Патент на изобретение №2214857

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2214857 (13) C1
(51) МПК 7
B01D53/50, B01D53/14
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 18.03.2011 – прекратил действие

(21), (22) Заявка: 2002119998/12, 22.07.2002

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

22.07.2002

(45) Опубликовано: 27.10.2003

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
А.С. Носков и др. Воздействие ТЭС на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба (Технологические аспекты) – Новосибирск: Издательство ГПНТБ СО АН СССР, 1990, с. 58-59. SU 1386261 A1, 07.04.1988. SU 1793946 A3, 07.02.1993. RU 2135268 C1, 27.08.1999. RU 2104757 C1, 20.02.1998. RU 2095128 C1, 10.11.1977. RU 2162007 C2, 20.01.2001. US 4351804 A1, 28.09.1982. DE 3830390 C1, 07.12.1989.

Адрес для переписки:

630090, г.Новосибирск, Морской пр-т, 48, кв.29, Л.К. Чучалину

(71) Заявитель(и):

Общество с ограниченной ответственностью “Чистая Планета”

(72) Автор(ы):

Чучалин Л.К.,
Покровский А.Л.,
Русаков А.А.

(73) Патентообладатель(и):

Общество с ограниченной ответственностью “Чистая Планета”

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОТ ДИОКСИДА СЕРЫ

(57) Реферат:

Изобретение относится к очистке от диоксида серы отходящих технологических газов производств, работающих на серусодержащем сырье, и может быть использовано на предприятиях металлургической и химической промышленности и на энергетических предприятиях. Способ очистки отходящих газов от диоксида серы включает непрерывное противоточное ступенчатое контактирование газов с водной пульпой известняка в поглощающих аппаратах-абсорберах, причем контактирование проводят в вихревых скрубберах в слое тонкодиспергированной пульпы известняка при продолжительности пребывания газа в реакционной поглощающей зоне 0,001-0,005 с, содержании известняка в пульпе не более 60 г/дм3 и молекулярном соотношении SO2 и СаСО3 в подаваемых на очистку потоках газа и пульпы, равном 1-2. Изобретение позволяет снизить продолжительность пребывания очищаемого газа в реакционной поглощающей зоне и уменьшить габариты поглощающих аппаратов. 1 ил.

Изобретение относится к области очистки от диоксида серы отходящих технологических газов производств, работающих на серусодержащем сырье, и может быть использовано на предприятиях металлургической и химической промышленности и на энергетических предприятиях.

Известен способ очистки от диоксида серы отходящих технологических газов, являющийся ближайшим аналогом изобретения. Он предусматривает контактирование газов с поглощающей водной пульпой известняка в непрерывном противоточном ступенчатом режиме. В результате контактирования SO2 переходит в пульпу в виде СаSO3 и частично СаSO4. Степень извлечения SO2 в пульпу составляет 85-90%. Для приготовления пульпы используют известняк, предварительно измельченный до крупности 0,074 мм, при расходе его 2,5-3 т на 1 т SO2 (стехиометрически необходимый расход – менее 2 т на 1 т SO2). С целью снижения расхода известняка осуществляют многократное использование пульпы путем ее рециркуляции. Очистку обычно осуществляют в абсорбционных башнях-скрубберах значительных размеров, поскольку необходимая продолжительность пребывания газа в зоне поглощения превышает несколько секунд (А.С. Носков и др. Воздействие ТЭС на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба. – Новосибирск: Издательство ГПНТБ СО АН СССР, 1990, с.49-51, 58, 77).

Недостатком известного способа является большая продолжительность пребывания очищаемого газа в реакционной поглощающей зоне, требующая больших объемов поглощающих аппаратов для осуществления очистки.

В основу изобретения поставлена задача снижения продолжительности пребывания очищаемого газа в реакционной поглощающей зоне и уменьшения габаритов поглощающих аппаратов.

Для решения поставленной задачи в известном способе очистки отходящих газов от диоксида серы, включающем непрерывное противоточное ступенчатое контактирование газов с водной пульпой известняка в поглощающих аппаратах-абсорберах, согласно изобретению контактирование проводят в вихревых скрубберах в слое тонкодиспергированной пульпы известняка при продолжительности пребывания газа в реакционной поглощающей зоне 0,001-0,005 секунды, содержании известняка в пульпе не более 60 г/дм3 и молекулярном соотношении SO2 и СаСO3 в подаваемых на очистку потоках газа и пульпы, равном 1-2.

Достижение высокого извлечения SO2 из отходящих технологических газов в процессе их очистки при низкой продолжительности пребывания газов в реакционной поглощающей зоне (0,001-0,005 секунды) согласно изобретению становится возможным благодаря оптимизации состава пульпы известняка и молекулярного отношения содержаний SO2 и СаСО3 в потоках газа и пульпы, подаваемых на очистку.

Первоначальная стадия взаимодействия диоксида серы и карбоната кальция водной пульпы известняка описывается реакциями (1) и (2):
SO2+СаСО3=СаSO3+СО2, (1)
СаSO3+SO22О=Са(НSO3)2. (2)
Одновременно медленно протекает реакция взаимодействия образующегося бисульфита кальция с непрореагировавшими ядрами зерен известняка:
СаSO3+Са(НSO3)2=2СаSO32О+СО2. (3)
При содержаниях известняка в водной пульпе менее 60 г/дм3 действующая масса SO2 в реакции (2) относительно велика и процесс образования Са(НSO3)2 по реакции (2) и взаимодействие его с СаСО3 по реакции (3) протекает достаточно эффективно, а экранирование зерен известняка сульфитом кальция сравнительно мало сказывается на степени очистки газа от SO2. Изложенное справедливо для любых содержаний известняка в пульпах ниже 60 г/дм3. При переходе к более концентрированным пульпам известняка действующая масса SO2 в реакции (2) при неизменном расходе и составе исходного газа становится относительно меньше, чем при содержаниях известняка в пульпах 60 г/дм3. Это приводит к относительному снижению выхода Са(НSO3)2 по реакции (2), к относительному снижению интенсивности протекания реакции (3) и в итоге к более резкому снижению степени очистки газа от SO2. В результате при содержании известняка в пульпах выше 60 г/дм3 достаточно высокое извлечение SO2 из отходящего газа не достигается даже при расходах известняка, превышающих стехиометрически необходимый для образования СаSO3.

Отношение молекулярных содержаний SO2 и СаСО3 в поглощающей пульпе (k) после завершения процесса очистки, с одной стороны, не должно превышать 2, поскольку при величинах k>2 извлечение диоксида серы из газа резко уменьшается. С другой стороны, осуществление процесса при величинах k<1 означает перерасход известняка по сравнению со стехиометрическим необходимым. Оптимальным является диапазон величин k от 1 до 2.

Из получаемых в процессе очистки пульп может быть получен товарный гипсовый продукт путем превращения Са(НSO3)2 в СаSO3 и окисление его известными методами.

Изобретение иллюстрируется примерами
Пример 1.

Схема очистки газа от диоксида серы включает три вихревых скруббера (ВС) марки ВФ-3000 производительностью по 3 тыс. 3 газа в час каждый, четыре агитатора вместимостью по 200 дм3 каждый, четыре насоса производительностью по 1,5 м3/час каждый и источник исходного газа, подлежащего очистке (см. чертеж). При работе схемы газ последовательно пропускают через вихревые скрубберы в порядке I-II-III ступени, а водную пульпу известняка – встречным потоком в последовательности III-II-I ступени. При этом на III ступень дозированно подают свежую водную пульпу известняка из агитатора 4. Отработанную пульпу III ступени собирают в агитаторе 3 и дозированно подают ее на II ступень очистки. Путь, проходимый пульпой через II и I ступени, аналогичен описанному для III ступени. Подачу пульпы известняка из агитатора 4, 3, 2 осуществляют с помощью насосов. Пульпу I ступени выводят из агитатора 1 самотеком. Пульпу подают на ступени очистки в усредненном виде, что достигается с помощью мешалок. Исходную пульпу готовят смешением с водой предварительно измельченного до крупности 0,074 мм известняка с содержанием СаСО3 77,9 мас.%. Содержание твердого в этой пульпе равно 40 г/дм3. Расход пульпы составляет 25 дм3/мин. Продолжительность пребывания газа в реакционной поглощающей зоне 0,005 секунды достигают соответствующей регулировкой толщины слоя пульпы.

Подлежащий очистке газ с содержанием 20 г/м3 готовят смешением испаряемого из баллона жидкого SO2 с атмосферным воздухом и подают на I ступень очистки.

Перед началом эксперимента в агитаторы 1, 2, 3 вводят по 150 дм3 пульпы, предварительно насыщенной диоксидом серы до молекулярных отношений содержаний SO2 к СаСО3 2,0; 0,81 и 0,14 соответственно.

Эксперимент поводят в течение 30 минут с контролем содержания SO2 в газе, выходящем из III ступени.

Согласно полученным результатам содержание SO2 в отходящем газе III ступени равняется 0,070,02 г/м3, что соответствует извлечению более 99%.

Пример 2.

То же, что в примере 1, но молекулярное содержание SO2 и СаСО3 в потоках пульпы и газа, подаваемых на очистку, равно 1,0; расход пульпы на осуществление процесса 50 дм3/мин, продолжительность пребывания газа в реакционной поглощающей зоне 0,001 секунды и величины S/Ca в пульпах агитаторов 1, 2, 3 перед началом эксперимента 1,0; 0,23; 0,02 соответственно. Показатели процесса аналогичны приведенным в примере 1.

Как видно из результатов примеров 1, 2, степень очистки газов от SO2 в приведенных выше условиях превышает 99% несмотря на то, что продолжительность пребывания очищаемого газа в реакционных зонах скрубберов не более 0,005 сек. Если принять, что продолжительность пребывания газов в реакционной зоне традиционных поглотителей-абсорберов равна 10 сек, а число абсорберов по традиционной и заявляемой технологиям одинаково, то необходимый объем реакционной зоны в вихревых скрубберах в 2000 раз меньше традиционно необходимого. Это создает базу для резкого сокращения объема и стоимости аппаратуры по предлагаемому способу.

Формула изобретения

Способ очистки отходящих газов от диоксида серы, включающий непрерывное противоточное ступенчатое контактирование газов с водной пульпой известняка в поглощающих аппаратах-абсорберах, отличающийся тем, что контактирование проводят в вихревых скрубберах в слое тонкодиспергированной пульпы известняка при продолжительности пребывания газа в реакционной поглощающей зоне 0,001-0,005 с, при этом содержание известняка в пульпе не более 60 г/дм3, и молекулярном соотношении SO2 и СаСО3 в подаваемых на очистку потоках газа и пульпы, равном 1-2.

РИСУНКИ

Рисунок 1


MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 23.07.2004

Извещение опубликовано: 27.04.2006 БИ: 12/2006


Categories: BD_2214000-2214999