RU2277066C1 - Method of obtaining sulfuric acid from flue gases - Google Patents

Method of obtaining sulfuric acid from flue gases Download PDF

Info

Publication number
RU2277066C1
RU2277066C1 RU2005102439/15A RU2005102439A RU2277066C1 RU 2277066 C1 RU2277066 C1 RU 2277066C1 RU 2005102439/15 A RU2005102439/15 A RU 2005102439/15A RU 2005102439 A RU2005102439 A RU 2005102439A RU 2277066 C1 RU2277066 C1 RU 2277066C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sulfuric acid
flue gases
catalyst
oxidation
water
Prior art date
Application number
RU2005102439/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Юрьевич Заводчиков (RU)
Андрей Юрьевич Заводчиков
Анатолий Павлович Калашников (RU)
Анатолий Павлович Калашников
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого
Priority to RU2005102439/15A priority Critical patent/RU2277066C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2277066C1 publication Critical patent/RU2277066C1/en

Links

Landscapes

  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

FIELD: method of desulfurization of waste gases; power engineering, chemical industry, ferrous and non-ferrous metallurgy.
SUBSTANCE: proposed method includes heterogeneous-catalytic oxidation of sulfur dioxide contained in flue gases and absorption of sulfuric anhydride formed during this procedure by water. Used as catalyst are ferrospinels prepared on base of manganese-zinc powder in form of thin plates which are constantly crushed directly in zone of oxidation of SO2 and SO3 in aqueous medium continuously generating freshly formed catalytically active surfaces. Process is performed under normal conditions: room temperature and atmospheric pressure.
EFFECT: enhanced efficiency.
2 ex

Description

Изобретение относится к способам обессеривания отходящих газов и может быть применено в энергетике, химической промышленности, черной и цветной металлургии и др.The invention relates to methods for desulfurization of exhaust gases and can be used in energy, chemical industry, ferrous and non-ferrous metallurgy, etc.

Повсеместно распространенные в настоящее время известковые и известняковые адсорбционные способы сероочистки уже не всегда удовлетворяют постоянно растущим экологическим нормам. Так, эффективность сухой адсорбции не превышает 60%, мокрой - 90%. Кроме этого, применение этих методов связано с расширением добычи известняка и образованием отвалов CaSO3 и CaSO4. Между тем, если бы весь выбрасываемый в атмосферу на территории СНГ SO2 удалось превратить в такой ценный продукт, как серная кислота, то ее производство можно было бы сократить на 60%. В последнее время все большее внимание начинают привлекать различные способы физического воздействия на серосодержащие среды и каталитические системы, которые применяют для интенсификации процесса окисления SO2 в SO3 с одновременным поглощением последнего водой и получения серной кислоты.The currently widespread calcareous and calcareous adsorption desulfurization methods no longer always satisfy constantly growing environmental standards. So, the efficiency of dry adsorption does not exceed 60%, wet - 90%. In addition, the use of these methods is associated with the expansion of limestone production and the formation of dumps CaSO 3 and CaSO 4 . Meanwhile, if all SO 2 emitted into the atmosphere in the CIS could be turned into such a valuable product as sulfuric acid, then its production could be reduced by 60%. Recently, various methods of physical action on sulfur-containing media and catalytic systems, which are used to intensify the process of oxidation of SO 2 to SO 3 with the simultaneous absorption of the latter by water and the production of sulfuric acid, are beginning to attract more and more attention.

Известен способ фотокаталитического окисления SO2 в SO3 в водных растворах в присутствии катализатора CuCl2 и сокатализатора KI (иодид калия), в результате которого получается H2SO4 (см. SU №1092895, С 01 В 17/74, 1985). Недостатком способа является необходимость применения ультрафиолетового излучения (ртутная лампа), а также то, что получаемая кислота загрязнена растворимыми солями катализаторов. Указанные недостатки не позволяют применять этот способ в промышленности.A known method for the photocatalytic oxidation of SO 2 in SO 3 in aqueous solutions in the presence of a CuCl 2 catalyst and KI cocatalyst (potassium iodide), which results in H 2 SO 4 (see SU No. 1092895, C 01 B 17/74, 1985). The disadvantage of this method is the need to use ultraviolet radiation (mercury lamp), and also that the resulting acid is contaminated with soluble salts of the catalysts. These disadvantages do not allow the use of this method in industry.

Известен процесс фирмы "Эбара" (Япония), в котором для окисления SO2 в SO3 используются ускоренные электроны. При дозе облучения 1,0 Мрад степень очистки газов от SO2 достигает 90% (Kawamura К., Shuiv. Radiation Phys. and Chem., 1984, 24, №1, р.117-127). Метод основан на радиолизе паров воды, присутствующих в газах, в результате которого образуются свободные радикалы, окисляющие SO2 до SO3, с последующим связыванием последнего. Основной недостаток способа - высокая стоимость генератора (ускорителя) электронов. Так, стоимость генератора электронов мощностью 100 кВт составляет порядка 1 млн. долл.The known process of the company "Ebara" (Japan), in which accelerated electrons are used to oxidize SO 2 in SO 3 . At an irradiation dose of 1.0 Mrad, the degree of purification of gases from SO 2 reaches 90% (Kawamura K., Shuiv. Radiation Phys. And Chem., 1984, 24, No. 1, pp. 117-127). The method is based on the radiolysis of water vapor present in gases, resulting in the formation of free radicals that oxidize SO 2 to SO 3 , followed by binding of the latter. The main disadvantage of this method is the high cost of the electron generator (accelerator). So, the cost of an electron generator with a capacity of 100 kW is about $ 1 million.

Наиболее близким по химизму процессом к заявляемому является способ использования ультразвука для очистки газов от SO2 (и NO2) (РЖХ "ОВХТ", №21, 1994, 21И410) - прототип. В результате акустической кавитации при обработке ультразвуком водных растворов SO2 развиваются высокие температуры и давления, что сопровождается разложением молекул воды на OH- и Н+ и созданием условий для химических процессов при очистке отходящих газов в жидкостных скрубберах. В конечном итоге образуется серная кислота, понижается рН и снижается концентрация бисульфита, и повышается содержание сульфата. Недостатками этого способа являются необходимость в применении громоздкого оборудования (скрубберы), загрязнение получаемой серной кислоты бисульфитами и сульфатами и значительная энергоемкость процесса.The closest chemical process to the claimed one is the method of using ultrasound for cleaning gases from SO 2 (and NO 2 ) (RZH "OVHT", No. 21, 1994, 21I410) - the prototype. As a result of acoustic cavitation during the ultrasonic treatment of aqueous SO 2 solutions, high temperatures and pressures develop, which is accompanied by the decomposition of water molecules into OH - and H + and the creation of conditions for chemical processes in the purification of exhaust gases in liquid scrubbers. Ultimately, sulfuric acid is formed, the pH decreases and the concentration of bisulfite decreases, and the sulfate content increases. The disadvantages of this method are the need for the use of bulky equipment (scrubbers), contamination of the resulting sulfuric acid with bisulfites and sulfates and a significant energy intensity of the process.

Цель заявляемого предложения - упрощение и интенсификация процесса, снижение энергоемкости и повышение качества конечного продукта - H2SO4.The purpose of the proposed proposal is to simplify and intensify the process, reducing energy intensity and improving the quality of the final product - H 2 SO 4 .

Особенность предлагаемого способа состоит в том, что процесс окисления SO2 в SO3 проводят в водной среде (без кислорода) при непрерывном генерировании в зоне реакции каталитически активной среды, в качестве которой выступают твердые тонкие пластинки феррошпинели, подвергающиеся дроблению за счет активного гидродинамического режима, создаваемого в аппарате специальной конструкции.A feature of the proposed method is that the process of oxidation of SO 2 in SO 3 is carried out in an aqueous medium (without oxygen) with continuous generation of a catalytically active medium in the reaction zone, which are solid thin plates of ferrospinel, which are subjected to crushing due to the active hydrodynamic regime, created in the apparatus of a special design.

Сущность заявляемого предложения заключается в следующем. В заполненный водой аппарат со специальным устройством, обеспечивающим при работающей мешалке создание внутри аппарата активного гидродинамического режима (см. RU №2131294, B 01 F 3/12, 1999), загружают феррошпинельный катализатор в виде тонких пластинок прямоугольной формы с размером 5×2-3 см и толщиной 0,5-1 мм. Одновременно также при работающей мешалке аппарата в него через нижний штуцер засасывается (за счет насосного эффекта) SO2. При интенсивном прокачивании воды с пластинками катализатора через отверстия конической перегородки, ротора и статора аппарата пластинки дробятся, в результате чего постоянно генерируются свежеобразованные поверхности. Поскольку дробление твердого тела вообще и феррита в частности сопровождается разрывом межатомных связей, то на свежеобразованных поверхностях возникают богатые энергией промежуточные состояния вещества, обладающие максимальной химической (каталитической) активностью. При контакте с такими поверхностями молекул воды они распадаются на ионы ОН- и H+, из которых первые служат активными окислителями SO2 до SO3. Образующийся SO3 легко поглощается водой с образованием H2SO4. Процесс ведут при нормальных условиях - комнатной температуре и атмосферном давлении. Число оборотов мешалки - 2500-3000 об/мин.The essence of the proposed proposal is as follows. In a water-filled apparatus with a special device that ensures that an active hydrodynamic regime is created inside the apparatus with the stirrer operating (see RU No. 2131294, B 01 F 3/12, 1999), the ferrospin catalyst is loaded in the form of thin rectangular plates with a size of 5 × 2- 3 cm and a thickness of 0.5-1 mm. At the same time, while the apparatus stirrer is operating, SO 2 is sucked into it through the lower nozzle (due to the pumping effect). During intensive pumping of water with catalyst plates through the openings of the conical septum, rotor and stator of the apparatus, the plates are crushed, as a result of which freshly formed surfaces are constantly generated. Since crushing of the solid in general and ferrite in particular is accompanied by the breaking of interatomic bonds, intermediate states of matter rich in energy with maximum chemical (catalytic) activity appear on freshly formed surfaces. Upon contact with such surfaces of water molecules, they decompose into OH - and H + ions, of which the former serve as active oxidizing agents of SO 2 to SO 3 . The resulting SO 3 is readily absorbed by water to form H 2 SO 4 . The process is conducted under normal conditions - room temperature and atmospheric pressure. The number of revolutions of the mixer is 2500-3000 rpm.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Пример 1. В аппарат заливают 5 л воды и включают мешалку. Устанавливают число оборотов мешалки - 3000 об/мин. Затем загружают 0,5 кг катализатора (пластинки феррошпинели размерами 5×2-3 см и толщиной 0,5-1 мм). Нижний открытый штуцер аппарата подключают к баллону с SO2 и засасывают газ внутрь аппарата в количестве 100 л в течение 1 часа. По окончании работы аппарата содержимое его сливают на нутч-фильтр и отфильтровывают дробленый катализатор. За час работы получают приблизительно 5 л серной кислоты конц. 70 г/л. При числе оборотов мешалки ниже 2500 об/мин наблюдается пролив воды через нижний штуцер и нарушается равномерность подачи газа SO2 в аппарат. При повышении числа оборотов выше 3000 об/мин возникает опасность захлебывания, а также нарушается равномерность засоса газа.Example 1. 5 l of water is poured into the apparatus and the mixer is turned on. Set the speed of the stirrer - 3000 rpm. Then load 0.5 kg of catalyst (ferrospinel plates with dimensions 5 × 2-3 cm and a thickness of 0.5-1 mm). The lower open nozzle of the apparatus is connected to a cylinder with SO 2 and gas is sucked into the apparatus in an amount of 100 l for 1 hour. At the end of the apparatus, its contents are poured onto a suction filter and the crushed catalyst is filtered off. Approximately 5 L of sulfuric acid conc. 70 g / l When the number of revolutions of the mixer is below 2500 rpm, there is a spill of water through the lower fitting and the uniformity of the supply of SO 2 gas to the apparatus is violated. If the speed increases above 3000 rpm, there is a danger of flooding, as well as the uniformity of gas suction.

Пример 2. Искусственная газовая смесь, моделирующая состав дымовых газов котельных, сжигающих сернистые угли (75% N2; 15% Н2O; 8% CO2; 2% SO2), в объеме 200 л/час засасывается в аппарат, работающий в таком же режиме, как в примере 1. Количество загружаемого катализатора - 0,2 кг. За час работы получают около 5 л серной кислоты конц. 3 г/л.Example 2. An artificial gas mixture simulating the composition of the flue gases of boiler houses burning sulfur coals (75% N 2 ; 15% H 2 O; 8% CO 2 ; 2% SO 2 ), is sucked into the apparatus working in a volume of 200 l / h in the same mode as in example 1. The amount of loaded catalyst is 0.2 kg About 5 l of sulfuric acid conc. 3 g / l

Таким образом, заявляемое предложение позволяет получить следующие преимущества по сравнению с прототипом:Thus, the claimed proposal allows you to get the following advantages compared to the prototype:

- проводить процесс при нормальных условиях - комнатной температуре и атмосферном давлении вместо высоких температур и давлений - как в прототипе;- to carry out the process under normal conditions - room temperature and atmospheric pressure instead of high temperatures and pressures - as in the prototype;

- значительно упростить аппаратурное оформление процесса - вместо громоздкого скруббера применяют простейший по конструкции емкостной аппарат с мешалкой;- significantly simplify the hardware design of the process - instead of a bulky scrubber, the simplest in design capacitive apparatus with a mixer is used;

- снизить энергозатраты, отказавшись от дополнительных устройств для получения ультразвука и применяя лишь обыкновенный электродвигатель для привода мешалки;- reduce energy consumption by abandoning additional devices for obtaining ultrasound and using only an ordinary electric motor to drive the mixer;

- получать конечный продукт - серную кислоту чистой, не загрязненной примесями бисульфитов и сульфатов.- to receive the final product - sulfuric acid pure, not contaminated with impurities of bisulfites and sulfates.

Claims (1)

Способ получения серной кислоты из дымовых газов путем гетерогенно-каталитического окисления содержащегося в них диоксида серы и поглощения образующегося серного ангидрида водой, отличающийся тем, что в качестве катализатора используют феррошпинели в виде тонких пластинок, которые постоянно дробят непосредственно в зоне реакции окисления SO2 в SO3 в водной среде, непрерывно генерируя свежеобразованные каталитически активные поверхности, и процесс ведут при нормальных условиях.A method for producing sulfuric acid from flue gases by heterogeneous catalytic oxidation of sulfur dioxide contained in them and absorption of the resulting sulfuric anhydride with water, characterized in that ferrospinels in the form of thin plates are used as a catalyst, which are constantly crushed directly in the oxidation reaction zone of SO 2 in SO 3 in an aqueous medium, continuously generating freshly formed catalytically active surfaces, and the process is conducted under normal conditions.
RU2005102439/15A 2005-02-01 2005-02-01 Method of obtaining sulfuric acid from flue gases RU2277066C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005102439/15A RU2277066C1 (en) 2005-02-01 2005-02-01 Method of obtaining sulfuric acid from flue gases

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005102439/15A RU2277066C1 (en) 2005-02-01 2005-02-01 Method of obtaining sulfuric acid from flue gases

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2277066C1 true RU2277066C1 (en) 2006-05-27

Family

ID=36711333

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005102439/15A RU2277066C1 (en) 2005-02-01 2005-02-01 Method of obtaining sulfuric acid from flue gases

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2277066C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2465196C2 (en) * 2006-11-08 2012-10-27 Оутотек Ойй Method of extracting sulphur

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Реферативный журнал Химия, Общие вопросы химической технологии, 1994, №19, с.43, реферат 21И410. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2465196C2 (en) * 2006-11-08 2012-10-27 Оутотек Ойй Method of extracting sulphur

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Li et al. Recent advances in the chemical oxidation of gaseous volatile organic compounds (VOCs) in liquid phase
CN205042345U (en) Waste gas treatment device
CN102600692A (en) Purifying device for industrial organic waste gas
CN110385038B (en) Microwave coupling ultraviolet light catalytic oxidation desulfurization and denitrification method
KR20120110782A (en) Deodorization apparatus of exhust gas with high efficiency
CN206444423U (en) A kind of UV photoions waste gas purification apparatus
CN107670478A (en) A kind of waste water station waste gas treatment process
CN208389756U (en) A kind of sludge workshop foul gas advanced treatment device
RU2277066C1 (en) Method of obtaining sulfuric acid from flue gases
CN105327601A (en) Purification treatment apparatus of industrial organic exhaust gas
CN204607640U (en) A kind of ozone-light wave catalyst oxidation reactor
CN106166438B (en) A kind of method and device of photodissociation chlorine aqueous solution induced radical removing hydrogen sulfide
CN1171800C (en) Photo catalytic oxidation treatment method of meta dimethylhydrazine waste water
KR100614882B1 (en) Method of treating exhaust gas by using dielectric barrier discharge and reducing agents, and device for treating the method
CN111153487A (en) Method for efficiently removing refractory organic matters in clean sewage
CN206799327U (en) A kind of ship tail gas and ballast water integrated treatment unit
CN108392953B (en) Low-temperature plasma waste gas treatment system
CN202590555U (en) Purification treatment device for industrial organic waste gas
JP2000117049A (en) Purification method and device for removing nitrogen oxides and sulfur oxides
CN1344685A (en) Organic waste water treaitng magnetic field and supersonic wave method
CN114471501A (en) Application method of device for intermittently regenerating activated carbon by ozone
Li et al. Application of plasma technology in Hg0 removal from flue gas: Recent advances and future perspectives
CN112452112A (en) Isopropanol waste gas water absorption coupling photocatalytic purification method
CN101148286A (en) Desulfurization waste water quality recovery method and device thereof
JP2003210938A (en) Exhaust-gas cleaning device

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070202