Патент на изобретение №2166008

(54) СПОСОБ ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВ МАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

(57) Реферат:

Задачей изобретения является устранение недостатков и повышение надежности процесса конверсии хлора в хлорид водорода. Способ обезвреживания хлорсодержащих газов магниевого производства включает смешивание хлорсодержащих газов с воздухом с получением хлоровоздушной смеси, подачу смеси в факел горения топлива, восстановление в процессе горения смеси до хлорида водорода с последующей утилизацией образующегося хлорида водорода. При этом хлоровоздушную смесь перед подачей в факел горения непрерывно смешивают с топливом с получением газотопливной смеси, затем в полученную смесь вновь подают хлорсодержащий газ, например анодный хлор с содержанием хлора 70-93%, и смешивают до содержания хлора в смеси не менее 200 г на 1 м³ воздуха. Хлоровоздушную смесь смешивают с топливом при соотношении 1 : (20-30), концентрацию хлора в хлоровоздушной смеси до смешивания с топливом поддерживают 5-150 г на 1 м³ воздуха. В качестве хлорсодержащей смеси, подаваемой на смешивание с топливом, используют газы сантехотсоса с процесса электролиза хлормагниевого сырья, газы с процесса хлорирования обезвоженного карналлита, отходящие газы с печей кипящего слоя. Утилизацию полученного хлорида водорода осуществляют суспензией магнийсодержащего оксидного сырья с последующим получением хлорида магния или гипохлоритом кальция с получением хлорида кальция. 8 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к цветной металлургии, к способам обезвреживания отходящих газов, в частности хлора, получаемого в процессе получения магния электролизом расплавленных солей.

Известны способы обезвреживания хлорсодержащих газов магниевого производства (авт.свид. СССР N 140211, опубл. БИ N 15 1961; авт.свид. N 197951 опубл. БИ N 13 1967; авт.свид. N 306861 опуб. БИ 20 1971; 695685 опубл. БИ N 41 1979г. ) путем сжигания хлорсодержащего газа в факеле сжигания с топливом (газообразным или жидким). При высоких температурах хлорсодержащий газ в смеси с воздухом взаимодействует с углеводородами, превращаясь в хлорид водорода.

Недостатком данных способов является то, что процесс сжигания проходит нестабильно, возможны срывы факела горения.

Известен способ обезвреживания хлорсодержащих газов магниевого производства (патент РФ N 1629243, опубл. БИ 7 1991) – прототип, включающий подачу в факел горения топлива смеси хлора с воздухом до концентрации 200-480 г хлора на 1 ³ воздуха, восстановление в процессе горения смеси до хлорида водорода при тепловой напряженности в зоне горения 10-40 гДж/м³ при коэффициенте расхода воздуха 1,1-1,6 с последующей утилизацией образовавшегося хлористого водорода.

Недостатком данного способа является то, что при смешивании хлора с воздухом до концентрации хлора в смеси 200-300 г на 1 м³ воздуха наблюдается “проскок” пламени в горелочное устройство, хлопки, неустойчивое горение и срыв факела. При этом происходит разогрев горелочного устройства.

Задачей изобретения является устранение недостатков и повышение надежности процесса конверсии хлора в хлорид водорода.

Данная задача решается тем, что в способе обезвреживания хлорсодержащих газов магниевого производства, включающем смешивание хлорсодержащих газов с воздухом с получением хлоровоздушной смеси, подачу смеси в факел горения топлива, восстановление в процессе горения смеси до хлорида водорода с последующей утилизацией образующегося хлорида водорода, новым является то, что предварительно хлоровоздушную смесь перед подачей в факел горения непрерывно смешивают с топливом с получением газотопливной смеси, затем в полученную смесь вновь подают хлорсодержащий газ и смешивают с газотопливной смесью до содержания хлора не менее 200 г/м³.

Кроме того, хлоровоздушную смесь смешивают с топливом при соотношении 1: (20-30).

Кроме того, концентрацию хлора в хлоровоздушной смеси до смешивания с топливом поддерживают 5-150 г на 1 м³ воздуха.

Кроме того, в качестве хлорсодержащей смеси, подаваемой на смешивание с топливом, используют газы сантехотсоса с процесса электролиза хлормагниевого сырья, газы с процесса хлорирования обезвоженного карналлита, отходящие газы с печей кипящего слоя.

Кроме того, после смешивания с топливом в качестве хлорсодержащего газа используют анодный хлор с процесса электролиза с концентрацией 70-93%.

Кроме того, природный газ подают на смешивание перпендикулярно движению хлоровоздушной смеси.

Кроме того, хлорсодержащий газ подают перпендикулярно движению потока газотопливной смеси.

Кроме того, утилизацию полученного хлорида водорода осуществляют суспензией магнийсодержащего оксидного сырья с последующим получением хлорида магния.

Кроме того, утилизацию полученного хлорида водорода осуществляют гипохлоритом кальция с получением хлорида кальция.

Смешивание хлоровоздушной смеси до горения с природным газом позволяет осуществлять процессы реакции с относительно низкой скоростью. Это определяется диффузионными процессами, при которых образуются промежуточные продукты реакции:
CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HCl (1)
CH₃Cl + Cl₂ = CH₂Cl₂ + HCl (2)
CH₂Cl₂ + Cl₂ = CHCl₃ + HCl (3)
CHCl₃ + Cl₂ = CCl₄ + HCl (4)
Последующая подача хлора в полученную газотопливную смесь с концентрацией хлора 70-93% позволяет снизить скорость взаимодействия оставшейся части топлива с хлоровоздушной смесью, что снижает неустойчивое горение факела, повышает надежность процесса конверсии.

Подача топлива перпендикулярно хлоровоздушной смеси позволяет осуществлять равномерное смешивание компонентов в смеси и тем самым повысить надежность процесса конверсии хлорида водорода.

Подача хлорсодержащего газа перпендикулярно газотопливной смеси позволяет осуществлять равномерное смешивание компонентов в смеси и тем самым повысить надежность процесса конверсии хлорида водорода.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “новизна”.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию “изобретательский уровень” заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “изобретательский уровень”.

Примеры осуществления способа.

Пример 1. Хлорсодержащие газы магниевого производства (анодный хлоргаз), состоящие из 75% хлора и 20 об.% воздуха, смешивают с воздухом до концентрации хлора в хлоровоздушной смеси 115 г/м³ воздуха. Расход хлора 100 м³/час и воздуха 2000 м³/час. Хлоровоздушную смесь непрерывно смешивают в трубе с топливом, например природным газом, содержащим, об.%: CH₄ 95,8-99,7; C₂H₆ 0,1-6%; C₃H₈ до 0,1; CO₂ до 0,2; N₂ 0,2-4,0, в соотношении 1: (20-30), причем топливо подают непрерывно и перпендикулярно движению хлоровоздушной смеси в количестве 1000 м³/час. Затем в газотопливную смесь, которая движется по трубе с определенной скоростью, снова подают перпендикулярно движению смеси хлорсодержащий газ (анодный хлор) с концентрацией 70-93%, смешивают с газотопливной смесью до концентрации хлора не менее 200 г/м³ воздуха и подают в горелку на сжигание. Температура в зоне горения 1010-1600^oC. Процесс сжигания проходит стабильно, без взрыва и проскока хлора. Продукты горения топлива и хлора имеют температура 1240^oC и состоят, общ.%: CO₂ 6,1; H₂O 2,4; N₂ 61,8; O₂ 9,3; HCl 20,4; Cl₂ O. Полученный хлорид водорода утилизируют путем пропускания через оксидное магниевое сырье, например брусит или через гипохлорит кальция.

Пример 2.

В качестве хлорсодержащей смеси, подаваемой на смешивание с топливом, используют газы сантехотсоса с процесса электролиза хлормагниевого сырья (содержание хлора в газах до 6 г/м³), или газы с процесса хлорирования обезвоженного карналлита (содержание хлора не более 20 г/м³), или отходящие газы с печей кипящего слоя (содержание хлора не более 0,5 г/м³). Хлоровоздушную смесь непрерывно смешивают в трубе с топливом, например природным газом, содержащим, об.%: CH₄ 95,8-99,7; C₂H₆ 0,1-6; C₃H₈ до 0,1; CO₂ до 0,2; N₂ 0,2-4,0, в соотношении 1:(20-30), причем топливо подают непрерывно и перпендикулярно движению хлоровоздушной смеси в количестве 1000 м³/час. Затем в газотопливную смесь, которая движется по трубе с определенной скоростью, снова подают перпендикулярно движению смеси хлорсодержащий газ (анодный хлор) с концентрацией 70-93%, смешивают с газотопливной смесью до концентрации хлора не менее 200 г/м³ воздуха и подают в горелку на сжигание. Температура в зоне горения 1010-1600^oC. Процесс сжигания проходит стабильно, без взрыва и проскока хлора. Продукты горения топлива и хлора имеют температуру 1240^oC и состоят, общ.%: CO₂ 6,1; H₂O 2,4; N₂ 61,8; O₂ 9,3; HCl 20,4; Cl₂ 0. Полученный хлорид водорода утилизируют путем пропускания через оксидное магниевое сырье, например брусит или через гипохлорит кальция.

Таким образом, предложенный способ обезвреживания хлорсодержащих газов магниевого производства позволит осуществлять процесс стабильно и надежно, исключая “проскоки” пламени в горелочное устройство, хлопки, неустойчивое горение и срыв факела.

Формула изобретения

1. Способ обезвреживания хлорсодержащих газов магниевого производства, включающий смешивание хлорсодержащих газов с воздухом с получением хлоровоздушной смеси, подачу смеси в факел горения топлива, восстановление в процессе горения смеси до хлорида водорода с последующей утилизацией образующегося хлорида водорода, отличающийся тем, что предварительно хлоровоздушную смесь перед подачей в факел горения непрерывно смешивают с топливом с получением газотопливной смеси, затем в полученную смесь вновь подают хлорсодержащий газ, смешивают до содержания хлора в смеси не менее 200 г на 1 м³ воздуха.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что хлоровоздушную смесь смешивают с топливом при соотношении 1 : (20 – 30).

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрацию хлора в хлоровоздушной смеси до смешивания с топливом поддерживают 5 – 150 г на 1 м³ воздуха.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве хлорсодержащей смеси, подаваемой на смешивание с топливом, используют газы сантехотсоса с процесса электролиза хлормагниевого сырья, газы с процесса хлорирования обезвоженного карналлита, отходящие газы с печей кипящего слоя.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что после смешивания с топливом в качестве хлорсодержащего газа используют анодный хлор с процесса электролиза с концентрацией 70 – 93%.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что природный газ подают на смешивание перпендикулярно движению хлоровоздушной смеси.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что хлорсодержащий газ подают перпендикулярно движению потока газотопливной смеси.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что утилизацию полученного хлорида водорода осуществляют суспензий магнийсодержащего оксидного сырья с последующим получением хлорида магния.

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что утилизацию полученного хлорида водорода осуществляют гипохлоритом кальция с последующим получением хлорида кальция.