Газовые выбросы

В отходящих газах сернокислотного производства содержится диоксид серы. Его количество составляет только 0,5 % общей массы этого газа, выбрасываемого всеми наземными источниками.

Способы очистки отходящих газов от S02 являются типовыми и уже были описаны ранее (см. подразд. 4.8.3 и 7.2.6). Наиболее часто на сернокислотных заводах применяют аммиачный способ очистки газов, в основе которого лежит обработка серосодержащих газов раствором сульфита аммония с образованием бисульфита аммония:

(П.7)

Бисульфит аммония далее разлагается при добавлении серной кислоты. Выделившийся S02 направляется в цех по производству серной кислоты:

(11.8)

На рис. 11.4 приведена схема очистки отходящих газов. Газ поступает в абсорбционную колонну тарельчатого типа 1. Противотоком к нему подается раствор гидросульфита аммония из сборника 4. Очищенный газ удаляется через электрофильтр 3. Использованный раствор поступает частично в сборники 4, где его состав корректируют добавлением NH4OH. Часть раствора поступает в башню регенерации 5 и далее в отдувочную колонну 6. Образовавшийся при разложении NH4HS03 сернистый ангидрид направляют в контактное отделение.

Наиболее прогрессивным направлением является разработка новых технологий окисления сернистого газа, которые позволяют увеличить степень контактирования и снизить концентрацию S02 в отходящих газах.

Рассмотрим более подробно метод двойного контактирования и двойной абсорбции (метод ДК/ДА). В основе этого метода лежит

Рис. 11.4. Схема очистки отходящих газов сернокислотного производства:

/ — абсорбционная колонна; 2— брызгоуловитель; 3— электрофильтр; 4— сборники; 5— регенерационная башня; 6— отдувочная колонна

Таблица 11.4. Зависимость количества S02 в отходящих газах от степени контактирования

усовершенствование технологии, направленное на повышение степени превращения диоксида серы в триоксид серы.

Количество S02, выбрасываемого с отходящими газами, зависит от степени контактирования (табл. 11.4).

В классической схеме окисления S02 в S03 степень контактирования составляет 95 — 96 %. Как показывают данные табл. 11.4, для того чтобы концентрация диоксида серы в отходящих газах не превышала ПДК (0,02 — 0,03 об. %), степень контактирования должна составлять 99,5 — 99,7 %.

Реакция окисления S02 в S03 является обратимой. Согласно принципу Ле Шателье повысить равновесный выход S03 можно при понижении температуры, повышении давления или снижении концентрации S03 в зоне реакции.

На рис. 11.5 приведена схема контактного узла, работающего по методу ДК/ДА. Сернистый газ поступает в теплообменник, где нагревается до температуры зажигания катализатора (410—425 °С) теплом отходящих газов и поступает в первый двухслойный контактный аппарат, где на 85 % происходит конверсия S02 в S03. Затем газ охлаждается и образовавшийся S03 абсорбируется в промежуточном абсорбере. Далее газ подогревается и поступает на вторую ступень окисления. В аппарате происходит доокисление S02 в S03 с последующей абсорбцией S03. Общая степень превращения достигает 99,5 — 99,7 %.

Рис. 11.5. Схема контактного узла процесса получения серной кислоты

методом ДК/ДА:

1— теплообменники; 2— первый контактный аппарат с двумя слоями псевдоожиженного катализатора; 3— холодильник; 4— промежуточный абсорбер; 5 — второй контактный аппарат

Основным достоинством метода ДК/ДА является увеличение степени контактирования, а, следовательно, и степени использования серосодержащего сырья, а также снижение концентрации диоксида серы в выходящих газах до 0,02 — 0,04%, что находится на уровне ПДК. Поэтому стадия очистки газа в технологической схеме отсутствует. В России построены технологические линии по производству серной кислоты методом ДК/ДА мощностью 1 млн т серной кислоты в год.

Очистка газов от серного ангидрида.

Очистка газов от тумана серной кислоты осуществляется в электрофильтрах либо в керамических фильтрах. В последнее время применяют сепараторы, называемые демистрами, цилиндрической формы, внутри которых закреплены фильтрующие туманоотделительные вставки, изготовленные из химически стойких материалов (например, из нержавеющей стали или синтетических волокон — пропилена или политетрафторэтилена). Через фильтрующий слой толщиной до 300 мм очищаемый газ проходит со скоростью 2 — 5 м/с. Вкладыш демистера характеризуется большим внутренним объемом. Степень сепарации приближается к 100% для аэрозолей с размерами частиц gt;3 мкм и к 99,5 % для частиц размером 1 — 3 мкм.

Для частиц меньшего размера нужно применять скрубберы Бринка. Они состоят из волокнистых, химически стойких матов,

помещенных между двумя концентрическими металлическими решетками. Эффективность сепарации мелких частиц в них достигает 99,5 %. После очистки от S02 и S03 отходящие газы выбрасывают в атмосферу.