Патент на изобретение №2169037

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ МАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам переработки отходящих газов магниевого производства от хлора и/или хлорида водорода. Способ очистки отходящих газов магниевого производства включает приготовление поглотительной суспензии из молотого оксидного материала, абсорбцию газов поглотительной суспензией, циркуляцию суспензии в системе абсорбер – циркуляционный бак и обезвреживание гипохлоритной пульпы, причем абсорбцию отходящих газов осуществляют двуxcтупeнчaтo; первоначально газы обрабатывают гипохлоритной пульпой концентрацией до 100 г/л, затем – поглотительной суспензией, в процессе циркуляции частицы молотого оксидного материала крупностью более 0,5 мм непрерывно выделяют и обрабатывают суспензией, подаваемой из абсорбера. Кроме того, отходящие газы перед очисткой предварительно нагревают. Способ позволяет снизить затраты на очистку газов и снизить образование отходов в результате обезвреживания газов. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам переработки отходящих газов магниевого производства от хлора и/или хлорида водорода.

Известен способ обезвреживания отходящих газов (кн. М.А. Эйдензон. Металлургия магния и других легких металлов. – М. Металлургия. – 1974. – С. 148-151) путем орошения циркулирующим известковым молоком. Когда концентрация оксида кальция в молоке снизится до 20 г/л, а содержание хлорита кальция достигнет 80 г/л, часть циркулирующего молока выводят из системы и добавляют туда свежее известковое молоко. Раствор гипохлорита кальция нагревают в реакторе паром до 90^oC и затем обрабатывают сульфатом натрия. Щелочной раствор, выходящий из реактора после разложения пульпы гипохлорита кальция, используют для очистки отходящих газов, содержащих хлористый водород. Степень очистки отходящих газов от пыли и хлорида водорода составляет 100%, от хлора – 98-99%.

Недостатками данного способа является то, что известковое молоко, находящееся в циркуляционном баке, непрерывно перемешивают для предотвращения осаждения крупной фракции гидроксида кальция из объема суспензии, что усложняет технологию очистки. Образующие в процессе очистки гипохлоритные пульпы являются отходами производства, которые необходимо обезвреживать, что приводит к большим материальным затратам.

Известен способ (патент РФ 2115748, опуб. БИ N 20, 1998 г.) переработки отходящих газов магниевого производства путем взаимодействия газов с оксидным компонентом и жидкостью, разделения образующейся при этом суспензии. Причем оксидный компонент подают в поток газов одновременно и в количестве, обеспечивающем конечную концентрацию суммы солей 330-350 кг/м³, затем полученную газовзвесь взаимодействуют с жидкостью. В качестве оксидного материала используют оксид кальция, оксид магния (брусит, обожженный магнезит).

Недостатком данного способа является то, что в процессе обезвреживания крупные частицы оксидного материала не полностью вступают в реакцию в отходящими газами, что приводит к образованию твердых взвесей – отходов производства. Образующиеся в процессе очистки гипохлоритные пульпы являются отходами производства, которые необходимо обезвреживать, что приводит к большим материальным затратам.

Известен способ переработки отходящих газов магниевого производства, взятый в качестве прототипа (Ст. Утилизация избыточного хлора в титаномагниевом производстве. – Э.Е.Мовсесов, Л.П.Седова. – Ж. Цветные металлы. – 1996, N 9. – С. 46-49), включающий приготовление поглотительной суспензии из молотого оксидного материала, абсорбцию газов поглотительной суспензией, циркуляцию суспензии в системе абсорбер – циркуляционный бак с постоянным отводом тепла и обезвреживание образующейся гипохлоритной пульпы. Удаляемая из системы гипохлоритная пульпа может быть переработана путем обработки хлорсодержащим газом с получением хлорида кальция.

Недостатком данного способа-прототипа является то, что отходящие газы магниевого производства обрабатывают с большими материальными затратами на дополнительный отвод тепла и обезвреживание гипохлоритной пульпы. Кроме того, не прореагировавшие крупные частицы известкового молока выбрасываются в отвал, что также приводит к большим материальным затратам.

Задачами изобретения являются снижение затрат на очистку газов и снижение отходов в результате обезвреживания газов.

Заданная задача решается тем, что в способе очистки отходящих газов магниевого производства, включающем приготовление поглотительной суспензии из молотого оксидного материала, абсорбцию газов поглотительной суспензией, циркуляцию суспензии в системе абсорбер – циркуляционный бак, обезвреживание гипохлоритной пульпы, новым является то, что абсорбцию отходящих газов осуществляют двухступенчато, первоначально газы обрабатывают гипохлоритной пульпой, затем – поглотительной суспензией, в процессе циркуляции частицы молотого оксидного материала крупностью более 0,5 мм непрерывно выделяют и обрабатывают суспензией, подаваемой из абсорбера.

Кроме того, отходящие газы перед очисткой предварительно нагревают.

Кроме того, концентрация гипохлоритной пульпы составляет до 100 г/л.

Проведение процесса абсорбции отходящих газов двухступенчато в циркуляционной системе позволяет упростить схему очистки и снизить количество отходов.

Улавливание в процессе циркуляции твердых частиц крупностью более 0,5 мм позволяет снизить отходы в процессе обезвреживания газов на 20%.

Химизм процесса можно объяснить следующими реакциями:
Хлор растворяется в воде отработанного известкового молока
Cl₂ + H₂O = HCl + HClO (1)
и образуется кислая среда. В такой среде гипохлорид кальция Ca(ClO)₂ окисляется хлорноватистой кислотой в хлорат, а хлороводородной – в хлорид кальция (CaCl₂):
Ca(ClО)₂ + 4HClO = CA(ClO₃)₂ + 4HCl (2)
2Ca(ClO)₂ + 4HCl = 2CaCl₂ + 4HClO (3)
При нагревании хлорсодержащих газов большая часть хлора гидролизуется нагретой водой, полученной за счет теплообмена с нагретым газом. При этом образуется лишь хлороводородная кислота
Cl₂ + H₂O = 2HCl + 1/2O₂ (4)
За счет образования соляной кислоты при повышенной температуре скорость разложения гипохлорита кальция в циркулирующем отработанном молоке существенно увеличивается по сравнению с тем, когда газы подаются на обезвреживание без предварительного нагрева.

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”.

Пример 1. Состав отходящих газов магниевого производства: анодный хлор-газ с процесса электролиза – 75% хлора и 20% воздуха, газы сантехотсоса с процесса электролиза – содержание хлора в газах до 6 г/м³, газы с процесса хлорирования обезвоженного карналлита – содержание хлора не более 20 г/м³. Подают в абсорбер отходящие газы в количестве 120000 м³.

Очистку отходящих газов магниевого производства ведут на промышленной газоочистке, включающей в себя циркуляционные баки (3,4) емкостью 35 м³, центробежные насосы типа 6НФ (5) производительностью 450 м³/ч и полые абсорберы (1,2) диаметром 5 м и высотой 14,7 м. В абсорбер первой ступени (1) снизу подают подогретые горелкой (7) до температуры 400^oC отходящие газы, а сверху из циркуляционного бака (3) – гипохлоритную пульпу концентрацией до 100 г/л. Далее газы, содержащие 15 г/м³ хлора, подавали на стадию абсорбции известковым молоком с исходной концентрацией 100 г/л в пересчете на CaO. Известковое молоко поступает сверху в абсорбер (2) второй ступени из циркуляционного бака (4) второй ступени. Дополнительно в магистраль, соединяющую абсорбер второй ступени (2) с циркуляционным баком (4), врезан гидроциклон (6). После заполнения циркуляционного бака (4) суспензией включают привод насоса 6НФ (5) и орошают абсорбер второй ступени (2). При циркуляции в системе абсорбер-бак твердые частицы размером более 0,5 мм за счет центробежной силы гидроциклона (6) оседают в бункере гидроциклона. В гидроциклоне осевшие частицы непрерывно омываются циркулирующей суспензией и уменьшаются в размерах. Частицы менее 0,5 мм уносятся из гидроциклона и вновь вступают в реакцию с газами.

Гипохлоритная пульпа, образующаяся при очистке отходящих газов известковым молоком и содержащая 54,4 г/л Ca(OCl)₂, 25,0 г/л CaO, 0,346 г CaO на 1 г Ca(OCl)₂, подается на первую стадию обработки газов в абсорбер первой ступени (1). После обработки замеряли продолжительность цикла очистки газов объемом поглотительной суспензии одного бака, т.е. до замены на свежую при проскоках хлора в очищаемых газах концентрацией 4 мг/м³. Продолжительность в среднем была 4 ч. Концентрация оксидного компонента в поглотительной суспензии при сливе 0,1-1 г/л.

Пример 2. Процесс очистки газов провели аналогично примеру 1, но в качестве оксидного компонента применяли молотый брусит Mg(OH)₂. Продолжительность цикла очистки газов объемом поглотительной суспензии одного бака в среднем была 5 ч, концентрация оксидного компонента в поглотительной суспензии при сливе 0,1-1 г/л.

Данное изобретение позволит значительно снизить затраты на очистку газов и снизить количество отходов.

Формула изобретения

1. Способ очистки отходящих газов магниевого производства, включающий приготовление поглотительной суспензии из молотого оксидного материала, абсорбцию газов поглотительной суспензией, циркуляцию суспензии в системе абсорбер – циркуляционный бак и обезвреживание гипохлоритной пульпы, отличающийся тем, что абсорбцию отходящих газов осуществляют двухступенчато: первоначально газы обрабатывают гипохлоритной пульпой, затем – поглотительной суспензией с возвращением полученной гипохлоритной пульпы на первую ступень, в процессе циркуляции частицы молотого оксидного материала крупностью более 0,5 мм непрерывно выделяют и обрабатывают суспензией, подаваемой из абсорбера.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что отходящие газы перед очисткой предварительно нагревают.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрация гипохлоритной пульпы составляет до 100 г/л.

РИСУНКИ