Патент на изобретение №2201792

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ТИТАНО-МАГНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

(57) Реферат:

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам очистки отходящих газов, образующихся при производстве магния и титана, в частности к способам очистки отходящих газов процесса обезвоживания карналлита в печах кипящего слоя, процесса окончательного обезвоживания в хлораторах, процесса электролитического получения магния и хлора, процесса хлорирования титансодержащего сырья в расплавных хлораторах, процесса разложения гипохлоридных пульп при улавливании дисбалансного хлора. В состав этих газов в больших количествах входят хлорид водорода, хлор и углекислый газ. Способ очистки отходящих газов титано-магниевого производства включает обработку газов жидким абсорбентом в виде раствора соды, который циркулирует в системе бак-скруббер, с последующим выводом отработанного раствора из системы циркуляции, причем обработку газов содовым раствором осуществляют при отношении карбонита натрия в содовом растворе к отходящим газам на 5-50% выше стехиометрического при исходном содержании карбоната натрия в растворе, равном 20-300 г/л, обработку осуществляют до остаточного содержания карбоната натрия 5-40 г/л, а температуру содового раствора, подаваемого на очистку, поддерживают 50-90^oС, при этом плотность орошения газов содовым раствором в скруббере составляет 1,13-1,17 г/см³. Способ позволяет исключить образование в отходах хлоратов и тем самым снизить затраты на обезвреживание образующихся гипохлоритных пульп. 4 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам очистки отходящих газов, образующихся при производстве магния и титана, в частности к способам очистки отходящих газов процесса обезвоживания карналлита в печах кипящего слоя, процесса окончательного обезвоживания в хлораторах, процесса электролитического получения магния и хлора, процесса хлорирования титансодержащего сырья в расплавных хлораторах, процесса разложения гипохлоридных пульп при улавливании дисбалансного хлора. В состав этих газов в больших количествах входят хлорид водорода, хлор и углекислый газ.

Известен способ очистки газов от хлора и хлорида водорода (патент РФ 2141371, опубл. БИ 32 1996 г.), включающий промывку газов поглотительной суспензией, причем в качестве поглотительной суспензии используют брусит или обоженный магнезит.

Недостатком данного способа является то, что абсорбенты используются только для очистки отходящих газов от хлорида водорода и требуется еще дополнительная очистка отходящих газов от хлора до санитарных норм.

Известен способ очистки отходящих газов (М.А. Эйдензон, кн. Металлургия магния и других легких металлов. – М. Металлургия. – 1964 г. – Стр.153-155), включащий двухступенчатую очистку газов сначала водой, затем известковой суспензией. Газы поступают снизу, а сверху подают поглощающую суспензию при температуре 70-90^oС и начальной концентрации СаО 100 кг/л.

Недостатком данного способа очистки является то, что в отходящих газах имеется в наличии большое количество углекислого газа, который взаимодействует с оксидом кальция с образованием карбоната кальция в виде взвеси, что приводит к повышенному расходу известковой суспензии (молока), быстрому забиванию оборудования твердыми отложениями и к снижению производительности оборудования.

Известен способ очистки газов магниевого производства (кн. Производство магния. – Иванов А.И., Ляндрес М.Б., Прокофьев О.В. – М. Металлургия. – 1979 г. – Стр.356-360), взятый по количеству совпадающих признаков за прототип и включающий поглощение газов жидкостью при промывке (абсорбция) в скрубберах. В качестве поглощающей жидкости используют воду, гидроксид магния и на второй стадии – известковое молоко или содовый раствор. Поглощающая жидкость циркулирует в системе бак-насос-скруббер и затем выводится из системы.

Нейтрализация газов содовым раствором идет по реакции
Nа₂СО₃+Сl₂+Н₂О = NaCl+NaClO+Н₂СО₃; (1)
Na₂СО₃+2НСl = 2NaCl+H₂O+CO₂. (2)
Недостатком данного способа очистки отходящих газов является то, что при использовании в качестве поглощающей жидкости содового раствора появляются затраты на последующее обезвреживание образующихся в процессе очистки газов отходов – гипохлоритных растворов, которые не всегда находят сбыт и требуют разложения перед сбросом в водоем. Кроме того, в газах присутствует хлорид водорода, который взаимодействует с гипохлоритом, частично разлагая его. Гипохлоритные пульпы приводят к образованию хлоратов, которые значительно затрудняют обезвреживание отходов и приводят к вредному воздействию на окружающую среду.

NaClO+2НСl = Н₂О+Сl₂+NaCl. (3)
Подобным образом действует на гипохлоритный раствор углекислый газ:
4NaClO+2СО₂ = 2Na₂СО₃+2Сl₂+О₂. (4)
Задача изобретения направлена на устранение недостатков прототипа, т.е. на снижение содержания вредных компонентов в отходах, образующихся в процессе очистки газов титано-магниевого производства раствором соды.

Данная задача решается тем, что в способе очистки отходящих газов титано-магниевого производства, включающем обработку газов жидким абсорбентом в виде раствора соды, который циркулирует в системе бак-скруббер, с последующим выводом отработанного раствора из системы циркуляции, новым является то, что обработку газов содовым раствором осуществляют при отношении карбоната натрия в содовом растворе к отходящим газам на 5-50 % выше стехиометрического.

Кроме того, исходное содержание карбоната натрия в растворе составляет 20-300 г/л.

Кроме того, очистку содовым раствором ведут до остаточного содержания карбоната натрия 5-40 г/л.

Кроме того, температуру содового раствора, подаваемого на очистку, поддерживают 50-90^oС.

Кроме того, плотность орошения газов содовым раствором в скруббере составляет 1,13-1,17 г/см³.

Проведение процесса очистки газов содовым раствором на 5-50% выше стехиометрии позволяет повысить щелочность содового раствора и тем самым исключить образование в отходах хлоратов и тем самым снизить затраты на обезвреживание образующихся гипохлоритных пульп.

Предварительный подогрев содового раствора до температуры 50-90^oС позволяет повысить растворимость соды в растворе и тем самым получить раствор по концентрации выше стехиометрии.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволили 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 результате отличительных признаков в заявленном способе очистке отходящих газов щелочным абсорбентом. 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 осуществления способа очистки газов
Состав отходящих газов с процесса обезвоживания карналлита: СО₂ 15,5 кг, 1,3% (объем. ), Н₂O 52,4 кг, 10,4%, N₂ 507,9 кг, 64,8%, О₂ 150,0 кг, 16,8%, НСl 36,7 кг, 3,6%, СО 5,7 кг, 0,8%, Cl 46,9 кг, 2,3%, пыль 10,0 кг.

Технологические газы титановых хлораторов, маc. концентрация г/м³, не менее: хлора 4,0, хлорида водорода 1,4, фосгена 0,2, оксида углерода 84,4. Сантахнические газы отделения хлорирования, маc. концентрация г/м³, не менее: хлора 0,2, хлорида водорода 0,2.

Очистку газов титано-магниевого производства осуществляют на промышленной газоочистке, состоящей из нескольких систем и включающей основное технологическое оборудование: циркуляционный бак с перемешивающим устройством емкостью 33 ³, центробежный насос 6НФ производительностью 450 м³/час и полый скруббер первой ступени диаметром 2,6 м и высотой 15,7 м, скруббер второй ступени высотой 14,0 м скоростной цилиндрический с тремя разделительными решетками, каплеуловитель прямоточный тангенциальный, цилиндрической формы высотой 8,6 м. После заполнения циркуляционного бака водой включают привод насоса и орошают водой скруббер.

На первой ступени – водная очистка с частичной циркуляцией раствора, вторая ступень – на содовом растворе. В скруббер водной очистки отходящие газы поступают снизу тангенциально, сверху подают через форсунки воду, количество свежей воды, поступающей в скруббер, равно около 90 м³/час и оборотной – 100 м³/час.

Свежий содовый раствор готовят из привозной соды в приемном баке растворением ее в горячей воде при температуре 50-90^oС концентрацией 20-300 г/л.

Далее газы непрерывно подаются в нижнюю часть скруббера второй ступени, выйдя из его верхней части, направляются в брызгоуловитель и по газовому коллектору с помощью вентилятора транспортируются в атмосферу через трубу. Рабочий содовый раствор, подогретый до температуры 50-90^oС, при массовой концентрации 20-300 г/л и плотности орошения 1,13-1,17 г/см³ в количестве на 5-50% выше стехиометрического циркуляционными насосами подается на орошение скрубберов через разбрызгивающие устройства. Уловленный в брызгоуловителе рабочий содовый раствор через гидрозатвор непрерывно стекает в бак циркуляции. По мере поглощения хлора и хлорида водорода происходит постепенное снижение в нем массовой концентрации карбоната натрия с увеличением концентрации солей натрия. Поэтому отработанный содовый раствор с массовой концентрацией соды 5-40 г/л заменяют свежим.

Отработанный хлорированный раствор соды выводят на разложение гипохлорита натрия. Разложение гипохлорита натрия осуществляют любыми известными способами, например обработкой острым паром в присутствии восстановителя.

Таким образом, использование для очистки газов в качестве поглощающей жидкости содового раствора на 5-50% выше стехиометрии позволяет снизить образование хлоратов в отработанных растворах и тем самым уменьшить загрязнение окружающей среды.

Формула изобретения

1. Способ очистки отходящих газов титано-магниевого производства, включающий обработку газов жидким абсорбентом в виде раствора соды, который циркулирует в системе бак-скруббер, с последующим выводом отработанного раствора из системы циркуляции, отличающийся тем, что обработку газов содовым раствором осуществляют при соотношении карбоната натрия в содовом растворе к отходящим газам на 5-50% выше стехиометрического.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что исходное содержание карбоната натрия в растворе составляет 20-300 г/л.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что очистку содовым раствором ведут до остаточного содержания карбоната натрия 5-40 г/л.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру содового раствора, подаваемого на очистку, поддерживают 50-90^oС.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что плотность орошения газов содовым раствором в скруббере составляет 1,13-1,17 г/см³.