RU1787505C - Способ улавливани аммиака - Google Patents

Abstract

Использование: очистка сбросных технологических газов в химической промышленности , цветной металлургии и т.п. Сущность изобретени : газы контактируют с твердым адсорбентом - гидрофторидом щелочного или щелочноземельного металла . 1 табл.

Description

Предлагаемое изобретение относитс  к области очистки сбросных технологических газов в химической, цветной металлургии и других отрасл х промышленности, занимающихс  получением и использованием аммиака и солей аммони 

Необходимость поиска новых химических поглотителей обусловлена ужесточением требований к выбросам вредных химических веществ в атмосферу и необходимостью повышени  эффективности их использовани  в технологическом цикле.

Дл  выделени  аммиака из газовых смесей примен ютметодь конденсации, абсорбции и адсорбции. Методы конд нсации не обеспечивают требуемого снижени  содержани  аммиака в сбросных газа, а методы абсорбции слишком сложны и многостадийны . В св зи с этим в последнее врем  удел ют большое в имание разработке методов улавливани  аммиака с помощью различных твердых сорбентов.

Известно, что в качестве поглотителей аммиака могут быть использованы активированный уголь, активна  окись алюмини , силикагели, цеолиты, дигидраты кислыхтрифосфатов металлов, улавливание аммиака на которых основано на физической сорбции.

Известные данные по равновесной адсорбции аммиака на активированных угл х различных марок показывают, что из промышленных углей наибольшей равновесной емкостью (0,016 г/г) при температуре 25°С обладает уголь марки СКТ. Низка  величина емкости углей приводит к необходимости установки большого количества адсорберов и частого проведени  циклов сорбции-десорбции , что приводит к значительным эксплуатационным затратам.

В промышленной практике в качестве сорбента дл  поглощени  аммиака примен ют силикагель. Его недостатком  вл етс  низка  равновесна  емкость, равна  0,044 г/г при температуре 25°С и исходном давлении аммиака 5 мм рт.ст. (Тишин Ю.Г.; Рум нцев О.В. Ж.Х.П, 1975 г, с. 754 - 756).

Тем же недостатком характеризуетс  активна  скорость алюмини , ее равновесна  емкость по аммиаку равна около 0.03 г/г. Емкость указанного сорбента возрастает до 0,04 - 0,06 г/г при пропитке его хлоридами кобальта, цинка, никел , марганца и

СО

С

vj

00

ел о

5

железа (Ефремов А,И., Анохин В.Н. Труды МХТИ, 1972, вып.69, с. 263-265), однако это приводит к значительному усложнению процесса приготовлени  сорбента и не исключает возможности загр знени  сточных. вод сильно токсичными металлами, примен емыми в качестве добавок к поглотителю.

Равновесна  емкость цеолитов различных марок при температуре 25°С и давлении аммиака 5 мм рт.ст. равна 0,070 - 0,115 г/г, а динамическа  емкость цеолита NaX равна 0,042 - 0,044 г/г. Недостатком способа  вл етс  снижение емкости сорбента после нескольких циклов сорбции-десорбции (до 70% от первоначальной величины); фактическа  равновесна  емкость его равна около 0,08 г/г, а динамическа  емкость - около 0,03 г/г. Другим недостатком  вл етс  высока  температура десорбции аммиака (300 - 350°С), что приводит к значительным энергозатратам.

Улавливание аммиака из газов возможно осуществить при контакте с твердым адсорбентом - кислой солью состава Me Н2РзОю 2Н20 (где Me - Mn, Fe, Ga, Al). Емкость указанного поглотител  зависит от продолжительности контакта и составл ет: при времени контакта 8-15 мин - 0,02 г/г, при времени контакта 1 - 2 ч - 0,06 - 0,10 г/г и при времени контакта 8 - 10 ч - 0,17 - 0,23 г/г.

Способ улавливани  аммиака на дигид- ратах кислых трифосфатах металлов прин т в качестве прототипа.

Недостатками способа  вл ютс ;

большое врем  контакта газа с поглотителем (от 8 мин до 10 ч);

уменьшение емкости поглотител  (от 0,2 до 0,02 г/г) при сокращении времени контакта;

использование поглотител  в порошкообразном виде и обусловленна  этим трудность осуществлени  процесса в многократных циклах сорбции-десорбции аммиака. Указанные недостатки затрудн ют использование метода в реальных динамических услови х, так как даже при времени контакта газа с сорбентом, равном 8-15 мин, объем адсорберов будет очень большим.

Целью изобретени   вл етс  устранение указанных недостатков.

Были проведены поисковые исследовани  по применению в качестве сорбентов гидрофторидов щелочных и щелочноземельных металлов, имеющих в своей структуре фтористый водород. Гидрофториды ранее не примен лись в качестве поглотителей .

Результаты исследований оказались положительными . Установлено, что фтористый водород, вход щий в структуру гидрофторидов , химически реагирует с газообразным 5 аммиаком с образованием фторида аммони :

NaFHF+NH3 NaF + NH4F(1)

KFHF + + NH4F(2)

LiFHF + NH3 LiF + NH4F(3) 0 BaF2HF + + NH4F (4)

Наиболее удобным из гидрофторидов дл  практического применени  оказалс  гидрофторид натри  (NaFHF). Он, в отличие от гидрофторидов лити  и бари ,,  вл етс  5 термостабильным при температуре 25 - 100°С, а в сравнении с гидрофторидами кали , рубиди  и цези   вл етс  негигроскопичным . Гидрофторид натри  изготовл етс  промышленностью в гранулированном виде 0 в качестве промежуточного продукта при производстве высокопсфистых гранул фторида натри .

При использовании гидрофторидов щелочных и щелочноземельных металлов 5 сбросные технологические газы, содержащие аммиак, направл ют в адсорбер с гранулированным или порошкообразным сорбентом, в котором осуществл ют процесс улавливани  при температуре 25°С, 0 времени контакта 30 с и удельном расходе газов 0,1 - 0,2 нл/см2 мин.

Достоинством предлагаемого способа по сравнению с прототипом  вл етс :

более высока  емкость в статических и 5 динамических услови х ;

малое врем  контакта (30 с).

Предлагаемый способ позвол ет осуществить малоотходный вариант обезвреживани  сбросных газов, содержащих 0 аммиак. Он может быть использован как при производстве аммиака дл  его регенерации из отвод щих газов, так и при использований аммиака и солей аммони  в различных технологических процессах. 5 Пример. Газовую смесь, содержащую азот и аммиак, подают в поглотительную колонну, в которую на ложное дно предварительно загружают требуемое количество гидрофторидов щелочных или щелочнозе- 0 мельных металлов. Пропущенную через колонну газовую смесь анализируют на содержание аммиака. Данные об улавливании аммиака представлены в таблице.

Данный способ улавливани  аммиака 5 позвол ет увеличить эффективность процесса за счет роста емкости адсорбента в услови х высокой скорости пропускани  газа и малого времени контакта газа с адсорбентом . Емкость адсорбента по сравнению со способом-прототипом увеличиваетс  в

динамических услови х в 2 - 5 раз, соответственно снижаетс  расход адсорбента, увеличиваетс  межгенерационный период работы и снижаютс  энергозатраты на газоочистку .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ улавливани  аммиака из газов при контакте с твердым адсорбентом, представл ющим собой кислую соль, отличающий с   тем, что, с целью повышени  эффективности и улавливани  в динамических услови х за счет увеличени  емкости адсорбента, в качестве кислой соли используют гидрофториды щелочных и щелочноземельных металлов .

   Улавливание аммика гидрофторидами щелочных и щелочно-земельных металлов

   /х Исследовани  роводили Q статических услови х