Применение АПН для улавливания двуокиси серы SO2
Расчеты АПН улавливания SO2 от 3000р
Использование АПН перспективно для извлечения двуокиси серы с целью санитарной очистки различных отходящих промышленных газов, в первую очередь дымовых газов тепловых электростанций, работающих на сернистом топливе. В этом случае предпосылками для применения АПН являются большие расходы газов, а также присутствие в газах золы или других твердых частиц, что приводит к забиванию большинства аппаратов других типов.
Абсорбция SО2 суспензией известняка.
Приведены результаты поглощения SО2 суспензией СаСО3 из дымовых газов электростанции, работающей на сернистом угле. Исследование проводили в аппарате диаметром 140 мм с одним слоем насадки из резиновых шаров диаметром 12 мм плотностью 1170 кг/м3. Тарелка - решетчатая, доля свободного сечения 0,6, высота статического слоя 120 мм. Скорость газа 1,5 - 5 м/с, плотность орошения 20 - 175 м,/ч. Концентрация SО2 в поступающем газе 0,12 - 0,21% (об.), концентрация СаСО3 в суспензии 100 кг/м3, рН суспензии на входе 5,4 - 6,8. Подробности по коэффициенту массопередачи пишите на почту.
Недостаток абсорбции SО2 суспензией СаСО3 заключается в низком использовании известняка, причем неиспользованный известняк переходит в шлам. Увеличение использования известняка за счет уменьшения рН суспензии ведет к ухудшению степени очистки, по-скольку повышается давление SО2 над раствором с вы соким содержанием бисульфита кальция. Для повышения степени очистки при низких рН предложено добавлять растворимые соли двухвалентного марганца, например сульфата марганца, которые являются катализатором в процессе окисления бисульфита кальция в гипс [159]. Испытания показали, что при рН>5,8 присутствие катализатора не влияет на К, что обусловлено низкой активностью катализатора в этих условиях При рН<5,8 в присутствии катализатора величина К, уменьшается не столь значительно, как в его отсутствие; при этом возрастает степень использования известняка, достигая 95% при рН = 4,5, а степень окисления сульфита кальция в сульфат составляет 98 - 99%.
Проведенные исследования позволили разработан трехступенчатую схему очистки газов от SО2 (рис. IV-8) с применением на каждой ступени однотарельчтых АПН. Процесс проводят с добавкой в раствор МnSO4 и выводом гипса. В первой ступени по ходу газа значение рН суспензии поддерживают в пределах 4 - 4,5, в последней 6 - 6,2. Абсорбция SО2 суспензией гидроокиси магния. Этот процесс получил распространение в сульфит-целлюлозном производстве. Его применяют для регенерации магнийсульфитного щелока.
Рис. IV-8 Схема поглощения SО2 известняком:
1 - 3 - абсорберы с псевдоожиженной насадкой; 4 - 6 - сборники; 7 – отстойник; 8 - насосы.
Одним из способов переработки является сжигание щелока для регенерации серы и основания (в виде МgО), а также получения пара. Из топочных газов, содержащих до 1,5% (об.) -, двуокись серы извлекают водной суспензией Мg(ОН)2 с получением сульфит-бисульфитных растворов (сырых варочных растворов), содержащих Мg(НSО3)2. В процессе абсорбции образуется также малорастворимый МgSО3 (растворимость 0,6- 1% при температурах 35-55 °С), выпадающий в осадок. Таким образом, в твердой фазе находятся Мg(ОН)2 и МgSО3, в жидкой - Мg(НSО3)2.
Испытан АПН диаметром 0,61 м и высотой 6,1 м. Абсорбер работал без рециркуляции и имел производительность 150 т пульпы в сутки. Концентрация - на входе составляла 17,5% (об.). Абсорбер состоял из четырех секций высотой по 1,22 м; в каждую был помещен слой полых полиэтиленовых шаров диаметром 38 мм. Высота статического слоя 0,38 м. Скорость газа достигала 6,1 м/с, плотность орошения - до 147 м,/ч.
В работе [86] описаны результаты изучения абсорбции раствором, содержащим гидроокись, сульфит и бисульфит магния, в колонне диаметром 250 мм и раствором аммиака в опытно-промышленном абсорбере диаметром 500 мм. В колонне диаметром 250 мм проверяли также абсорбцию одним из способов переработки является сжигание щелока для ре- раствором NаОН и водой. Колонна диаметром 500 мм работала на газе с концентрацией на входе в аппарат 6-15%; шары вини пластовые диаметром 36 мм и плотностью 448 кг/м' доля живого сечения решетки 0,5; высоту статическом! слоя насадки изменяли от 120 до 700 мм, скорость г,ч за - от 2,8 до 5,5 м/с, плотность орошения от 35 ;н> 180 м/ч/
Опыты показали, что при рН>6 процесс абсорбции SО2 раствором NаОН, раствором Мg(ОН)2, МgSО3 и Мg(НSО3)2, а также раствором аммиака, описывается единым уравнением, приведенным в табл. 111-1. При меньшем рН надо учитывать сопротивление в жидкой фазе, определенное из опытов по поглощению SО2 водой.
При поглощении SО2 водой для коэффициента маcсопередачи получено уравнение
Результаты исследований позволили рассчитать АПН для переработки 100000 м3/ч (при нормальных условиях) топочных газов, содержащих 1,5% SО2. Основные данные рассчитанного аппарата следующие (писать на почту). Проведены также исследования в абсорбере с дырчатыми провальными тарелками, для которого был приняты те же скорость газа и плотность орошения; живое сечение тарелки было принято 0,4, расстояние между тарелками 950 мм. Поскольку число единиц переноси на тарелку снижается до 0,77, число тарелок для достижения того же коэффициента извлечения (0,98) увеличили до 6. Сопротивление тарелки составило 285 Па результаты уравнения работы АПН и абсорбера с провальными тарелками показали, что в абсорбере расходится в 1,5 раза меньше электроэнергии, по высота рабочей зоны в нем в 1,5 больше. Учитывая, что АПН является самоочищающимся устройством, автор рассматриваемой работы отдает предпочтение АПН.
Абсорбция SО2 раствором гидроокиси натрия.
В работе описаны результаты поглощения в АПН двуокиси серы из газа, содержащего 14-15% (об.) SО2, раствором NaОН при скорости газа ~4,8 м/с и высоте статического слоя 400 мм. Шары - полиэтиленовые диаметром 38 мм. Температура газа на входе 85 - 88 СС, па выходе 40 - 48 °С. В результате абсорбции образовывался бисульфит натрия, причем рН вытекающей жидкости составлял 3,4 - 4,2, а ее температура была равна 40 - 46 °С. При повышении плотности орошения с 75 до 122 м/ч коэффициент извлечения возрастал (подробнее пишите на почту). В другой работе исследовали абсорбцию SО2 раствора из NаОН и Nа2SО3 в колонне диаметром 200 мм с двумя слоями насадки из полипропиленовых шаров диаметром 20 мм, плотностью 266 кг/м3 при высоте статического слоя 270 мм. Скорость газа изменяли от 1,7 до 2,8 м/с, плотность орошения - от 39,5 до 93,5 м/ч. Концентрация SО2 в поступающем газе составляла 0,4% (об.), концентрация активного компонента в жидкости 1 - 2,5 кг-экв/м3, температура 25 СС.
а = 1 - С/В0
где С - общая концентрация SО2 в растворе, кмоль/м3; Во - начальная концентрация активного компонента поглотителя, кг-экв/м3
В этой работе определяли коэффициент массопередачи, отнесенный к единице поверхности контакта, причем последнюю рассчитывали по данным работы, рассмотренным в разделе 111.2. Протекание процесса абсорбции определялось величиной а=1 соответствует чистый NаОН, значению a=0,5 отвечает Nа2SO3, а значению а = 0 соответствует NаНSО3, в зависимости от значения а наблюдали четыре различные области:
I - величина а изменяется от 1 до 0,65 (рН>11) В этой области коэффициент массопередачи не зависит от Во и а и все сопротивление сосредоточено в газовой фазе. Коэффициент извлечения составляет 0,96-0,98;
II - величина а изменяется от 0,65 до 0,35 (рН от 11 до 6,7). В этой области наблюдается сильная зависимость коэффициента массопередачи и коэффициент извлечения от а. При уменьшении рН коэффициент из влечения падает, достигая минимума при а = 0,45 (рН~7) и при дальнейшем уменьшении рН возрастает до 0,94-0,96;
III - величина а изменяется от 0,35 до 0,15 (рН от 6,7 до 6). Коэффициенты массопередачи и извлечения сохраняют примерно постоянное значение, не зависящее от а, но несколько более низкое, чем в области 1;
IV - величина а изменяется от 0,15 до 0 (рН<[6) В этой области наблюдается быстрое снижение коэффициентов массопередачи и извлечения с уменьшением а
Для I и III областей, где значение коэффициент массопередачи не зависит от а, получено уравнение причем для области I (поглощение раствором NаОН) Ф=1, а для области III (поглощение раствором Nа2SО3) Ф = 0,886.
Абсорбция SО2 растворами соды и сульфита натрия
Абсорбцию SО2 раствором соды проводят с целью получения сульфита или бисульфита натрия. При получении бисульфита можно также исходить из готового раствор, сульфита.
Сообщается о разработке АПН для получения сульфитных щелоков фирмой (Монреаль, Канада) и о работе трехтарельчатого абсорбера диаметром 0,35 м и высотой 4,8 м и, предприятии этой фирмы в Трентоне (провинция Онтарио, Канада). Скорость газа 2,5-5 м/с, плотность орошения 56 м/ч, гидравлическое сопротивление 2500 П.ч Колонна с насадкой из колец Рашига для этих же условий имела диаметр 1,2 м и высоту 9 м.
Описано применение АПН для абсорбции SО2 в процессах получения бисульфита и пиросульфита натрия. Исследования проводили в колонне диаметром 200 мм с тремя слоями насадки из пенополиэтиленовых шаров диаметром 25 мм плотностью 375 кг/м3. Решетки имели долю свободного сечения 0,3 (диаметр отверстий 11,5 мм). Скорость газа при получении бисульфита натрия изменяли от 2,4 до 2,9 м/с, а при получении пиросульфита натрия от 2,6 до 3 м/с (подробнее пишите на почту)
При получении бисульфита SО2 поглощали раствором сульфита натрия. В этом случае опыты проводили при одном, двух и трех слоях насадки. При одном и двух слоях высоту статического слоя насадки изменяли от 100 до 350 мм, а при трех слоях она составляла ~200 мм. (размеры колонн и коэффициент массопередачи пишите на почту)
При получении пиросульфита насыщенный раствор бисульфита натрия смешивали с водой; абсорбцию SО2 проводили сульфит-бисульфитной пульпой по реакции Исследование проводили в колонне с тремя слоями насадки при высоте статического слоя 200 мм. С увеличением скорости газа с 2,6 до 3 м/с (подробнее пишите на почту)
В работе [164] описана полупромышленная установке! для абсорбции SО2 из отходящих газов производства бисульфита натрия. Содержание SО2 в поступающем газе составляло 0,1 - 1,2% (об.). Абсорбцию вели циркули¬рующим содово-сульфитным раствором, содержащим от 7 до 22,5% Na2СО3 и от 15 до 0% Nа2SО3, в односекционном АПН диаметром 420 мм. Доля свободного сече¬ния решетки составляла 0,4. Насадка состояла из полых полиэтиленовых шаров диаметром 38 мм массой 4,1 - 4,2 г каждый. Высота статического слоя 400 мм;' скорость газа изменяли от 3 до 4,2 м/с, плотность орошения - от 2 до 20 м/ч. (подробнее о результатах опыта пишите на почту)
Абсорбция SО2 растворами сульфита-бисульфита аммония. Описано применение японской фирмой «Исикавадзима Харима Дзюкогё Кабусики Кайся» двух последовательно установленных АПН диаметром 2,14 м для улавливания SО2 из выхлопных газов сернокислотного завода, производящего серную кислоту контактным способом. Производительность по газу 100000 м3/ч. Температура газа 60°С; концентрация в поступающем газе SО2 составляет 0,3-0,45%; скорость газа 7,7 м/с. Для орошения применяют растворы сульфит-бисульфита аммония, причем в первом по ходу газа однотарельчатом абсорбере рН раствора поддерживается равным 5, а во втором двухсекционном абсорбере - равным 5,5-6. Степень извлечения SО2 составляет около 95%. Мате¬риал абсорбера - сталь, покрытая винипластом.