Козлова С.А. и др. Оборудование для очистки газов промышленных печей

Подождите немного. Документ загружается.

151

газов используется вода и известковое молоко. На первой ступени очистки в

форсуночные скрубберы подается вода, где протекает процесс растворения

хлорсодержащих газов с образованием хлорноватистой и соляной кислот, на

второй ступени очистки в скрубберах с известковым молоком (Са(ОН)

) об-

разуются гипохлорит и хлорид кальция (Ca(OCl)

и CaCl

). Степень очистки

газа от хлора составляет от 82 до 96 % в зависимости от концентрации

Са(ОН)

Рис. 2.34. Схема очистки газов второй стадии обезвоживания карналли-

та: 1 – пылеосадительная камера; 2,14 – головные и хвостовые дымососы; 3 –

бак-сборник солянокислых растворов; 4,7 – полые форсуночные скрубберы

первой и второй ступеней очистки газов; 5,8 – каплеуловители; 6,9 – гидроза-

творы; 10,11 – циркуляционные баки; 12,13 – циркуляционные насосы; 15 –

насос

Отходящие газы от печей кипящего слоя после первичной очистки в

циклонах подаются на двухступенчатую

мокрую установку, каждая ступень

которой включает по два полых форсуночных скруббера с каплеуловителя-

ми. В качестве орошающей жидкости используется вода при плотности оро-

шения 45-55 м

/(м

⋅ч). Эффективность улавливания пыли в скруббере 80-85

%. Таким образом, применяемые схемы очистки газов при обезвоживании

карналлита не обеспечивают ее достаточную степень. Как было показано, она

зависит от вида и характера орошения жидкостью. С этой точки зрения более

эффективной представляется трехступенчатая схема очистки газов в полых

форсуночных скрубберах. На первой ступени при

орошении газов водой

должна улавливаться практически вся пыль и большая часть HCl. На второй

ступени при орошении газов также водой улавливается остаточное количест-

во HCl с образованием слабоконцентрированной соляной кислоты. На треть-

ей ступени при орошении известковым молоком производится очистка газов

от хлора. Плотность орошения должна составлять 50-55 м

/(м

⋅ч). Степень

очистки 96-98 %. Образующиеся при этом пылевые шламы (пульпы), слабые

152

растворы кислоты, гипохлорит кальция выводятся из цикла для последующей

ректификации или сбрасываются в канализацию.

На заводах с полным комплексом производства магния отходящие газы

после второй стадии обезвоживания объединяются с газами отсоса магние-

вых электролизеров. При этом достигается практически полная очистка газов

от хлорсодержащих соединений.

Дальнейшие разработки в области очистки отходящих газов

при обез-

воживании карналлита развиваются в направлении создания трехступенчатой

схемы с использованием в качестве орошающей жидкости магнезиального

молока Mg(ОН)

Очистка газов при электролизе магния

Электролиз магния производится в бездиафрагменных электролизерах.

При работе электролизеров на хлористом магнии состав электролита: MgCl

– 7-13 %, СаCl

– 30-45 %, NaCl – 45-60 %, KCl – 10 % при температуре 670-

700

С.

При работе электролизеров на карналлите электролит характеризуется

следующим составом: MgCl

– 5-12 %, NaCl – 10-20 %, KCl – 70-85 % при

температуре 700-720

С.

При электролизе магния отходами производства являются отходящие

газы, отработанный электролит и шлам. Электролит при снижении содержа-

ния MgCl

менее 4 % удаляется из ванны. В нем может содержаться до 1,0 %

MgО. Образующийся при электролизе шлам с содержанием до 90 % MgO и

1-1,5 % Mg также подлежит удалению. Замена электролита и шлама произво-

дится один-два раза в неделю, а магния – ежедневно. В электролизерах ано-

ды выполнены из графитированных брусьев длиной до 2200 мм при длине

ванны

до 7,5 м, а катоды – из неподвижных стальных брусьев, введенных че-

рез боковые стенки электролизера. Образующиеся газы из ванн электролизе-

ров при разрежении 10-30 Па отсасываются по торцевым патрубкам катод-

ных и сборных ячеек.

Анодный газ на выходе из электролизера содержит около 90 % хлора,

до 0,5 % HCl, 1-3 % СО и СО

, а также до 10 % воздуха.

Вместе с анодным газом улавливаются возгоны солей, содержащие до

50 % MgCl

, 33 % KCl, 6 % Ме

и др. Возгоны оседают в газопроводах и

выбрасываются в отвал или в промышленную канализацию. В бездиафраг-

менных электролизерах количество отсасываемых газов зависит от разреже-

ния (так при разрежении 120 Па оно составляет в одной ячейке электролизера

от 100 до 600 м

/ч). При этом температура газов, просасываемых через ячей-

ку, снижается с 650-700

С до 240-160

С. Избыточный подсос воздуха вызы-

вает увеличение в газах содержания влаги и кислорода, их взаимодействия с

153

электролитом и магнием, увеличение шламообразования и повышенный рас-

ход сырья. Подобные отрицательное действие вызывает необходимость тща-

тельной герметизации крышек электролизеров и их открытия только для ве-

дения рабочих операций.

В целом объем отсасываемых газов из электролизера достигает 100

тыс. м

/ч. С ними в дымовую трубу выбрасываются около 17 кг/ч Cl

, 60 кг/ч

HCl.

Известно, что производства по получению магния находятся, как пра-

вило, в составе титано-магниевых предприятий. В этом случае получающий-

ся при электролизе магния хлор может использоваться для хлорирования

титанового шлака. Для этого хлор перед его использованием подвергается

дополнительной очистке и концентрированию. В хлораторах при взаимодей-

ствии титанового шлама

хлора образуется TiCl

с последующим получением

в расплаве тонкодисперсного TiO

по реакции

TiCl

+ О

= TiО

+ 2Сl

Мелкодисперсный TiО

в значительной степени выносится с газами, за-

грязняя TiCl

. Кроме того, разбавление хлора кислородом приводит к увели-

чению объемов газов, нарушению тепловой работы хлораторов.

В связи с вышесказанным организация дополнительной очистки анод-

ного хлорсодержащего газа становится необходимой. Разработано несколько

способов производства чистого хлора из разбавленных хлорвоздушных сме-

сей, основанных на методах конденсации и абсорбции.

Конденсационные способы заключаются в том,

что газовая хлорсодер-

жащая смесь предварительно сжимается в компрессоре до давления 1,2 МПа

с последующим ступенчатым охлаждением до температуры –60

С. Схема

сложная, требующая применения специальных хлорных компрессоров и низ-

котемпературных установок.

На титаново-магниевых комбинатах используются абсорбционный ме-

тод, сущность которого заключается в том, что имеющийся на этом произ-

водстве TiCl

является хорошим абсорбентом по отношению к хлору, облада-

ет сравнительно высокой температурой кипения, термостабилен и не корро-

дирует углеродистую и нержавеющую стали.

Установка (рис. 2.35), основанная на этом принципе, позволяет полу-

чить из анодного хлорсодержащего газа магниевого производства 99 %-ый

газообразный или жидкий хлор. Ее использование исключает выбросы в ат-

мосферу большого

количества хлорсодержащих отходящих газов.

Очистка этих газов, выделяющихся при электролизе магния, ведется в

две ступени: в двух последовательно расположенных полых форсуночных

скрубберах с каплеуловителями с организацией многоярусного орошения га-

154

зов суспензией известкового молока (рис. 2.36). Плотность орошения 50-55

/(м

⋅ч). Известковую суспензию подают в циркуляционный бак второй сту-

пени очистки, а частично отработанный раствор известкового молока на-

правляют насосами в циркуляционный бак первой ступени. По мере исполь-

зования реагент выводится из бака в виде гипохлорита кальция. Гипохлорит-

ная пульпа, образующаяся при двухступенчатой схеме очистки газа и выво-

димая из

цикла после первой ступени, содержит 110-130 кг/м

хлора с общей

щелочностью 15-20 г/м

, что соответствует технологическим условиям (ТУ)

на гипохлорит кальция.

Рис. 2.35. Схема получения 100 %-ного газообразного или жидкого

хлора из анодного хлорсодержащего газа магниевого производства: 1 – кок-

совый фильтр; 2 – тканевый фильтр; 3 – насадочный противоточный скруб-

бер; 4 – гидрозатвор; 5 – каплеуловитель; 6 – холодильник; 7 – теплообмен-

ник; 8 – насосы; 9 – промежуточная емкость; 10 – куб-испаритель; 11 – рек-

тификационная колонна; 12 – регулирующий клапан; 13 – дефлегматор, ох-

лаждаемый рассолом; 14 – конденсатор хлора; 15 – цистерна для жидкого

хлора

Иногда очистка

газов отсоса магниевых электролизеров производится

по этой же технологии совместно с газами второй стадии обезвоживания

карналлита.

Таким образом, в процессе очистки газов в производстве магния от

хлора удается сохранить не только окружающую среду, но и получить новый

ценный продукт – гипохлорит кальция, имеющий большое практическое зна-

чение. Эффективность работы газоочистной установки

зависит от мощности

производства. Наиболее лучшие результаты достигаются при скорости газо-

вого потока в газоходах 8-12 м/с; в полых форсуночных скрубберах 3,5-

5,5м/с; в каплеуловителе 5,5 м/с; во входных патрубках мокрых аппаратов

20- 22 м/с. Исходя из этого и ведется расчет параметров установки.

155

Степень очистки газов от хлора при двухступенчатой схеме устанавли-

вается в пределах 98,5-99,5 %.

Газоходы, вентиляторы, дымовую трубу и другое оборудование в слу-

чае применения известкогового молока защищают от коррозии.

Рис. 2.36. Схема очистки санитарных отсосов магниевых электролизе-

ров: 1 – бак-сборник товарного гипохлорита кальция; 2, 3 – головные и хво-

стовые дымососы; 4 – полый форсуночный скруббер первой ступени очистки

газов; 5, 8 – каплеуловители; 6,9 – гидрозатворы; 7 – полый форсуночный

скруббер второй ступени очистки газов; 10, 11 – циркуляционные баки с пе-

ремешивающими устройствами; 12, 13 – циркуляционные насосы; 14 –

бак-сборник; 15 – дымовая труба; 16 – насос

В целом,

технология очистки газов в магниевом производстве фондо- и

материалоемкая, технически и эксплуатационно сложная и дорогостоящая.

Контрольные вопросы

1. Характеристика газов при обезвоживании карналлита

2. Схемы очистки газов 1-й и 2-й ступени обезвоживания карналлита

3. Характеристика газов магниевых электролизеров

4. Схемы очистки газов при электролизе магния

5. Как производится утилизация хлорсодержащих газов магниевого

производства?

156

+++БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Швыдкий В.С., Ладыгичев М.Г., Швыдкий Д.В. Теоретические ос-

новы очистки газов: Учебник для вузов. – М.: Машиностроение-1, 2001. –

502 с.

2. Родионов А.И., Клушин В.Н., Систер В.Г. Технологические процес-

сы экологической безопасности: Учебник для вузов. – Калуга: Изд-во

Н.Ф. Бочкаревой, 2000. – 800 с.

3. Николайкин Н.И., Николайкина Н.Е., Мелехова О.П. Экология. –

М.: МГУИЭ, 2000. – 504 с.

4. Общий курс процессов и аппаратов химической технологии. Учеб-

ник в 2-х кн./ Под ред. В.Г. Айнштейна. – М.: Логос – Высшая школа. –

2002. – Кн. 1 – 912 с., кн. 2 – 872 с.

5. Ветошкин А.Г. Техника защиты окружающей среды. – Пенза:

ПГТУ, 2003. – 180 с.

6. ПДК вредных веществ в воздухе рабочей зоны. ГН 2.2.5.686-98. –

М.: Минздрав, 1998. – 116 с.

7. Швыдкий В.С., Ладыгичев М.Г. Очистка газов: Справочное изда-

ние. – М.: Теплоэнергетик, 2002. – 640 с.

8. Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Т. 1-3. – Калуга:

Изд-во Н. Бочкаревой, 2003.

9. Лозановская И.Н., Орлов Д.С., Садовникова Л.К. Экология и охрана

биосферы при химическом загрязнении. – М.: Высшая школа, 1998. 287 с.

10. Киселев В.Н. Основы экологии. – Минск: Унiверсiтэцкае, 1998. 367 с.

11. Петров К.М. Общая экология. – С-Пб

.: Химия, 1998. 352 с.

12. Тимонин А.С. Основы конструирования и расчета химико-

технологического и природоохранного оборудования: Справочник. Т. 1-3. –

Калуга: Изд-во Н. Бочкаревой, 2006 – 996 с.