менше 15мг/Нм3 та в більшості випадків навіть менше 10мг/Нм3 Незначному потенціалу утворення 45434 аерозолю абсорбувальної рідини, що використовується ВІДПОВІДНО до винаходу, сприяє присутність розчину сульфату амонію Це можна пояснити тим, що парціальний тиск аміаку сульфату амонію явно менший порівняно з сульфітом амонію та гідросульфітом амонію Аміакова вода, що використовується, має, як правило, вміст аміаку між 10 та ЗОваг % Вона може утворюватись прямо на МІСЦІ ШЛЯХОМ змішування аміаку з водою, однак можна використати також ІНШІ продукти, що пропонуються в торгівлі Подання аміакової води регулюється величиною рН абсорбувальної рідини Величину рН можна встановити в діапазоні між рН4,5 та 7 Величину рН абсорбувальної рідини на боці подачі вибирають, більш прийнятне між рН6 та рН6,5, при цьому регулювання величини рН здійснюють шляхом подавання аміакової води Потік рідини, що містить розчин сульфіту амонію, яку підводять назад у промивну зону, обминаючи окислювальний етап, КІЛЬКІСНО регулюють так, щоб абсорбувальна рідина, що подається у промивну зону, містила надстехюметричну КІЛЬКІСТЬ (NbUhSCb згідно з рівнянням реакції (NH4)2SO3 + SO2 +H2O -» 2NH4HSO3 для зв'язування введеної з димовим газом до промивної зони КІЛЬКОСТІ SO2 Доцільно регулювати КІЛЬКІСНО потік промивної рідини, що містить сульфіт амонію, так, щоб абсорбувальна рідина мала концентрацію сульфіту амонію приблизно на 25% більшу від стехіометричної КІЛЬКОСТІ, необхідної для стехіометричного перетворення ВІДПОВІДНО до наведеного рівняння реакції ВІДПОВІДНО ДО більш прийнятного варіанту втілення винаходу, газоочисник в промивній зоні містить насипний наповнювач, що згори орошає абсорбувальною рідиною КІЛЬКІСТЬ подачі абсорбувальної рідини вибирають згідно з емпіричною величиною, що її визначають для насипного наповнювача КІЛЬКІСТЬ розчину сульфату амонію, що подається назад з окислювального приладу у промивну зону, обчислюється з такого балансу мас потоків рідин mox = m - mwF - т Ш з Де тох означає КІЛЬКІСТЬ потоку розчину сульфату амонію, що подається назад з окислювального приладу до промивної зони, m означає КІЛЬКІСТЬ подачі абсорбувальної рідини, mwF означає КІЛЬКІСТЬ промивної рідини, що містить сульфіт амонію, яку підводять назад у промивну зону, тмнз означає КІЛЬКІСТЬ аміакової води, що подається знову З окислювального приладу відводять частину потоку розчину сульфату амонію За допомогою потоку, який відводять, можна регулювати вміст солей в абсорбувальній рідині Працюють, більш прийнятно, так, що розчин сульфату амонію відводять з окислювального приладу з концентрацією (NH4)2SO3 від 25ваг % до ЗОваг % Димовий газ, що підлягає очищенню, як правило, одержують в результаті спалювання кам'яного вугілля, бурого вугілля, петрококсу, нафти, залишків процесу рафінування, сміття та аналогіч них пальних матеріалів в електростанціях Як правило газ має температуру близько 135 - 285°С та подається в установку ВІДПОВІДНИМ газопроводом При вході в установку можна газ, який містить також як ІНШІ ШКІДЛИВІ речовини галогеноводні, на приклад, НСІ, обприскувати вздовж потоку розчином їдкого лугу, наприклад, КОН чи NaOH, для нейтралізації галогеноводнів ВІДПОВІДНО ДО більш прийнятного варіанту втілення винаходу димовий газ перед виходом у промивну зону охолоджують шляхом обприскування охолоджувальною водою та/або розчином сульфату амонію і при цьому водночас насичують водою В іншому більш прийнятному варіанті втілення способу, ВІДПОВІДНО до винаходу, передбачається, що абсорбувальну рідину відводять з газоочисника з газопроникного дна нижче промивної зони, та розчин сульфату амонію, що використовується для охолоджування, виділяють у відстійнику газоочисника Розчин сульфату амонію знову забирають з відстійника газоочисника та впорскують у потік димового газу як охолоджувальну рідини За рахунок випаровування води зростає концентрація розчину сульфату амонію Шляхом регулювання підведення розчину сульфату амонію, який відбирають з окислювального приладу, і відведення часткового потоку концентрованого розчину сульфату амонію з відстійника газоочисника, можна регулювати концентрацію (NbUhSCb у відстійнику газоочисника Таким чином можна отримати розчин сульфату амонію з концентрацією до, приблизно, 42ваг % При ще більш високій концентрації настає кристалізація, що заважає Було встановлено, що кристали (NbUhSCb, які утворюються в газоочиснику за високих концентрацій, не абсорбуються та утворюють аерозолі, що їх можна ВІДЦІДИТИ лише при застосуванні дорогих фільтрувальних установок Принаймні, частину концентрованого розчину сульфату амонію, який відводять з відстійника газоочисника, можна подавати в установку для одержання сульфату амонію та переробляти на добрива Винахід пояснюється нижче за допомогою креслення (Фіг), на якому зображено лише один приклад втілення Єдина фігура показує схему установки для реалізації способу ВІДПОВІДНО ДО винаходу Димовий газ, що підводиться до установки на ДІЛЯНЦІ 1 охолодження вздовж потоку орошають розчином КОН або NaOH, що підводиться до трубопроводу 2, для відділення наявних в ньому галогеноводнів Потім ДИМОВИЙ газ охолоджують водою, що подається через трубопровід 3, та/або розчином сульфату амонію, що подається трубопроводом 4, та насичують водяним паром Температуру рідини підтримують в діапазоні між 45 та 60°С, при цьому температура насичення газу визначає температуру охолоджувальної рідини Як охолоджувальну рідину використовують, більш прийнятне, розчин сульфату амонію, який відводять від окислювального приладу 5 з концентрацією 25 - ЗОваг % та підводять у ВІДСТІЙНИК 6 газоочисника 7 Охолоджений, насичений водяним пором, вивільнений від галогеноводнів димовий газ потрапляє потім до промивної зони 8 газоочисника 7 В промивній зоні 8 димовий газ, що містить, в основному, SO2 контактує з абсорбувальною рідиною, яка, ВІДПОВІДНО до винаходу, складається з суміші аміакової води, водного розчину сульфату амонію та знов утвореного розчину сульфіту амонію Частковий потік абсорбувальної рідини, що відводиться з газопроникного дна 9 під промивною зоною 8, трубопроводом 10 подають в окислювальний прилад Там відбувається окислення сульфітів амонію та гідросульфітів амонію, наявних в рідині, у сульфат амонію за рахунок подання газу, що містить кисень Іншу частину абсорбувальної рідини через трубопровід 11 пропускають по колу, змішують з аміаковою водою з трубопроводу 12, а також з розчином сульфату амонію, що його підводять трубопроводом 13 з окислювального приладу 5, та підводять до приладу 14 зрошення, розташованого над промивною зоною 8 Промивна зона 8 містить насипне наповнення, що збільшує контактну площину між димовим газом та абсорбувальною рідиною і покращує абсорбцію SO2 За рахунок використання наповнювача можна зменшити висоту промивної зони 8 та завдяки цьому висоту всього газоочисника 7 В насипному наповнювачі можна використовувати звичайні, наявні в торгівлі наповнювачі, що складаються з інертного відносно до кислих димових газів матеріалу Для досягнення ефективної абсорбції SO2 величину рН абсорбувальної рідини встановлюють між рН5 та рН6,5 Регулювання величини рН здійснюють шляхом подачі аміакової води До окислювального приладу приєднано повітропровід 15 з нагнітачем Повітря, що подається через повітропровід 15, інтенсивно пускається в контакт з рідиною, що містить NH4HSO3 / (NbUhSCb Розчин сульфату амонію, що утворюється, збирають у відстійнику окислювального приладу Концентрацію сульфату амонію визначають, наприклад, шляхом вимірювання ЩІЛЬНОСТІ Розчин сульфату амонію відводять з відстійника 45434 8 окислювального приладу 5 з концентрацією сульфату амонію 25 - ЗОваг % Частковий потік, який відводиться трубопроводом 16, можна підводити до установки для виділення сульфату амонію, де одержують чистий сульфат амонію шляхом вилучення води Частковий потік, що відводиться через трубопровід 17, подають у ВІДСТІЙНИК газоочисника та використовують у кругообігу 18 рідини, що його підключено до відстійника газоочисника, як охолоджувальну рідину для охолоджування димового газу, при цьому відбувається підвищення концентрації розчину сульфату амонію до концентрації сульфату амонію до 42ваг % КІЛЬКІСТЬ рідини у відстійнику окислювального приладу 5 можна підтримувати постійною, подаючи через ВІДПОВІДНИЙ трубопровід воду або промивальну рідину з буферу резервуару 20 У наведеному на фігурі прикладі втілення газоочисник містить другу промивну зону 21 також з насипним наповнювачем На наповнювач другої промивної зони 21 подають промивний розчин з величиною рН між рН4 та рН6 через розподільник 22 рідини та піддають її контакту з очищеним газом Винахід включає те, що вивільнений від кислих складових димовий газ пропускають через не показаний прилад для відділення аерозолю, хоча від такої фільтрувальної установки можна, більш прийнятно відмовитись Як прилад для відділення аерозолю можна використати розташований над другою промивною зоною вологий електрофільтр Відпрацьовану промивну рідину другої промивної зони відводять з розташованого під другою промивною зоною 21 дна 23 для збирання рідини і через трубопровід 24 спрямовують до буферного резервуару Величину рН промивної рідини регулюють, подаючи аміакову воду через трубопровід 12 Рівень рідини у відстійнику буферного резервуару 20 регулюють шляхом подавання води через трубопровід 25 Потім очищений димовий газ спрямовують в трубу та викидають в атмосферу 45434 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71 10