СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ДВУОКИСИ СЕРЫ ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ, В ЧАСТНОСТИ, ИЗ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ УСТАНОВОК ДЛЯ СЖИГАНИЯ МУСОРА

СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ДВУОКИСИ СЕРЫ ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ, В ЧАСТНОСТИ, ИЗ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ УСТАНОВОК ДЛЯ СЖИГАНИЯ МУСОРА


RU (11) 2176543 (13) C2

(51) 7 B01D53/50, B01D53/14, C01C1/247, C01B17/05 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
к патенту Российской Федерации 
Статус: по данным на 27.12.2006 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2001.12.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 98113297/12 
(22) Дата подачи заявки: 1998.07.13 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.07.13 
(31) Номер конвенционной заявки: 19731062.1 
(32) Дата подачи конвенционной заявки: 1997.07.19 
(33) Страна приоритета: DE 
(43) Дата публикации заявки: 2000.06.20 
(45) Опубликовано: 2001.12.10 
(56) Аналоги изобретения: DE 3733319 A1, 13.04.1989. SU 1375561 A1, 23.02.1988. RU 2018353 C1, 30.08.1994. ЕР 0642820 A1, 15.03.1995. ЕР 212523 А2, 04.03.1987. ЕР 0778067 A1, 11.06.1997. US 4740362 A, 26.04.1988. БРОДСКИЙ Ю.Н., БАЛЫЧЕВА К.В., БРОДЕЦКАЯ Р.Н. Современные методы очистки дымовых газов от сернистого ангидрида и их экономика. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1973, с.20 и 21. 
(71) Имя заявителя: Лурги Лентьес Бишофф ГмбХ (DE) 
(72) Имя изобретателя: РИССЕ Тео (DE); ФЕРРАН Лоренсо (DE) 
(73) Имя патентообладателя: Лурги Лентьес Бишофф ГмбХ (DE) 
(74) Патентный поверенный: Силаева Алла Александровна 
(98) Адрес для переписки: 103735, Москва, ул. Ильинка 5/2, ООО "Союзпатент", Силаевой А.А. 

(54) СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ДВУОКИСИ СЕРЫ ИЗ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ, В ЧАСТНОСТИ, ИЗ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ УСТАНОВОК ДЛЯ СЖИГАНИЯ МУСОРА 

Изобретение относится к способу удаления SO2 из дымовых газов, в котором воздействуют на дымовой газ в промывной зоне газоочистителя в противотоке абсорбирующей жидкостью. Абсорбирующая жидкость состоит из смеси аммиачной воды, содержащей сульфит аммония жидкости, которую отводят из газоочистителя ниже промывной зоны и без промежуточной обработки подают обратно, и раствора сульфата аммония, который подводят обратно из окислительного устройства. Соотношение между сульфитом аммония и сульфатом аммония устанавливают в диапазоне между 15 : 1 и 3 : 1. Изобретение позволяет эффективно выделить SO2 при возможно меньшем образовании аэрозоля. 8 з.п. ф-лы, 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способу удаления двуокиси серы из дымовых газов, в частности из отходящих газов электростанций и отходящих газов установок для сжигания мусора, в котором

дымовой газ пропускают снизу вверх через газоочиститель с, по меньшей мере, одной промывной зоной и воздействуют на него в противотоке абсорбирующей жидкостью, которую подводят на верхней стороне промывной зоны и отводят из газоочистителя под промывной зоной, и

абсорбирующую жидкость подводят обратно к верхней стороне промывной зоны по кругообороту для промывной жидкости,

при этом в кругооборот для промывной жидкости подводят аммиачную воду и из кругооборота для промывной жидкости отводят поток жидкости и подают его в окислительное устройство, в котором находящийся в жидкости сульфит аммония ((NH4)2SO3) и гидросульфит аммония (NH4HSO3) окисляют в сульфат аммония (NH4)2SO4).

При удалении двуокиси серы из дымовых газов с помощью промывания водным аммиачным раствором в качестве абсорбирующей жидкости происходят, в основном, следующие реакции:

SO2 + NH3 + H2O ---> NH4HSO3

NH4HSO3 + NH3 ---> (NH4)2SO3

(NH4)2SO3 + SO2 + H2O ---> 2NH4HSO3

(NH4)2SO3 + 1/2 O2 ---> (NH4)2SO4

При реализации способа возникает товарный побочный продукт в виде сульфата аммония, который может быть использован как удобрение.

Способ с указанными выше признаками известен из DE-C 3733319. К средней промывной зоне трехступенчатого газоочистителя присоединен кругооборот для промывной жидкости, в который подводят в качестве абсорбера аммиачную воду, а также воду для выравнивания баланса веществ. Из кругооборота для промывной жидкости отводят часть потока и подают его в окислительное устройство. Здесь происходит окисление в раствор сульфата аммония, который перерабатывают с помощью выпаривания и гранулирования в товарный продукт в виде удобрения. В проходящей по кругообороту абсорбирующей жидкости образуется высокая концентрация растворенных солей, в частности, (NH4)2SO3 и NH4HSO3. Используемая в промывной зоне абсорбирующая жидкость имеет высокое парциальное давление NH3, которое способствует образованию нежелательных аэрозолей. В известном способе предусмотрена третья промывная зона, в которой с помощью промывной жидкости, которая за счет добавки серной кислоты имеет определенную кислотность, вымывают присутствующий в газе аммиак до допустимого предельного значения. Дополнительная промывная зона для выделения NH3 является дорогой. Кроме того, не обеспечивается в полном объеме удовлетворительным образом предотвращение образования аэрозоля.

В известном из EP-A 0778067 способе в качестве абсорбирующей жидкости используют раствор сульфата аммония, который отводят из газируемого воздухом отстойника газоочистителя и подают в сопловые устройства на вершине газоочистителя. Ставится задача по возможности полностью окислить абсорбирующую жидкость в отстойнике газоочистителя. Из кругооборота промывной жидкости отводят столько абсорбирующей жидкости, чтобы содержание солей в абсорбирующей жидкости составляло, примерно, 25-40 вес.%. Абсорбция SO2 с помощью используемого в способе раствора сульфата аммония является неудовлетворительной. Необходима промывная зона большой длины для того, чтобы удалить SO2 из дымового газа до допустимого предельного значения. Кроме того, имеет место уже больше недопустимое образование аэрозоля, если подлежащий очистке дымовой газ имеет высокую концентрацию SO2 более 2700 мг/Нм3. Аналогичные способы известны из EP-A 0212523 и EP-A 0620187. В этих способах также используют раствор сульфата аммония в качестве абсорбирующей жидкости.

В основе изобретения лежит задача так усовершенствовать указанный в начале способ, чтобы достичь эффективного отделения SO2 при возможно меньшем образовании аэрозоля.

Поставленная задача решаются тем, что в способе удаления двуокиси серы из дымовых газов, дымовой газ пропускают снизу вверх через газоочиститель с, по меньшей мере, одной промывной зоной и воздействуют на него в противотоке абсорбирующей жидкостью, которую подводят на верхней стороне промывной зоны и отводят под промывной зоной из газоочистителя, и абсорбирующую жидкость подводят обратно к верхней стороне промывной зоны по кругообороту для промывной жидкости, при этом в кругооборот для промывной жидкости подводят аммиачную воду и из кругооборота для промывной жидкости отводят поток жидкости и подают его в окислительное устройство, в котором находящийся в жидкости сульфит аммония ((NH4)2SO3) и гидросульфит аммония (NH4HSO3) окисляют в сульфат аммония (NH4)2SO4), причем подаваемая на верхней стороне промывной зоны промывная жидкость состоит из

a) аммиачной воды,

b) содержащей сульфит аммония промывной жидкости, которую отводят из газоочистителя ниже промывной зоны и без промежуточной обработки подают обратно, и

c) раствора сульфата аммония, который подводят обратно из окислительного устройства,

при этом соотношение между сульфитом аммония ((NH4)2SO3) и сульфатом аммония ((NH4)2SO4) устанавливают в диапазоне от 15 вес.% : 1 вес.% до 3 вес.% : 1 вес.%.

Целесообразным является то, что отходящий газ электростанции и отходящие газы установок для сжигания мусора подводятся к газоочистителю в виде дымового газа. Соотношение сульфита аммония к сульфату аммония находится, предпочтительно, в диапазоне между 10 вес.% : 1 вес.% и 5 вес.% : 1 вес.%.

Неожиданным образом было установлено, что содержащая сульфит аммония жидкость в смеси с аммиачной водой и раствором сульфата аммония образует абсорбирующую жидкость, которая отличается высокой способностью абсорбировать SO2 и не проявлять тенденции к образованию аэрозоля. SO2 очень быстро связывается с сульфитом аммония, который находится в абсорбирующей жидкости согласно изобретению в высокой концентрации, с образованием NH4HSO3. Образуется равновесие между SO2 из дымового газа, подведенным в виде аммиачной воды NH3 и (NH4)2SO3. Абсорбция SO2 с помощью используемого согласно изобретению абсорбирующего средства происходит быстрее, чем абсорбция только аммиачной воды или смесью из аммиака и раствора сульфата аммония. За счет более быстрой и более эффективной абсорбции SO2 возможно повысить скорость течения дымового газа и/или работать с короткой промывной зоной. С помощью способа, согласно изобретению, можно очищать дымовые газы с высоким содержанием окисей серы. Возможно, снижение содержания аэрозоля в очищенном дымовом газе до постоянного уровня менее 15 мг/Нм3 и большинстве случаев даже менее 10 мг/Нм3. Незначительному потенциалу образования аэрозоля используемой, согласно изобретению, абсорбирующей жидкости способствует присутствие раствора сульфата аммония. Это можно объяснить тем, что парциальное давление аммиака сульфата аммония явно меньше по сравнению с сульфитом аммония и гидросульфитом аммония.

Используемая аммиачная вода имеет, как правило, содержание аммиака между 10 и 30 вес.%. Она может быть образована прямо на месте посредством смешивания аммиака с водой, однако можно использовать также другие предлагаемые в торговле продукты. Подача аммиачной воды регулируется величиной pH абсорбирующей жидкости. Величину pH можно установить в диапазоне между pH 4,5 и 7. Величину pH абсорбирующей жидкости на стороне подачи выбирают, предпочтительно, между pH 5 и pH 6,5, при этом регулирование величины pH производят посредством подачи аммиачной воды.

Поток подводимой обратно в промывную зону, минуя окислительную ступень, жидкости, содержащей раствор сульфита аммония, количественно регулируют так, чтобы подаваемая в промывную зону абсорбирующая жидкость содержала сверхстехиометрическое количество (NH4)2SO3 в соответствии с уравнением реакции

(NH4)2SO3 + SO2 + H2)O ---> 2NH4HSO3

для связывания введенного с дымовым газом в промывную зону количества SO2. Целесообразно регулировать количественно поток содержащей сульфит аммония промывной жидкости так, чтобы абсорбирующая жидкость имела концентрацию сульфита аммония, которая, примерно, на 25% превосходила стехиометрическое количество, необходимое для стехиометрического преобразования согласно указанному уравнению реакции.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения газоочиститель в промывной зоне содержит насыпной наполнитель, который сверху орошают абсорбирующей жидкостью, при этом величину подачи абсорбирующей жидкости выбирают в зависимости от определенной эмпирическим путем для насыпного наполнителя величины, и что величину потока подводимого обратно из окислительного устройства в промывную зону раствора сульфата аммония регулируют в зависимости от заданной величины подачи.

Из окислительного устройства отводят часть потока раствора сульфата аммония. С помощью отводимого потока можно регулировать содержание солей в абсорбирующей жидкости. Работают, предпочтительно, так, что раствор сульфата аммония отводят из окислительного устройства с концентрацией (NH4)2SO4 от 25 вес.% до 30 вес.%.

Подлежащий очистке дымовой газ, как правило, получают в результате сжигания каменного угля, бурого угля, петрококса, нефти, остатков процесса рафинирования, мусора и аналогичных горючих материалов в электростанциях. Обычно газ имеет температуру около 135-285oC и подается в установку по соответствующему газопроводу. При входе в установку можно газ, который содержит также в качестве других вредных веществ галогеноводороды, например HCl, опрыскивать по потоку раствором едкой щелочи, например KOH или NaOH, для нейтрализации галогеноводородов. Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения дымовой газ перед входом в промывную зону охлаждают посредством опрыскивания охлаждающей водой и/или раствором сульфата аммония и при этом одновременно насыщают водой.

В другом предпочтительном варианте выполнения способа согласно изобретению предусмотрено, что абсорбирующую жидкость отводят из газоочистителя с газопроницаемого дна ниже промывной зоны, и что используемый для охлаждения раствор сульфата аммония выделяют в отстойнике газоочистителя. Раствор сульфата аммония снова забирают из отстойника газоочистителя и впрыскивают в поток дымового газа в качестве охлаждающей жидкости. За счет испарения воды повышается концентрация раствора сульфата аммония. Посредством регулирования подвода раствора сульфата аммония, который отбирают из окислительного устройства, и отвода частичного потока концентрированного раствора сульфата аммония из отстойника газоочистителя, можно регулировать концентрацию (NH4)2SO4 в отстойнике газоочистителя. Таким образом можно получить раствор сульфата аммония с концентрацией максимально 42 вес.%. При еще более высокой концентрации наступает мешающая кристаллизация. Было установлено, что образующиеся при высоких концентрациях кристаллы (NH4)2SO4 в газоочистителе не абсорбируются и образуют аэрозоли, которые можно отделить только при применении дорогих фильтровальных установок. По меньшей мере, часть концентрированного раствора сульфата аммония, который отводят из отстойника газоочистителя, можно подавать в установку для получения сульфата аммония и перерабатывать в удобрения.

Изобретение поясняется ниже с помощью чертежа, на котором изображен лишь один пример выполнения. На чертеже показана схема установки для проведения способа согласно изобретению.

Подводимый к установке дымовой газ на участке 1 охлаждения по потоку орошают раствором KOH или NaOH, который подводится к трубопроводу 2, для отделения имеющихся в нем галогеноводородов. Затем дымовой газ охлаждают подаваемой через трубопровод 3 водой и/или подаваемым через трубопровод 4 раствором сульфата аммония и насыщают водяным паром. Температуру жидкости поддерживают в диапазоне между 45 и 60oC, при этом температура насыщения газа определяет температуру охлаждающей жидкости. В качестве охлаждающей жидкости используют, предпочтительно, раствор сульфата аммония, который отводят от окислительного устройства 5 с концентрацией 25-30 вес.% и подводят в отстойник 6 газоочистителя 7.

Охлажденный, насыщенный водяным паром, освобожденный от галогеноводородов дымовой газ попадает затем в промывную зону 8 газоочистителя 7. В промывной зоне 8 содержащий, в основном, SO2 дымовой газ приводят в контакт с абсорбирующей жидкостью, которая согласно изобретению состоит из смеси аммиачной воды, водного раствора сульфата аммония и вновь образованного раствора сульфита аммония. Частичный поток отводимой с газопроницаемого дна 9 под промывной зоной 8 абсорбирующей жидкости через трубопровод 10 подают в окислительное устройство. Там происходит окисление находящихся в жидкости сульфитов аммония и гидросульфитов аммония в сульфат аммония за счет подачи кислородосодержащего газа. Другую часть абсорбирующей жидкости через трубопровод 11 пропускают по кругу, смешивают с аммиачной водой из трубопровода 12, а также с раствором сульфата аммония, подводимым через трубопровод 13 из окислительного устройства 5, и подводят к устройству 14 орошения, расположенному над промывной зоной 8.

Промывная зона 8 содержит насыпное наполнение, которое увеличивает контактную площадь между дымовым газом и абсорбирующей жидкостью и улучшает абсорбцию SO2. За счет использования наполнителя можно уменьшить высоту промывной зоны 8 и тем самым высоту всего газоочистителя 7. В насыпном наполнителе можно использовать обычные, имеющиеся в торговле наполнители, которые состоят из инертного по отношению к кислым дымовым газам материала.

Для достижения эффективной абсорбции SO2 величину pH абсорбирующей жидкости устанавливают между pH 5 и pH 6,5. Регулирование величины pH производят подачей аммиачной воды.

К окислительному устройству подсоединен воздухопровод 15 с нагнетателем. Подаваемый через воздухопровод 15 воздух интенсивно приводится в контакт с содержащей NH4HSO3/(NH4)2SO3 жидкостью. Образующийся раствор сульфата аммония собирают в отстойнике окислительного устройства. Концентрацию сульфата аммония определяют, например, посредством измерения плотности. Раствор сульфата аммония отводят из отстойника окислительного устройства 5 с концентрацией сульфата аммония 25-30 вес.%. Отводимый через трубопровод 16 частичный поток можно подводить к установке для выделения сульфата аммония, в которой получают чистый сульфат аммония посредством удаления воды. Отводимый через трубопровод 17 частичный поток подают в отстойник газоочистителя и используют в подключенном к отстойнику газоочистителя кругообороте 18 жидкости в качестве охлаждающей жидкости для охлаждения дымового газа, при этом происходит повышение концентрации раствора сульфата аммония до концентрации сульфата аммония до 42 вес.%.

Количество жидкости в отстойнике окислительного устройства 5 можно поддерживать постоянным подачей через соответствующий трубопровод воды или промывочной жидкости из буфера резервуара 20.

В показанном на чертеже примере выполнения газоочиститель содержит вторую промывную зону 21 также с насыпным наполнителем. На наполнитель второй промывной зоны 21 подают промывной раствор с величиной pH между pH 4 и pH 6 через распределитель 22 жидкости и приводят ее в контакт с очищенным газом. Изобретение включает в себя то, что освобожденный от кислых составляющих дымовой газ пропускают через непоказанное устройство для отделения аэрозоля, хотя от такой фильтровальной установки можно, предпочтительно, отказаться. В качестве устройства для отделения аэрозоля можно использовать расположенный над второй промывной зоной влажный электрофильтр.

Отработанную промывную жидкость второй промывной зоны отводят с расположенного под второй промывной зоной 21 дна 23 для сбора жидкости и через трубопровод 24 направляют в буферный резервуар. Величину pH промывной жидкости регулируют подачей аммиачной воды через трубопровод 12. Уровень жидкости в отстойнике буферного резервуара 20 регулируют подачей воды через трубопровод 25.

Затем очищенный дымовой газ направляют в трубу и выбрасывают в атмосферу. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ удаления двуокиси серы из дымовых газов, в котором дымовой газ пропускают снизу вверх через газоочиститель с, по меньшей мере, одной промывной зоной и воздействуют на него в противотоке абсорбирующей жидкостью, которую подводят на верхней стороне промывной зоны и отводят под промывной зоной из газоочистителя, и абсорбирующую жидкость подводят обратно к верхней стороне промывной зоны по кругообороту для промывной жидкости, при этом в кругооборот для промывной жидкости подводят аммиачную воду и из кругооборота для промывной жидкости отводят поток жидкости и подают его в окислительное устройство, в котором находящийся в жидкости сульфит аммония ((NH4)2SO3) и гидросульфит аммония (NH4НSО3) окисляют в сульфат аммония (NH4)2SO4), отличающийся тем, что подаваемая на верхней стороне промывной зоны абсорбирующая жидкость состоит из a) аммиачной воды, b) содержащей сульфит аммония промывной жидкости, которую отводят из газоочистителя ниже промывной зоны и без промежуточной обработки подают обратно, и c) раствора сульфата аммония, который подводят обратно из окислительного устройства, при этом соотношение между сульфитом аммония и сульфатом аммония устанавливают в диапазоне от 15: 1 до 3:1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отходящие газы электростанций и отходящие газы установок для сжигания мусора подводятся к газоочистителю в виде дымового газа.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что соотношение сульфита аммония к сульфату аммония в абсорбирующем растворе устанавливают в диапазоне между 10:1 и 5:1.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что величину рН абсорбирующей жидкости на стороне подачи устанавливают между рН 5 и 6,5, при этом регулирование величины рН производят подачей аммиачной воды.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что количество потока, подаваемого обратно, минуя окислительную ступень непосредственно в промывную зону, содержащей сульфит аммония промывной жидкости регулируют так, что подаваемая в промывную зону абсорбирующая жидкость содержит сверхстехиометрическое количество сульфита аммония в соответствии с уравнением реакции

(NH4)2SО3+SO2+Н2O --> 2NН4НSO3

для связывания введенного с дымовым газом в промывную зону количества SO2.

6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что газоочиститель в промывной зоне содержит насыпной наполнитель, который сверху орошают абсорбирующей жидкостью, при этом величину подачи абсорбирующей жидкости выбирают в зависимости от определенной эмпирическим путем для насыпного наполнителя величины, и что величину потока подводимого обратно из окислительного устройства в промывную зону раствора сульфата аммония регулируют в зависимости от заданной величины подачи.

7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что раствор сульфата аммония отводят из окислительного устройства с концентрацией сульфата аммония в диапазоне от 25 до 30 вес.%.

8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что дымовой газ перед входом в промывную зону охлаждают посредством опрыскивания охлаждающей водой и/или раствором сульфата аммония и насыщают водой.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что абсорбирующую жидкость отводят из газоочистителя с газопроницаемого дна ниже промывной зоны, и что используемый для охлаждения раствор сульфата аммония отделяют в отстойнике газоочистителя, при этом из отстойника газоочистителя снова забирают раствор сульфата аммония и впрыскивают в поток дымового газа в качестве охлаждающей жидкости и при этом устанавливают в отстойнике газоочистителя концентрацию сульфата аммония, равную максимально 42 вес.%.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Воздухо- и водоочистка. Опреснительные установки






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "очистка воды" будет найдено словосочетание "очистка воды". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("очистка" или "воды").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+очистка -воды".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "сток" будут найдены слова "стоков", "стоки" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "сток!".


Устройства и способы водоочистки | Опреснительные установки. Дистилляторы | Устройства и способы воздухоочистки


Рейтинг@Mail.ru