Результат интеллектуальной деятельности: Способ очистки отходящих газов от хлора и хлористого водорода с получением товарных продуктов

Изобретение относится к технологии очистки отходящих газов, а именно пиролизных и дымовых газов от хлора и хлористого водорода с последующим получением из выделенных отходов товарных продуктов.

Известен способ очистки газов от хлора и/или хлористого водорода, включающий промывку газов суспензией, получаемой обработкой поглотительной жидкости химическим реагентом, циркуляцию поглотительной жидкости в системе скруббер - циркуляционный бак и вывод отработанной суспензии из технологического процесса. (Патент РФ на изобретение №2141371, Способ очистки газов от хлора/или хлористого водорода, МПК B01D 53/68, от 03.10.1996). В качестве химического реагента используют брусит или обожженный магнезит, а поглотительную жидкость рециркулируют в системе скруббер - циркуляционный бак до достижения в ней концентрации суммы солей 330-350 кг/м³).

Недостатками указанного способа являются высокая влажность получаемой соли-суспензии хлорида магния, на выпарку которой требуются высокие энергозатраты, а также использование для изготовления промыв-ной жидкости дефицитного сырья - брусита или обожженного магнезита.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту предлагаемому является способ очистки абгазов магниевого производства от хлора с получением побочных товарных продуктов, в котором очистку газов производят смесью известкого молока и карбамида (Патент РФ на изобретение №2243024, Способ очистки абгазов магниевого производства от хлора и хлористого водорода, МПК B01D 53/14, от 27.12.2004). Отработанные растворы (суспензии), содержащие хлорид, оксид и карбонат кальция используют для получения товарных продуктов.

Недостатком указанного способа является значительное количество в отработанных растворах активного хлора и хлорида натрия. Это не позволяет в дальнейшем получать из них качественные товары, при этомобразовывая отходы. К тому же многостадийность и длительность операций снижают производительность способа.

Технической проблемой при производстве товарных продуктов при очистке отходящих газов от хлора является сложность наиболее полного использования отходов при создании высокого качества этих продуктов.

Техническим результатом предлагаемого решения является практически безотходное производство.

Поставленный технический результат достигается тем, что в способе очистки отходящих газов от хлора и хлористого водорода с получением товарных продуктов, включающем очистку газов от хлора суспензией и дальнейшую переработку отработанной суспензии в товарный продукт, согласно предлагаемому решению, при очистке пиролизных и дымовых газов от хлора и хлористого водорода их предварительно охлаждают до 130-140°С в газосборнике распылением нагретой до 90-95°С доломитовой суспензией, а затем ведут ее циркуляцию в скруббере с распылением доломитовой суспензии при температуре 120-130°С до содержания в ней хлорида магния 42-44 вес. %, и при последующим выведении суспензии из оборота ее подвергают вакуум-кристаллизации при температуре 110-120°С, отделяют центрифугой кристаллогидраты хлорида магния и затем одновременно сушат при температуре 100-110°С и измельчают до 10-15 мкм в комбинированной сушилке «кипящего слоя», получая товарный продукт бишофит. При этом отделенный центрифугой фильтрат одновременно сушат в комбинированной сушилке «кипящего слоя» при температуре 110-120°С до содержания в нем хлорида кальция 48-49вес.% и измельчают до размера частиц 10-15 мкм, получая товарный продукт кристаллогидрат хлорида кальция.

Практически безотходное производство достигается тем, что в способе для очистки пиролизного и дымового газов от хлора и хлористого водорода их обрабатывают водной суспензией доломитовой пыли 23-26%-ной концентрации, получаемой растворением в воде доломитовой пыли, выделяемой при прокаливании доломита при температуре выше 1100°С и содержащей, масс. %:36 MgO;50 СаО;3,8 SiO₂; 0,9-2,1 FeO. Такая пыль не находит широкого применения и вывозится в отвалы [Технология огнеупоров. Стрелов К.К., Кащев И.Д. Мамыкин П.С. Учебник для техникумов. - М.:Металлургия, 1988. - 588 с.].

Содержащий хлор и хлористый водород газ, поступающий на очистку в скруббер, связывается при температуре 120-130°С оксидами магния и кальция подаваемой распылением суспензии, получаемой растворением в воде указанной выше доломитовой пыли-уноса до 23-26%-ной концентрации. Суспензия циркулирует в газосборнике и скруббере до связывания хлором и хлористым водородом газа до 42-44% -ной концентрации хлорида магния, после чего ее выводят из оборота, не допуская кристаллообразования солей, а для дальнейшей очистки газа вводят новую резервную емкость с суспензией.

Скорость взаимодействия оксидов кальция и магния с хлором и хлористым водородом в значительной степени зависит от дисперсности указанных оксидов и, в связи с этим, для недопущения агрегации образованных в процессе очистки хлоридов магния и кальция перед подачей суспензии в газосборник и скруббер образующиеся агрегаты разрушают в бисерной мельнице. При циркуляции суспензии происходит взаимодействие хлористого водорода с указанными оксидами магния и кальция с образованием хлоридов магния и кальция по реакциям (1 и 2):

При охлаждении суспензии и повышении содержания хлоридов в ней могут образовываться приведенные в табл. 1 кристаллогидраты солей магния и кальция (Краткая химическая энциклопедия. - М.: Мир, 1967, Т. 2, - 396 с.).

Начало кристаллизации хлоридов магния и кальция зависит не только от температуры суспензии, но и от их растворимости в воде. В связи с этим для недопущения кристаллизации указанных хлоридов в скруббере суспензию выводят из оборота при достижении 42-44%-ной концентрации хлорида магния. Соблюдение приведенных выше условий обеспечивает скорость связывания хлора с оксидами магния и кальция до указанной концентрации в течение 50-60 мин. Газ, не содержащий хлора и хлористого водорода, газодувкой отсасывается в газгольдер, а дымовые продукты - в трубу и далее в атмосферу.

При охлаждении суспензии до заявляемых температур и до заявляемого содержания в ней хлорида магния выделяется осадок- бишофит (MgCl₂⋅6Н₂О), а при температуре ниже 30,2°С и содержании хлорида кальция ниже 50,7% кристаллизуется CaCl₂⋅6Н₂О. В связи с тем, что в выведенной из оборота суспензии содержится хлорида магния 42…44 вес. %, то при таком содержании солей кристаллы могут образоваться только после удаления избыточной влаги, которую наиболее рационально производить в вакуум-кристаллизаторе. Учитывая это, суспензию в вакуум-кристаллизаторе нагревают до указанной температуры и при доведении содержания в ней заявляемого содержания хлорида магния суспензию поддают на центрифугу, в которой отделяют осадок и подают его в комбинированную сушилку "кипящего слоя", в которой его одновременно сушат при температуре 100-110°С и измельчают до размера частиц 10-15 мкм, получая высокого качества бишофит по реакции (3), при-годный для изготовления высокого качества строительных материалов (Позин М.Е. Технология минерального сырья. - Л.: Химия, 1961. - 167 с.):

Фильтрат, отделенный на центрифуге, подают в комбинированную сушилку "кипящего слоя", в которой проводят одновременно сушку суспензии при температуре 100-110°С и измельчение частиц до 10-15 мкм, при достижении концентрации хлорида кальция 48-49 вес. % получают по реакции (4) высокого качества кристаллогидрат хлорида кальция, который применяется для повышения прочности изделий из бетона дорожного полотна, но самое главное, для получения указанных выше химических реагентов. (Позин М.Е., Технология минерального сырья. - Л.: Химия, 1961. - с. 507):

Особенность предлагаемого способа очистки газов от хлора и хлористого водорода заключается в безотходности и использовании отходов производств, а также применении высокопроизводительного оборудования-комбинированных сушилок "кипящего слоя", совмещающих процессы измельчения и сушки (повышая производительность), последовательность которых изложена ниже.

Предварительное охлаждение газов в газосборнике менее 130°С приведет к преждевременной кристаллизации хлорида магния, а преждевременное охлаждение более 140°С приведет к более длительному охлаждению газа в скруббере, что снижает производительность способа.

Распыление в скруббере доломитовой суспензии до содержания в ней хлоридов магния менее 42 вес. % приведет к увеличению времени очистки газа в скруббере, а до содержания более 44 вес % приведет к образованию кристаллов в скруббере и забивке ими коммуникаций.

Вакуум-выпарка отработанной суспензии при температуре менее 110°С ведет к увеличению времени образования кристаллов, а вакуум-выпарка при температуре более 120°С потребует большего расхода тепла на подогрев суспензии.

Сушка при менее 100°С не обеспечивает получение качественного продукта, а сушка при температуре более 110°С увеличивает расход тепла.

Измельчение кристаллов хлорида магния до менее 10 мкм, как и измельчение его более 15 мкм снижает качество продукта.

Сушка отделенного центрифугой фильтрата при температуре менее 100°С до содержания в нем хлорида кальция менее 48 вес. % не позволяет получить качественных продуктов, а сушка при температуре более 110°С до содержания хлоридов кальция более 49 вес. % приведет к преждевременной кристаллизации и забивке коммуникаций.

Предлагаемый способ очистки газов с получением товарных продуктов проиллюстрирован технологической схемой.

На указанной схеме обозначены:

1-бункер доломитовой пыли; 2-газосборник, 3-емкость суспензии; 4-бисерная мельница; 5-насос для циркуляции и 5₁-насос для подачи суспензии; 6-скруббер для улавливания примесей с гидрозатвором, 7-газодувка для отсасывания очищенного (дымового) газа, 8-газгольдер, 9-труба для дымового газа; 10 и 10₁-промежуточные емкости; 11-вакуум-кристаллизатор; 12-центрифуга; 13 и 13₁-комбинированные сушилки "кипящего слоя" 14-бункер бишофита; 15-бункер кристаллогидрата хлорида кальция.

Способ осуществляется следующим образом.

Предлагаемый способ очистки газов от хлора хлористого водорода проводят путем обработки их нагретой до температуры 90-95°С водной суспензией в получаемой растворением в воде доломитовой пыли, подаваемой из бункера 1, до 23..26%-ной концентрации из емкости 3. При циркуляции суспензии в газосборнике 1 и скруббере 6, подаваемой распылением насосом 5, при температуре 130…140°С и в скруббер 6 при температуре 120…130°С до содержания в ней хлорида магния 42…44 вес. %, а для не допущения агрегации частиц в суспензии их измельчают в бисерной мельнице 4 перед подачей в скруббер 6. При достижении в суспензии концентрации хлорида магния 42…44вес. % емкость выводят из оборота и вводят новую, не допуская кристаллизации хлоридов, а очищенный от хлора газ газодувкой 7 направляют в газгольдер 8 (а дымовые газы в трубу 9). Выведенную из оборота суспензию насосом 5₁ подают через промежуточную емкость 10 в вакуум-кристаллизатор 11, в котором при температуре 110…120°С повышают концентрацию хлорида магния до 46,79%, после чего суспензию подают в центрифугу 12, в которой отделяют кристаллогидраты хлорида магния и передают их в комбини-рованную сушилку "кипящего слоя" 13, в которой суспензию одновременно подвергают сушке при температуре 100…110°С и измельчению до 10…15 мкм, получая бишофит, который направляют в бункер 14. Фильтрат, отделенный центрифугой через промежуточную емкость 10₁ передают в комбинированной сушилке "кипящего слоя" 13 ₁, в которой при температуре 100…110°С повышают содержание хлорида кальция до содержания 48-49 вес. %, после чего протекает одновременно сушка и измельчение частиц до 10…15 мкм, получают кристаллогидрат хлорида кальция, который направляют в бункер 15.

Для осуществления предлагаемого способа применялось следующее оборудование.

Качество продуктов, получаемых при использовании предлагаемого способа приведены в табл. 3.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом более эффективен, так как по этому способу не только перерабатываются отходы доломита, но и получают высокого качества продукты, которые пригодны для изготовления очень востребованных продуктов. Он улучшает экологическую обстановку окружающей среды, повышает производительность.

Предлагаемый способ найдет применение при очистке отходящих газов в химической, металлургической, строительной и других отраслях промышленности.