способ удаления so₂ из отходящих газов реакцией с h₂o₂

Формула изобретения

1. Способ удаления SO₂ в отходящих газах, имеющих температуру 30-150°С и содержащих 0,001-1 об.% SO ₂, согласно которому SO₂ окисляют до H₂SO₄ распылением водного раствора H₂O₂ в отходящий газ, а затем удаляют из отходящего газа полученную Н₂SO₄ в аэрозольном фильтре или влажном электростатическом сепараторе.

2. Способ по п.1, в котором отходящий газ охлаждается при испарении воды, содержащейся в растворе H₂O ₂, распыляемом в отходящий газ.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу удаления SO ₂ из отходящих газов реакцией с Н₂ О₂.

Более 30 лет известно, что SO ₂, как описано в публикации 2164е от Lurgi/Sudchemie AG, август 1989, может быть удален из отходящих газов контактом отходящего газа в абсорбционной башне с циркулирующим раствором разбавленной серной кислоты, содержащей Н₂О ₂, посредством чего SO₂ растворяется и окисляется до H₂SO₄ в растворе. Циркулирующий раствор обычно содержит 30-60% Н ₂SO₄ и 0,1-0,5% Н ₂О₂. Абсорбцию обычно проводят при температуре 50-80°С циркулирующего раствора. Н ₂O₂ добавляют или в виде концентрированного водного раствора Н₂О₂ к циркулирующей кислоте, либо ее производят электролизом бокового потока циркулирующей кислоты. Полученную кислоту удаляют из циркулирующей кислоты.

Известный способ обычно требует установки низкоскоростного аэрозольного фильтра ниже по ходу абсорбционной башни для удаления аэрозоля серной кислоты (кислотного тумана), чтобы выполнять регулирование эмиссии кислотного тумана, требующее наличия менее чем около 5 мольных млн. долей H₂SO ₄ в дымовом газе. Тонкий кислотный туман (аэрозоль), который может присутствовать в отходящем газе, не удаляется эффективно в абсорбционной башне. Тонкий кислотный туман также образуется в абсорбционной башне сам при реакции между SO ₂ и Н₂O₂, испаряющейся из поглощающей жидкости.

В этом состоит неудобство известного способа, который требует установки как абсорбционной башни, так и низкоскоростного фильтра для тумана.

В способе в соответствии с настоящим изобретением SO₂ в отходящих газах удаляют реакцией с Н₂O ₂ без использования абсорбционной башни распылением раствора Н₂О₂ в воде или разбавленной серной кислоте в отходящий газ выше по ходу низкоскоростного аэрозольного фильтра или влажного электростатического фильтра (ВЭСФ).

Предпочтительный вариант осуществления изобретения показан на чертеже. Раствор 0,1-30% Н₂O ₂ в линии 1 распыляют распылительными форсунками 3 в поток отходящего газа в линии 2, содержащий обычно между 100 и 1000 млн. долей SO₂ и имеющий температуру обычно в интервале 50-120°С. Форсунки помещены в трубу 4 так, чтобы аэрозоль был равномерно распределен в газовом потоке выше по ходу фильтра тумана 5, в который газ пропускают параллельно через несколько низкоскоростных фильтрационных свечей 6. Равномерное распределение капелек в газе желательно для процесса, и наиболее равномерного распределения капелек достигают использованием пневматических форсунок (air-atomising nozzles), производящих очень мелкие капельки. H₂SO₄, образующаяся в процессе, накапливается в элементах фильтра или свечах, из которых ее отводят через линию 7. Максимальная часть или вся масса капелек испаряется прежде, чем газ входит в фильтрационные свечи, посредством чего большая часть Н₂ О₂ испаряется и вступает в реакцию в газовой фазе при образовании аэрозоля серной кислоты. Однако не является необходимым, чтобы капельки полностью испарялись прежде, чем газ входит в фильтрующие элементы. Реакция между SO ₂ и Н₂O₂ будет закончена, и тепловое равновесие будет установлено в элементах фильтра тумана без уменьшения эффективности удаления SO ₂.

Таким образом, введение водного раствора Н ₂O₂ служит двум целям.

Во-первых, это добавляет к отходящему газу количество Н₂ O₂, которое требуется для достижения желательной конверсии SO₂ в H₂ SO₄ при реакции

Н ₂O₂+SO₂=H ₂SO₄

Большая часть конверсии происходит при реакции в газовой фазе между SO ₂ и испаренной Н₂O ₂ при формировании кислотного тумана или между SO ₂ и Н₂O₂, растворенной в капельках. Реакция заканчивается в аэрозольном фильтре, в котором остающийся SO₂ абсорбируют, и он реагирует с остающейся H₂O₂ , содержащейся в разбавленной серной кислоте, смачивающей волокнистый материал.

Во-вторых, вода, включенная в раствор, охлаждает отходящий газ в линии 2 при испарении капелек, посредством чего отходящий газ охлаждается до желательной температуры элементов фильтра или свечей, обычно до температуры между 50°С и 70°С. Концентрация H₂SO₄ в производимой кислоте будет равновесной концентрацией H ₂SO₄ при фактической температуре и парциальном давлении Н₂О в газовой фазе.

Может быть достигнуто до 98% удаление SO₂ , обычно при приблизительно 95% использовании Н ₂О₂.

Пример

Поток отходящего газа 1000 м³ при н. у. в час при 100°С содержит 200 млн. долей SO₂+10% H ₂O и имеет температуру 100°С. Желательно удаление 96% SO₂. Аэрозольный фильтр предназначен для работы при максимум 70°С. Выбирают работу при 67-70°С, чтобы достигнуть наивысшей возможной силы кислоты и низкого содержания остающейся Н₂О₂ в производимой кислоте.

Процесс проводят следующим образом: 15,7 кг в час воды, содержащей 2,0 мас.% Н₂ O₂, вводят в отходящий газ, посредством чего отходящий газ охлаждают до 65-70°С в состоянии теплового равновесия. Фильтр тумана имеет 75 мм толщины и имеет проходное сечение 2,5 м². Диаметр волокон составляет около 8 мкм. Эксперименты, выполненные при этих условиях, показывают, что около 96% SO₂ удаляется при производстве 1,7 кг/час 50%-ной H₂SO ₄, приблизительно, с 500 млн. долями Н₂ O₂. Обработанный газ содержит менее 2 млн. долей H₂SO₄, и содержание Н₂О₂ лежит ниже предела определения.