RU2047329C1

RU2047329C1 - Chemical absorbing agent for fluorine-containing gas capture

Info

Publication number: RU2047329C1
Authority: RU
Inventors: Леонид Дмитриевич Гребенев
Original assignee: Леонид Дмитриевич Гребенев
Priority date: 1992-06-16
Filing date: 1992-06-16
Publication date: 1995-11-10

Abstract

FIELD: chemical treatment. SUBSTANCE: method involves chemical treatment of gases from F₂, HF, Cl₂ and ClF₃. Absorbing agent has, wt.-% dehydrated CaSO₄ 30-50; pyrite 50-70. To prepare absorber agent the charge made of CaSO₄ and pyrite is moistened, granulated and dried at 300-320 C. Method is used for scrubbing exhaust technological gases. EFFECT: enhanced quality of absorbing agent. 1 tbl

Description

Изобретение относится к неорганическим поглотителям для улавливания фтора или хлора из газов и может быть использовано в различных отраслях промышленности для очистки сбросных технологических газов от указанных веществ. The invention relates to inorganic absorbers for trapping fluorine or chlorine from gases and can be used in various industries for the purification of waste process gases from these substances.

Известно, что в ряде производств для улавливания фторсодержащих газов используют оксид алюминия активный. It is known that in a number of industries active aluminum oxide is used to capture fluorinated gases.

Улавливание фтора оксидом алюминия активным сопровождается выделением большого количества тепла и разогревом слоя поглотителя до 1000^оС.Active fluorine capture by alumina is accompanied by the release of a large amount of heat and by heating the absorber layer to 1000 ^° C.

Al₂O₃˙H₂O + 3F₂ ->> 2AlF₃ + H₂O + 1,5O₂ (1)
Емкость поглотителя по фтору достигает 0,85 г/г, при этом содержание фтора на выходе из адсорбера не превышает 5˙10^-3 об.Al ₂ O ₃ ˙H ₂ O + 3F ₂ - >> 2AlF ₃ + H ₂ O + 1,5O ₂ (1)
The fluorine absorber capacity reaches 0.85 g / g, while the fluorine content at the outlet of the adsorber does not exceed 5˙10 ^-3 vol.

Однако оксид алюминия имеет ряд существенных недостатков, а именно:
высокую стоимость;
улавливание фторсодержащих газов сопровождается выделением воды (см. уравнение 1), которая является основной причиной спекания сорбента, особенно при высоких концентрациях фтора, и увеличивает коррозию оборудования.However, alumina has a number of significant disadvantages, namely:
high cost;
the capture of fluorine-containing gases is accompanied by the release of water (see equation 1), which is the main cause of sintering of the sorbent, especially at high concentrations of fluorine, and increases the corrosion of equipment.

Для улавливания фторсодержащих газов также широко применяют химический поглотитель известковый ХП-И (натронную известь), который представляет собой смесь гидроокисей кальция и натрия и может содержать до 21% свободной влаги. Натронная известь может быть использована для комплексной очистки газов от фторсодержащих компонентов
Ca(OH)₂ + F₂ ->> CaF₂ + H₂O + 0,5O₂ (2).To trap fluorine-containing gases, the chemical absorbent calcareous CP-I (soda lime), which is a mixture of calcium and sodium hydroxides, can also contain up to 21% free moisture. Soda lime can be used for complex purification of gases from fluorine-containing components
Ca (OH) ₂ + F ₂ - >> CaF ₂ + H ₂ O + 0,5O ₂ (2).

За рубежом натронную известь используют для улавливания фтора, хлора и трифторида хлора. При начальной температуре сорбции 220^оС емкость поглотителя по фтору составляет 0,3 г/г, а концентрация фтора на выходе из адсорбера 1˙10^-5 об.Abroad, soda lime is used to capture fluorine, chlorine and chlorine trifluoride. When an initial temperature of 220 ^C. sorption absorbent capacity of fluorine is 0.3 g / g and the fluorine concentration at the outlet of adsorber 1˙10 ^-5 vol.

Несмотря на то, что ХП-И является относительно дешевым поглотителем и позволяет осуществлять комплексную очистку фторсодержащих газов, он имеет следующие существенные недостатки:
вода, содержащаяся в ХП-И и выделяющаяся при взаимодействии с фторсодержащими газами (см. уравнение 2), превращает гранулы ХП-И в пастообразную массу, что приводит к забивке поглотительных колонн, преждевременной замене поглотителя, увеличению его расхода и объема образующихся отходов.Despite the fact that CP-I is a relatively cheap absorber and allows complex cleaning of fluorine-containing gases, it has the following significant disadvantages:
the water contained in CP-I and released during interaction with fluorine-containing gases (see equation 2) turns the CP-I granules into a paste-like mass, which leads to clogging of the absorption columns, premature replacement of the absorber, and an increase in its consumption and the volume of generated waste.

Кроме того, выделяющаяся (по уравнениям 1, 2) вода при взаимодействии со фтором и трифторидом хлора при определенных условиях создает опасность взрыва. In addition, the water released (according to equations 1, 2) when interacting with fluorine and chlorine trifluoride under certain conditions creates an explosion hazard.

Наиболее близким к заявляемому поглотителю является обезвоженный сульфат кальция, применяемый для очистки сбросных технологических газов от фтора [1] при этом вода не выделяется
CaSO₄ + 2F₂ ->> CaF₂ + SO₂F₂ + O₂ (3).Closest to the claimed absorber is dehydrated calcium sulfate, used for purification of waste process gases from fluorine [1] while no water is released
CaSO ₄ + 2F ₂ - >> CaF ₂ + SO ₂ F ₂ + O ₂ (3).

Существенными недостатками сульфата кальция являются:
непригодность для улавливания хлора и трифторида хлора;
низкая емкость по фтору, которая составляет 0,091 г/г.Significant disadvantages of calcium sulfate are:
unsuitable for trapping chlorine and chlorine trifluoride;
low fluorine capacity, which is 0.091 g / g.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в разработке поглотителя, пригодного для улавливания как фтора, так и хлора и трифторида хлора и имеющего при этом достаточно большую емкость по фтору и хлору. The technical problem to which the claimed invention is directed is to develop an absorber suitable for capturing both fluorine and chlorine and chlorine trifluoride and having a sufficiently large fluorine and chlorine capacity.

Заявляемый химический поглотитель для улавливания фторсодержащих газов, содержащий обезвоженный сульфат кальция, содержит дополнительно пирит при следующем соотношении компонентов, мас. The inventive chemical absorber for trapping fluorinated gases containing dehydrated calcium sulfate, additionally contains pyrite in the following ratio of components, wt.

Обезвоженный сульфат кальция 30-50
Пирит 50-70.Dehydrated Calcium Sulfate 30-50
Pyrite 50-70.

Пирит со фтором взаимодействует с образованием нелетучего фторида железа и шестифтористой серы по уравнению
FeS₂ + 7,5F₂ ->> FeF₃ + 2SF₆ (4).Pyrite with fluorine interacts with the formation of non-volatile iron fluoride and sulfur hexafluoride according to the equation
FeS ₂ + 7.5F ₂ - >> FeF ₃ + 2SF ₆ (4).

Шестифтористая сера представляет собой инертный газ, токсичность которого в 166666 раз ниже, чем фтора. Sulfur hexafluoride is an inert gas, the toxicity of which is 166666 times lower than fluorine.

ПДК в воздухе производственных помещений составляет, мг/м³: SF₆ 5000, F₂ 0,03.MPC in the air of industrial premises is, mg / m ³ : SF ₆ 5000, F ₂ 0,03.

С хлором пирит, по-видимому, будет взаимодействовать с образованием нелетучих соединений продуктов присоединения политиохлоридов типа FeCl₃˙2S₃Cl₂, FeCl₃˙2S₄Cl₂.Pyrite is likely to interact with chlorine to form non-volatile compounds of the addition products of polythiochlorides of the type FeCl ₃ ˙ 2S ₃ Cl ₂ , FeCl ₃ ˙ 2S ₄ Cl ₂ .

Заявляемый химический поглотитель обладает следующими преимуществами по сравнению с поглотителем-прототипом:
1. Имеет хемосорбционную емкость по фтору 0,84-1,37 г/г, которая не менее, чем в 9-10 раз, превышает емкость поглотителя-прототипа (0,091 г/г).The inventive chemical absorber has the following advantages compared to the prototype absorber:
1. Has a fluorine chemisorption capacity of 0.84-1.37 g / g, which is not less than 9-10 times greater than the capacity of the prototype absorber (0.091 g / g).

2. Позволяет улавливать хлор и трифторид хлора, при этом емкость по хлору составляет 0,23-0,56 г/г. 2. Allows trapping of chlorine and chlorine trifluoride, while the chlorine capacity is 0.23-0.56 g / g.

3. Позволяет утилизировать фтор из сбросных технологических газов в виде шестифтористой серы, которая применяется в электротехнической промышленности в качестве высоковольтного изолятора (элегаза). 3. Allows you to dispose of fluorine from waste process gases in the form of sulfur hexafluoride, which is used in the electrical industry as a high-voltage insulator (SF6).

Заявляемый поглотитель готовят следующим образом. Шихту из сульфата кальция (гипса) и пирита, взятых в заданных соотношениях, перемешивают, увлажняют водой до образования пастообразной массы, которую затем гранулируют и сушат при 300-320^оС.The inventive absorber is prepared as follows. The charge of calcium sulfate (gypsum) and pyrite, taken in predetermined proportions, stirred, wetted with water to form a pasty mass which is then granulated and dried at 300-320 ° ^C.

Через колонку диаметром 50 мм, высотой 0,7 м, заполненную заявляемым поглотителем (масса 1,135 кг), пропускают сбросные технологические газы с линейной скоростью 0,02 м/с. Through the column with a diameter of 50 mm, a height of 0.7 m, filled with the inventive absorber (mass 1,135 kg), waste process gases are passed with a linear velocity of 0.02 m / s.

П р и м е р 1. Сбросные технологические газы, содержащие 20,1 об. фтора, 5,9 об. фтористого водорода, остальное азот, пропускают через колонку с заявляемым поглотителем. PRI me R 1. Waste process gases containing 20.1 vol. fluorine, 5.9 vol. hydrogen fluoride, the rest is nitrogen, passed through a column with the inventive absorber.

При этом через поглотитель было пропущено (до проскока) 2,62 м³ газа (1,054 кг в пересчете на фтор), а содержание фтора на выходе из колонки не превышало 1,3 мг/м³.At the same time, 2.62 m ^{3 of} gas (1.054 kg in terms of fluorine) was passed through (until breakthrough), and the fluorine content at the column outlet did not exceed 1.3 mg / m ³ .

Данные по емкости поглотителя приведены в таблице. Data on the capacity of the absorber are given in the table.

П р и м е р 2. Сбросные технологические газы, содержащие 25 об. хлора, остальное азот, пропускали через заявляемый поглотитель, при этом было пропущено (до проскока) 0,436 м³ газа (0,35 кг в пересчете на хлор), а содержание хлора на выходе из колонки не превышало 1,6 мг/м³.PRI me R 2. Waste process gases containing 25 vol. chlorine, the rest nitrogen, was passed through the inventive absorber, while 0.436 m ^{3 of} gas (0.35 kg in terms of chlorine) was passed (before the breakthrough), and the chlorine content at the column outlet did not exceed 1.6 mg / m ³ .

П р и м е р 3. Сбросные технологические газы, содержащие 25% фтора, 9% хлора, 10% трифторида хлора, 26% фтористого водорода, остальное инертные газы, пропускали через поглотитель, при этом содержание в газах после колонны не превышало (в мг/м³) фтора 1,2; хлора 4,0.PRI me R 3. Discharge process gases containing 25% fluorine, 9% chlorine, 10% chlorine trifluoride, 26% hydrogen fluoride, the rest inert gases were passed through an absorber, while the content in the gases after the column did not exceed (in mg / m ³ ) fluorine 1.2; chlorine 4.0.

Для производства заявляемого поглотителя используются минерал пирит и гипс, выпускаемый промышленностью. For the production of the inventive absorber, the mineral pyrite and gypsum produced by the industry are used.

Технология изготовления гипсопирита аналогична технологии производства ХП-И, выпускаемого промышленностью. The manufacturing technology of gypsum pyrite is similar to the production technology of HP-I, manufactured by the industry.

Claims

CHEMICAL ABSORBENT FOR CAPTURE OF FLUORINE-CONTAINING GASES, containing dehydrated calcium sulfate, characterized in that it additionally contains pyrite in the following ratio of components, wt.

Dehydrated Calcium Sulfate 30 50
Pyrite 50 70