CS219624B1

CS219624B1 - Způsob dtoustupňové amoniakální absorpce oxidu siřičitého

Info

Publication number: CS219624B1
Application number: CS815980A
Authority: CS
Inventors: Rostislav Klimecek; Vaclav Choura; Hugo Molnar
Original assignee: Rostislav Klimecek; Vaclav Choura; Hugo Molnar
Priority date: 1980-11-26
Filing date: 1980-11-26
Publication date: 1983-03-25

Abstract

Účelem vynálezu bylo zefektivnit dvoustupňovou amoniakální vypírku SO2 z průmyslových plynů. To-hotoi cíle se dosáhne talk, že do cirkulační předlohy 1, absorpčního stupně se přivádí 'veškerý absorpční roztok z I. absorpčního’ stupně, veškerý absorpční roztok z cirkulační předlohy ΪΙ. absorpčního stupně a převážná část čpavku. Čpavku se přidává tolik, aby parciální tlak SO2 nad absorpčním roztokem v cirkulační předloze I. byl v mezích 10 až 50 Pa. Do cirkulační předlohy II, se přivádí veškerý absorpční roztok z II. absorpčního stupně, 0 až 20 % potřebného· čpavku a veškerá čerstvá voda. Množství přidávané vody se reguluje v závislosti na měrné hmotnosti absorpčního roztoku v cirkulační předloze I.

Description

Vynález se týká způsobu provádění dvoustupňové amoniakální absorpce oxidu siřičitého' z průmyslových plynů.

Oxid siřičitý v průmyslových odpadních plynech představuje nej významnější zdroj škodlivých průmyslových exhalací.

Pro zachycování oxidu siřičitého' z odpadních či,kouřových plynů bylo dosud vyvinuto mnoho technologických postupů, mezi nimiž převládají postupy založené na principu absorpce oxidu siřičitého v roztocích, obsahujících rozličné sloučeniny, které jsou schopny oxid siřičitý chemicky vázat.

Jedním z nejčetněji používaných absorpčních médií, v průmyslu pro zachycování oxidu siřičitého je čpavek a jeho vodné roztoky, případně vodné roztoky jeho alkalicky nebo neutrálně reagujících solí.

Fyzikálně chemické základy soustavy oxid siřičitý — čpavek — vada jsou známy a v odborné literatuře obšírně publikovány, například Johnstonem, který je též autorem několika vynálezů, využívajících tohoto· chemického principu. Tak například podle US pat. č. 2 134 481 se oxid siřičitý z odpadních plynů absorbuje čpavkem a z roztoku takto vznikajícího se ^následně uvolňuje v koncentrované formě varem a destilací. V koncentrované formě -se pak oxid siřičitý dá výhodně využít pro výrobu kyseliny sírové apod.

Jako příklad novějšího postupu absorpce oxidu siřičitého z odpadních plynů a využití takto získaných roztoků siřičitanu amonného lze uvést US pat. č. 3 880 983, kterým je chráněna absorpce oxidu siřičitého ve vodném roztoku siřičitanu a hydrogensiřičitanu amonného- ve dvou absorpčních stupních. V prvním stupni se uskutečňuje absorpce oxidu -siřičitého v roztoku siřičitanu, ve druhém stupni absorpce čpavku, který uniká s odplynem z prvního stupně. Z roztoku siřičitanu z prvního- absorpčního stupně se následně uvolňuje koncentrovaný oxid siřičitý rozkladem kyselým síranem amonným.

Základním článkem technologie je tedy absorpce oxidu siřičitého' z velmi zředěných odpadních plynů pomocí chemické vazby na amoniový iont ve vodném roztoku příslušných solí. Absorpční soustava oxid siřičitý — čpavek — voda je přitom z fyzikálněchemického hlediska charakterizována velmi složitou závislostí parciálních rovnovážných tlaků všech tří složek na teplotě a -složení roztoku (vzájemný poměr složek v roztoku]. Obecnou a základní podmínkou, na níž závisí převedení oxidu siřičitého ze zředěného plynu do absorpčního roztoku je, že parciální rovnovážný tlak oxidu siřičitého nad absorpčním roztokem je nižší, než parciální tlak oxidu siřičitého ve zpracovávaném odpadním průmyslovém plynu. Současně však je nutné, aby rovnovážný parciální tlak čpavku nad absorpčním roztokem byl co nejnižší. Jinak dochází k tomu, že čpavek z absorpčního· roztoku částečně těká a odchází s koncovým plynem do· ovzduší. Tato okolnost je důvodem, proč podle US pat. č. 3 880 983 se zařazuje druhý absorpční stupeň, v němž se má čpavek absorbovat ve vodě.

Podle experimentálních poznatků je však problém částečného· těkání čpavku z roztoku do plynu závažnější v tom, že za těchto podmínek plynný čpavek reaguje s plynným oxidem siřičitým za vzniku aerosolu, který se absorpcí ani ve vodě již nedá prakticky zachytit, a který kromě ztrát na surovině se stává sekundárním zdrojem nežádoucích exhalací.

Výše uvedené nedostatky nemá způsob dvoustupňové amoniakální absorpce oxidu siřičitého z průmyslových plynů podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že do cirkulační předlohy Ϊ. absorpčního stupně po směru proudění plynu se přivádí veškerý absorpční roztok z I. absorpčního stupně, veškerý absorpční roztok z cirkulační předlohy II. absorpčního stupně a 80 až 100 pro-c. množství čpavku potřebného pro regulaci parciálního- tlaku oxidu siřičitého nad absorpčním roztokem v cirkulační předloze I. absorpčního stupně v mezích 10 až 50 Pa, a do cirkulační předlohy II. absorpčního stupně se přivádí veškerý absorpční roztok z II. absorpčního· stupně, 0 až 20 % veškerého potřebného čpavku a veškeré množství čerstvé technologické vody, přičemž se její množství řídí podle měrné hmotnosti absorpčního roztoku v cirkulační předloze I. absorpčního stupně, odkud se přebytečný absorpční roztok odtahuje k dalšímu zpracování nebo¹ použití. Hmotnost absorpčního' roztoku v cirkulační předloze I. absorpčního· stupně se výhodně udržuje v rozmezí 1150 až 1300 kg/m³.

Výhodou způsobu podle vynálezu je, že umožňuje získávání -síry ze zředěných průmyslových plynů ve formě koncentrovaného roztoku, vhodného k dalšímu využití, aniž by přitom vznikaly sekundární exhalace.

Výše zmíněné výhody vynálezu vyplývají z toho, že absorpce oxidu siřičitého v roztoku siřičiťan — hydrosiřičitan amonný se uskutečňuje ve dvou -stupních, v nichž je složení absorpčního roztoku regulováno přiváděním čerstvého čpavku a vody podle měrné hmotnosti a parciálního rovnovážného tlaku dioxidu siřičitého· nad roztokem v prvním absorpčním stupni (po směru proudění plynu).

Poměrné množství čerstvě přiváděného čpavku d.o obou stupňů a veškeré množství čerstvé vody do druhého absorpčního' stupně vyplývá z empirických poznatků a zaručuje optimální složení absorpčních roztoků v obou absorpčních stupních jak z hlediska hmotnostní koncentrace, tak i poměrného· obsahu složek v absorpčním roztoku. Přitom se celkové množství čerstvě přiváděného čpavku a technologické vody řídí předepsanou koncentrací roztoku a rovnovážného parciálního tlaku oxidu siřičitého v prvním

210624 'absorpčním stupni, z něhož se odtahuje produkt.

První a druhý absorpční stupeň lze s výhodou .realizovat aíbsorbéry s výplní vertikálně orientovaných šroubovic podle čs. patentu č. 100 295 a příslušnými cirkulačními předlohami. Účinnost celého systému z hlediska zachycování dioxidu siřičitého je přes 90 %.

Způsob podle předkládaného vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném proudovém schématu a v dalším popsán spolu s objasněním funkce. Proudy jednotlivých médií zobrazené ve schématu vstupují do aparátů zleva a vystupují zprava.

Proud průmyslového odpadního* plynu 1 z výroby kyseliny sírové o složení 0,12 až 0,23 % objemu SO2 a 99,8 až 99,7 % objemu plynu se uvádí po směru proudění plynu do prvního absorbéru 11, kde je v protiproudu uváděn do kontaktu s absorpčním roztokem čerpaným z cirkulační předlohy 21 prvého- absorbéru 11. Absorpční roztok odtékající z prvého* absorbéru 11 je vracen zpět do cirkulační předlohy 21 prvého absorbéru 11, Plynná fáze z prvého .absorbéru 11, zbavená větší části SOs je dále vedena po směru proudění plynu do druhého absorbéru 12, kde je opět protiproudně kontaktována s absorpčním roztokem z cirkulační předlohy 22 druhého* absorbéru 12. Absorpční roztok odtékající z druhého· absorbéru 12 je vracen do cirkulační předlohy 22 druhého absorbéru 12. Koncový plyn z druhého absorbéru 12, zbavený prakticky SO2, je odváděn do* atmosféry (zbytkový obsah SO3 je 200 ppm). Do cirkulační předlohy 21 prvého absorbéru 11 je kontinuálně přiváděn čerstvý čpavek proudem 2 a přepadem z cirkulační předlohy 22 druhého absorbéru 12 také přebytečný absorpční roztok, Část absorpčního roztoku odpovídající produkovanému množství je kontinuálně odtahována z cirkulační předlohy 21 prvého absorbéru 11 proudem 3 k dalšímu zpracování. Do cirkulační předlohy 22 druhého* absorbéru 12 je případně přiváděna zbývající část čerstvého čpavku proudem 2 a veškeré množství přiváděné čerstvé technologické vody proudem 4. U absorpčního roztoku nastřikovaného do prvého absorbéru 11 je kontinuálně kontrolován parciální tlak SO2 a měrná hmotnost. Regulací dávkovaného množství čerstvého čpavku proudem 2 je parciální tlak SO2 v absorpčním roztoku udržován v rozsahu 10 až 50 Pa. Současně je měrná hmotnost tohoto absorpčního' roztoku udržována v rozsahu 1150 až 1300 kg/ /m³, a to regulací dávkovaného množství přiváděné čerstvé technologické vody proudem 4. Množství Odtahovaného produktu, tj. koncentrovaného roztoku slřičitan—hydrogensiřlčitan amonný proudem 3 je automaticky regulováno přepadem z cirkulační předlohy 21 prvého absorbéru 11,

Způsobu dvoustupňové absorpce podle vynálezu lze využít zejména při asanaci škodlivých odpadních plynů, odpadajících z různých průmyslových procesů, jako* například z výroby kyseliny sírové, oxidačního pražení kovových rud obsahujících sirníky nebo spalovacích procesů slrnatých paliv. Takto* lze například získávat roztok siřičitanu—hydrogensiřičitanu amonného* o* složení vhodném pro přímé využití při výrobě hydroxylamindisulfonanu amonného- pro výrobu kaprolaktamu.

Claims

1. Způsob dvoustupňové amoniakální absorpce .oxidu siřičitého* z průmyslových plynů vyznačený tím, že do cirkulační předlohy I. absorpčního stupně po směru proudění plynu se přivádí veškerý absorpční roztok z I. absorpčního stupně, veškerý absorpční roztok z cirkulační předlohy II. absorpčního stupně a 80 až 100 % množství čpavku potřebného pro regulaci parciálního tlaku oxidu siřičitého nad absorpčním roztokem v cirkulační předloze I. absorpčního stupně v mezích 10 až 50 Pa, a do cirkulační předlohy II. absorpčního stupně se příVYNÁLEZU vádí veškerý absorpční roztok z II. absorpčního stupně, 0 až 20 % veškerého¹ potřebného čpavku a veškeré množství čerstvé technologické vody, přičemž se její množství řídí podle měrné hmotnosti absorpčního roztoku v cirkulační předloze I. absorpčního stupně, odkud se přebytečný absorpční roztok odtahuje k dalšímu zpracování nebo· použití.

2. Způsob podle bodu 1 vyznačený tím, že hmotnost absorpčního· roztoku v cirkulační předloze I. absorpčního stupně se udržuje v rozmezí 1150 až 1300 kg/m³.