RU2686037C1 - Method and apparatus for cleaning off-gases - Google Patents
Method and apparatus for cleaning off-gases Download PDFInfo
- Publication number
- RU2686037C1 RU2686037C1 RU2018119698A RU2018119698A RU2686037C1 RU 2686037 C1 RU2686037 C1 RU 2686037C1 RU 2018119698 A RU2018119698 A RU 2018119698A RU 2018119698 A RU2018119698 A RU 2018119698A RU 2686037 C1 RU2686037 C1 RU 2686037C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- water
- vortex
- liquid
- inlet
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D50/00—Combinations of methods or devices for separating particles from gases or vapours
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области очистки отходящих газов, выбрасывающихся в атмосферу, и может быть использовано в химической, нефтехимической, металлургической, обогатительной отраслях промышленности, теплоэнергетике, а также в гальванических производствах машиностроения.The invention relates to the field of purification of waste gases emitted into the atmosphere, and can be used in chemical, petrochemical, metallurgical, processing industries, power system, as well as in electroplating engineering industries.
Процессы, протекающие в химическом, нефтехимическом, гальваническом производстве, а также при сжигании твердого или углеводородного топлива в стационарных или передвижных энергетических установках, источниках горения и т.д., характеризуются образованием больших объемов загрязненных газов, содержащих не только твердые мелкодисперсные частицы, но и такие примеси, как кислые газы в виде паров и тумана, а также оксиды азота и оксиды серы. Для соблюдения строгих экологических норм, установленных законодательством, и защиты окружающей среды, отходящие газы от различных источников перед их сбросом в атмосферу подвергают очистке.The processes occurring in the chemical, petrochemical, electroplating industry, as well as the combustion of solid or hydrocarbon fuel in stationary or mobile power plants, combustion sources, etc., are characterized by the formation of large volumes of polluted gases containing not only solid fine particles, but also impurities such as acid gases in the form of vapor and mist, as well as nitrogen oxides and sulfur oxides. In order to comply with strict environmental standards established by law and protect the environment, the exhaust gases from various sources are cleaned before they are discharged into the atmosphere.
На сегодняшний день известны различные способы и установки очистки отходящих газов, содержащих пары и туман кислот, а также оксиды азота и серы [1-8].To date, various methods and installations for cleaning waste gases containing vapors and mist of acids, as well as oxides of nitrogen and sulfur, are known [1–8].
Например, при производстве нитратов целлюлозы на разных технологических фазах выделяется значительное количество вредных кислых газообразных выбросов, содержащих пары и туман кислот, а также оксиды азота и оксиды серы, поэтому решение проблемы их улова является хорошей моделью для целого ряда промышленных технологий в других отраслях.For example, in the production of cellulose nitrates at different technological phases, a significant amount of harmful acidic gaseous emissions containing vapors and mist of acids, as well as nitrogen oxides and sulfur oxides are released, therefore solving the problem of their catch is a good model for a number of industrial technologies in other industries.
Способы и технологические установки очистки отходящих газов в производстве нитратов целлюлозы подробно рассмотрены В.И. Гиндичем, Л.В. Забелиным, Г.Н. Марченко, А.Ф. Махоткиным [1-5].Methods and technological installations for cleaning waste gases in the production of cellulose nitrates are considered in detail by V.I. Gindich, L.V. Zabelin, G.N. Marchenko, A.F. Makhotkin [1-5].
Способы улова паров кислот из отходящих газов основаны на их хорошей растворимости в воде, поэтому самым распространенным способом является абсорбция кислых газов жидкой фазой (например, водой). Для реализации данного способа используются установки абсорбции с насадочными колоннами, тарельчатыми и пленочными абсорберами [4, стр. 83].Methods of catching acid vapors from waste gases are based on their good solubility in water, therefore the absorption of acid gases by the liquid phase (for example, water) is the most common method. To implement this method, the installation of absorption with packed columns, disc and film absorbers [4, p. 83] are used.
Недостатком данных абсорбционных установок является низкий уровень улавливания паров и тумана кислот, который не превышает 72-78% по общей кислотности и 85-90% по степени очистки от паров азотной кислоты. Кроме того, данные установки не очищают загрязненные газы от оксидов азота и оксидов серы.The disadvantage of these absorption plants is the low level of vapor and mist trapping, which does not exceed 72-78% by total acidity and 85-90% by degree of purification from nitric acid vapors. In addition, these installations do not purify contaminated gases from nitrogen oxides and sulfur oxides.
Для улова туманов кислот и других жидкостей применяют сеточные брызгоуловители, если диаметр капель равен 5 мкм и более, и волокнистые туманоуловители при диаметре капель менее, чем 5 мкм [6, стр. 137].For the catch of acid mists and other liquids, mesh spatters are used if the droplet diameter is 5 μm or more, and fiber mist eliminators with a droplet diameter less than 5 μm [6, p. 137].
При этом одной из наиболее эффективных установок для очистки газов от паров и тумана кислот считается установка на основе вихревых абсорберов с рукавными фильтрующими элементами [4, стр. 84], в которых предусматривается эффективный контакт фаз с учетом особенностей механизма улова паров и тумана, исходя из отличия их физического состояния.At the same time, one of the most effective installations for cleaning gases from vapors and mist acids is considered to be based on vortex absorbers with bag filter elements [4, p. 84], which provide for an effective contact of phases taking into account the peculiarities of the mechanism for catching vapor and mist, based on differences in their physical condition.
Установка для улова смеси паров и тумана кислот [4, стр. 85] состоит из трех последовательно расположенных вихревых абсорберов с фильтрующими элементами в виде рукавных фильтров. Отходящие газы подаются в первый абсорбер, где происходит абсорбционный контакт с диспергированной водой или слабой кислотой, которые раскручиваются газовым потоком внутри вихревого контактного устройства. В верхней части контактного устройства жидкость отделяется от газа и выводится из аппарата, либо по циркуляционной трубе поступает на многократную циркуляцию. Газы поднимаются вверх и через центральную трубу входят в ряд вертикальных рукавных фильтров из волокнистого пропиленового иглопробивного материала. На фильтрах улавливается туман и брызги кислоты, при этом стекающая с фильтров жидкость выводится из аппарата в виде раствора кислоты, а очищенные газы проходят в следующий аппарат установки для аналогичной очистки. Потоки газовой фазы и орошающей жидкости (воды, слабой кислоты) имеют противоположные направления. Пары кислоты поглощаются орошающей жидкостью. В результате из первого вихревого абсорбера кислота с концентрацией 50-55% поступает в промежуточную емкость, откуда насосом окачивается на регенерацию или утилизацию. Очищенные газы воздуходувкой через трубу выбрасываются в атмосферу.The installation for catching a mixture of vapor and mist of acids [4, p. 85] consists of three successively located vortex absorbers with filter elements in the form of bag filters. Exhaust gases are fed to the first absorber, where absorption occurs with dispersed water or a weak acid, which are unwound by a gas stream inside the vortex contact device. In the upper part of the contact device, the liquid is separated from the gas and removed from the apparatus, or through the circulation pipe enters a multiple circulation. Gases rise up and through the central tube enter a row of vertical bag filters of fibrous propylene needle-punched material. The filters capture mist and acid splashes, while the liquid flowing down from the filters is removed from the apparatus as an acid solution, and the purified gases pass into the next apparatus of the plant for similar purification. Flows of the gas phase and irrigating fluid (water, weak acid) have opposite directions. Acid fumes are absorbed by the irrigating fluid. As a result, from the first vortex absorber, an acid with a concentration of 50-55% enters an intermediate tank, from where it is pumped for regeneration or disposal. Purified gases are blown through the pipe into the atmosphere.
Основными преимуществами установки на основе вихревых абсорберов с фильтрующими элементами по сравнению с другими видами (насадочными, тарельчатыми и пленочными) абсорбционных установок являются:The main advantages of the installation on the basis of vortex absorbers with filtering elements in comparison with other types (packed, disc and film) absorption installations are:
- дешевизна установки;- low cost installation;
- небольшие габаритные размеры;- small overall dimensions;
- отсутствие необходимости большого числа насосов;- no need for a large number of pumps;
- отсутствие вращающихся и трущихся узлов;- lack of rotating and rubbing knots;
- не требуется наличие помещения;- the availability of premises is not required;
- не требуется постоянное технологическое обслуживание;- does not require constant technological service;
- работа под разрежением.- work under vacuum.
Появляется возможность сокращения материалоемкости аппаратов абсорбции газов в 50-100 раз по сравнению с распространенными зарубежными насадочными колоннами [7, стр.166].There is a possibility of reducing the material consumption of gas absorption apparatuses by 50-100 times as compared with common foreign packed columns [7, p.166].
Эффективность очистки отходящих газов от паров и тумана кислот достигает 100% [9].The efficiency of cleaning exhaust gases from vapors and mist acids reaches 100% [9].
Вместе с тем, установки на основе вихревые абсорберов с фильтрующими элементами не позволяют полностью очистить отходящие газы от оксидов азота и оксидов серы, что является основным их недостатком.At the same time, installations based on vortex absorbers with filtering elements do not allow to completely clean the exhaust gases from nitrogen oxides and sulfur oxides, which is their main disadvantage.
При абсорбции паров и тумана азотной кислоты частично улавливаются оксиды азота NO2 с образованием азотной HNO3 и азотистой HNO2 кислот:When vapor and mist of nitric acid are absorbed, nitrogen oxides of NO 2 are partially trapped to form nitric HNO 3 and nitrous HNO 2 acids:
Однако азотистая кислота HNO2 разлагается с выделением оксидов: NO и N2O4:However, nitrous acid HNO 2 decomposes with the release of oxides: NO and N 2 O 4 :
или суммируя уравнения (2) и (3), получим:or summing up equations (2) and (3), we get:
В этой связи очистка отходящих газов от оксидов азота водой и водными растворами азотной кислоты малоэффективна.In this regard, the purification of waste gases from nitrogen oxides with water and aqueous solutions of nitric acid is ineffective.
Основными способами очистки газов от оксидов азота являются селективное каталитическое и некаталитическое восстановление [8].The main methods of gas purification from nitrogen oxides are selective catalytic and non-catalytic reduction [8].
Например, после прохождения установки вихревых абсорберов газовый поток направляется на установку селективного каталитического восстановления [4, 9], где оксиды азота, пройдя высокотемпературную топку, в которую подается природный газ, восстанавливаются до нейтральных компонентов аммиаком на катализаторе типа К-16.For example, after passing through the installation of vortex absorbers, the gas flow is directed to a selective catalytic reduction unit [4, 9], where nitrogen oxides, having passed through a high-temperature furnace, into which natural gas is supplied, are reduced to neutral components with ammonia on a K-16 catalyst.
Однако при селективном каталитическом и некаталитическом восстановлении оксидов азота процессы происходят при нагревании газового потока до высоких температур, что делает их очень опасными, причем селективное некаталитическое восстановление требует намного более высоких температур и дорогостоящего оборудования для осуществления. В процессе восстановления оксидов азота температура газа возрастает до 700°С и более, поэтому возникает необходимость использования термостойких катализаторов или восстановителей с низкой температурой зажигания, либо проведения ступенчатого контактирования с промежуточным охлаждением обрабатываемого газового потока. Восстановителями являются метан, природный, коксовый или нефтяной газ, оксид углерода, водород или азото-водородная смесь.However, with selective catalytic and non-catalytic reduction of nitrogen oxides, the processes occur when the gas stream is heated to high temperatures, which makes them very dangerous, and selective non-catalytic reduction requires much higher temperatures and expensive equipment to carry out. In the process of reducing nitrogen oxides, the gas temperature rises to 700 ° C and more, therefore it is necessary to use heat-resistant catalysts or reducing agents with a low ignition temperature, or to conduct stepwise contact with intermediate cooling of the gas stream being treated. Reducing agents are methane, natural, coke oven or petroleum gas, carbon monoxide, hydrogen, or a nitrogen-hydrogen mixture.
Известны также способы низкотемпературного каталитического восстановления оксидов азота, например, аммиаком в присутствии алюмопалладиевых, алюмованадиевых катализаторов [8]. Процесс восстановления протекает при 200-360°С, степень очистки составляет 96-98,5%. Основным недостатком метода является необходимость точного дозирования аммиака, что становится практически невозможным в случае колебаний концентрации оксидов азота в отходящих газах. При недостатке аммиака происходит проскок оксидов азота, а при избытке - проскок аммиака и загрязнение отходящих газов токсичными соединениями.There are also known methods for the low-temperature catalytic reduction of nitrogen oxides, for example, ammonia in the presence of aluminum-palladium, aluminum-vanadium catalysts [8]. The recovery process takes place at 200-360 ° C, the degree of purification is 96-98,5%. The main disadvantage of the method is the need for accurate dosing of ammonia, which becomes almost impossible in case of fluctuations in the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gases. With a lack of ammonia, there is a leakage of nitrogen oxides, and with an excess - an ammonia breakthrough and pollution of waste gases with toxic compounds.
При низкотемпературном каталитическом восстановлении в качестве катализаторов используются дорогие металлы платиновой группы (палладий, рутений, платина, родий). Более дешевые материалы, которые включают никель, хром, медь, цинк, ванадий, церий и другие элементы, являются менее эффективными и стабильными в эксплуатации. Эффективность обезвреживания оксидов азота NOx зависит, прежде всего, от активности используемого катализатора.In the case of low-temperature catalytic reduction, expensive platinum-group metals (palladium, ruthenium, platinum, rhodium) are used as catalysts. Cheaper materials, which include nickel, chromium, copper, zinc, vanadium, cerium and other elements, are less effective and stable in operation. The efficiency of neutralization of nitrogen oxides NOx depends primarily on the activity of the used catalyst.
Все представленные способы восстановления оксидов азота являются дорогостоящими, высокозатратными, требующими сложного термостойкого оборудования, больших расходов дорогих катализаторов, поскольку со временем происходит их отравление. Кроме того, имеются большие трудности с рекуперацией тепла.All presented methods for the reduction of nitrogen oxides are expensive, high-cost, requiring complex heat-resistant equipment, high costs of expensive catalysts, because over time they are poisoned. In addition, there are great difficulties with heat recovery.
В последнее время высокие результаты очистки отходящих газов, содержащих оксиды азота и оксиды серы, получены при их окислении газообразным озоном. Например, в патентах США №№6162409, 5206002, 7303735 предложены методы удаления примесей, включая оксиды азота и оксиды серы, из отработавших газов, выделяемых из газовых котлов и котлов, работающих на угле, основанные на данном принципе.Recently, high results of purification of waste gases containing nitrogen oxides and sulfur oxides, obtained by their oxidation with gaseous ozone. For example, US Patent Nos. 6162409, 5206002, 7303735 proposed methods for removing impurities, including nitrogen oxides and sulfur oxides, from exhaust gases emitted from gas boilers and coal-fired boilers based on this principle.
В патенте на изобретение РФ №2645987 (конвенционный приоритет от 15.10.2013 US 13/998,248; опубликован 28.02.2018) предложены способ и устройство для удаления примесей из выхлопных газов, в которых для окисления примесей, содержащихся в потоке газа, применяют газообразный озон, который вводят в один из отделяемых потоков газа для его смешения с примесями, в том числе оксидами азота. Окисленные оксиды азота улавливают в улавливающем устройстве, выбранном из следующего списка: тканевом фильтре, электростатических пылеуловителях мокрого или сухого типа, скруббере с водяным орошением, скруббере сухой очистки, камере рукавных фильтров, на охлаждающих поверхностях или в туманоуловителе. Обработанный озоном газовый поток подвергают орошению в улавливающем устройстве водной средой для удержания окисленных примесей в водной струе. На выходе из улавливающего устройства удаляют туман и капли из потока обработанного газа. Далее соединяют обработанный поток технологического газа с оставшейся частью необработанного потока, содержащего примеси, для их окисления избытком озона, оставшегося в первом (обработанном) технологическом газовом потоке, и сбрасывают в атмосферу.In the patent for the invention of the Russian Federation No. 2645987 (Convention priority from 15.10.2013 US 13 / 998,248; published 02.28.2018) a method and device for removing impurities from exhaust gases are proposed, in which gaseous ozone is used to oxidize impurities contained in the gas stream, which is introduced into one of the separated gas streams for its mixing with impurities, including nitrogen oxides. Oxidized nitrogen oxides are captured in a collection device selected from the following list: a fabric filter, wet or dry type electrostatic dust collectors, a watering scrubber, a dry scrubber, a bag filter chamber, on cooling surfaces or in a mist collector. The gas stream treated with ozone is subjected to irrigation in the collecting device with an aqueous medium in order to keep the oxidized impurities in the water stream. At the outlet of the trap device, mist and drops are removed from the treated gas stream. Next, combine the treated process gas stream with the remaining portion of the untreated stream containing impurities, for their oxidation with excess ozone remaining in the first (treated) process gas stream, and vented to the atmosphere.
Недостатком указанного изобретения на способ частичного удаления примесей из потока технологического газа является наличие остаточной концентрации оксидов азота в выбрасываемых в атмосферу газах из-за невозможности организации полного их окисления при разделении отходящего газа минимум на два потока и технологической обработки только одного из них.The disadvantage of this invention for the method of partial removal of impurities from the process gas stream is the presence of residual concentrations of nitrogen oxides in gases emitted into the atmosphere due to the impossibility of organizing their complete oxidation when separating the exhaust gas into at least two streams and processing only one of them.
Известен патент РФ №2648894 (конвенционный приоритет 16.01.2013 US 61/753,034; 10.01.2014 US 14/151,948; опубликован 28.03.2018), раскрывающий способ удаления загрязняющих веществ из выходящих газов, возникающих от операций травления металла. Способ предусматривает введение измеренного количества газообразного кислорода в травильный раствор на операции травления металла, где кислород окисляет продукты реакции азотной кислоты и металла в травильном растворе, образуя оксиды азота и регенерируя азотную кислоту, введение дополнительного кислорода в травильный раствор для дополнительного снижения истощения азотной кислоты в травильном растворе, введение газообразного кислорода в выходящий поток, который содержит пары травильной кислоты и оксиды азота, где газообразный кислород вводится регулируемым способом, собирание и транспортирование выходящего потока в первую скрубберную систему, в которой кислотный газ и оксиды азота удаляются из выходящего потока, транспортирование выходящего потока по трубопроводу во вторую скрубберную систему, введение озона в трубопровод между первой скрубберной системой и второй скрубберной системой, в результате смешивая с выходящим потоком с окислением оставшихся оксидов азота, и мокрую очистку окисленных оксидов азота в выходящем потоке во второй скрубберной системе. Следует отметить, что озон вводится в трубопровод между первой и второй скрубберными системами в газообразном состоянии в количестве примерно от 2 до 12% мас. Озонный генератор находится в непосредственном сообщении с указанным трубопроводом.Known RF patent №2648894 (convention priority 01/16/2013 US 61 / 753,034; 01/10/2014 US 14 / 151,948; published 03/28/2018), revealing a way to remove pollutants from the exhaust gases arising from metal etching operations. The method involves the introduction of the measured amount of gaseous oxygen into the pickling solution during metal etching, where oxygen oxidizes the reaction products of nitric acid and metal in the pickling solution, forming nitrogen oxides and regenerating nitric acid, adding additional oxygen to the pickling solution to further reduce depletion of nitric acid in the pickling the solution, the introduction of gaseous oxygen in the output stream, which contains a pair of pickling acid and nitrogen oxides, where the gaseous acid The hydrogen is introduced in a controlled manner, collecting and transporting the effluent to the first scrubber system, in which acid gas and nitrogen oxides are removed from the effluent, transporting the effluent through the pipeline to the second scrubber system, introducing ozone into the pipeline between the first scrubber system and the second scrubber system, resulting in mixing with the effluent with the oxidation of the remaining nitrogen oxides, and wet scrubbing of the oxidized nitrogen oxides in the effluent stream in the second scrubber system. It should be noted that ozone is introduced into the pipeline between the first and second scrubber systems in a gaseous state in an amount of from about 2 to 12% by weight. The ozone generator is in direct communication with the specified pipeline.
Изобретение позволяет обеспечить эффективное удаление NOx и других загрязняющих веществ из газообразного потока, а также снизить выходящий поток жидкости, образованной на операциях травления и мокрой очистки.The invention allows for the effective removal of NO x and other pollutants from the gaseous stream, as well as to reduce the output stream of the liquid formed in the operations of etching and wet scrubbing.
Основной недостаток представленного изобретения заключается в том, что для абсорбционной очистки отходящих газов применяются две скрубберные системы, которые являются громоздкими, металлоемкими, дорогостоящими установками, требующими больших капитальных затрат.The main disadvantage of the present invention is that two scrubber systems are used for absorption purification of waste gases, which are bulky, metal-intensive, expensive installations that require large capital expenditures.
Известен патент РФ №2602148 (конвенционный приоритет 22.08.2011 US 61/525,899; 21.08.2012 US 13/590,424; опубликован 10.11.2016), в котором описан способ снижения содержания оксидов азота в отходящем газе из процесса производства азотной кислоты, либо химического производства, осуществляющего обработку органического материала азотной кислотой. Способ заключается во введении газообразного озона в многоступенчатую абсорбционную или тарельчатую колонну, имеющую от 20 до 70 тарелок, на заключительную ступень, при необходимости нагнетая до давления абсорбционной колонны. Многоступенчатая абсорбционная колонна также может представлять собой последовательность насадочных колонн (предпочтительно от 2 до 6 штук), установленных последовательно или вертикально друг на друга, работающих при давлениях, близких к атмосферному. Тогда газообразный озон подают в заключительную насадочную абсорбционную колонну.Known RF patent №2602148 (Convention priority 08/22/2011 US 61 / 525,899; 08/21/2012
Газовый поток, выходящий из заключительной абсорбционной колонны, далее поступает в дымовую трубу, имея значительное снижение содержания NOx, основная масса которого превращается в извлекаемую азотную кислоту.The gas stream leaving the final absorption column further enters the chimney, having a significant reduction in the content of NO x , the bulk of which is converted into extractable nitric acid.
Преимуществом данного изобретения является окисление оксидов азота газообразным озоном до высших оксидов N2O5 с последующим их растворением в воде и образованием азотной кислоты HNO3, которая возвращается обратно в производство.An advantage of this invention is the oxidation of nitrogen oxides with ozone gas to higher N 2 O 5 oxides, followed by their dissolution in water and the formation of nitric acid HNO 3 , which is returned to production.
К недостаткам данного изобретения относится громоздкость и большая металлоемкость установки, состоящей из многоступенчатых абсорбционных колонн тарельчатого или насадочного типа, высокие капитальные затраты на создание установки, необходимость замены насадок и ремонта тарелок во время эксплуатации, невозможность работы установки в широком диапазоне колебаний расхода и концентраций отходящих газов.The disadvantages of this invention include the cumbersome and high metal consumption of the installation, consisting of multi-stage absorption columns of a disc or packed type, high capital costs of creating the installation, the need to replace nozzles and repair plates during operation, the inability to operate the installation in a wide range of flow rate and exhaust gas concentrations .
Известен патент РФ №2161528 (приоритет от 01.03.1999; опубликован 10.01.2001) на способ и устройство для удаления окислов азота и окислов серы, заключающийся в подаче дымовых газов в зону обработки, размещенную в газоходе, где они смешиваются с озоновоздушной смесью, выделившейся из рециркуляционного конденсата, затем поступают в межтрубное пространство трубчатого теплообменника, в трубах которого циркулирует охлаждающий агент, охлаждаются до температуры ниже температуры точки росы дымовых газов, и конденсации находящихся в них водяных паров, после чего поступают в абсорбционную секцию, где контактируют с рециркуляционным конденсатом, насыщенным озоном, кислородом и кислотными компонентами, стекающим через щели распределительной решетки по поверхности насадка и поглощающим окислы азота и серы, на днище абсорбционной секции, откуда часть кислого конденсата выводят из зоны обработки, а очищенные дымовые газы по газоходу выводят в атмосферу; образовавшийся в теплообменнике свежий конденсат стекает вниз по наружной поверхности труб, контактируя при этом со смесью дымовых газов, озона и воздуха, на днище газохода, где смешивается с большой частью кислого конденсата, представляющего собой смесь разбавленной азотной и серной кислот; полученная смесь кислого и свежего конденсата самотеком через гидравлический затвор стекает на рециркуляцию в нижнюю часть корпуса эрлифта, куда также поступает озоновоздушная смесь, которая, проходя через отверстия в смесителе эрлифта, образует при этом газожидкостную эмульсию, поднимающуюся за счет своего малого веса вверх по подъемной трубе эрлифта с одновременным поглощением озона и кислорода из воздуха и их химическим взаимодействием с окислами азота, серы и водой; насыщенный рециркуляционный конденсат из устья подъемной трубы поступает в десорбционно-распределительную секцию, где из эмульсии отделяется и десорбируется часть озоновоздушной смеси, которая затем смешивается с дымовыми газами, а рециркуляционный конденсат, насыщенный озоном, кислородом и кислотными компонентами, самотеком поступает на распределительную решетку, откуда орошает абсорбционную секцию. Устройство, согласно данному изобретению, содержит зону обработки в газоходе с размещенными в нем теплообменной и абсорбционной секциями, установленной над зоной обработки на потолке газохода десорбционно-распределительной секции, в которой размещены устроенные в потолке газохода распределительная решетка, порог, входное отверстие трубы с перфорированным насадком, устье подъемной трубы эрлифта, корпус которого соединен с днищем газохода гидрозатвором.Known RF patent №2161528 (priority of 03/01/1999; published 01.01.2001) on a method and device for removing nitrogen oxides and sulfur oxides, which consists in supplying flue gases to a treatment zone placed in a duct, where they are mixed with the ozone-air mixture released from the recirculation condensate, then enter the annular space of the tubular heat exchanger, in the pipes of which a cooling agent circulates, is cooled to a temperature below the dew point temperature of the flue gases, and condensation of the water vapor inside them, after which enter the absorption section, where they come into contact with recirculating condensate, saturated ozone, oxygen and acidic components flowing through the slots of the distribution grid over the nozzle surface and absorbing oxides of nitrogen and sulfur, on the bottom of the absorption section, from where part of the acidic condensate is removed from the treatment zone, and the cleaned flue gases are removed to the atmosphere through the flue duct; Fresh condensate formed in the heat exchanger flows down the outer surface of the pipes, contacting with a mixture of flue gases, ozone and air, on the bottom of the duct, where it mixes with a large part of acidic condensate, which is a mixture of diluted nitric and sulfuric acids; the resulting mixture of sour and fresh condensate flows by gravity through a hydraulic lock for recycling into the lower part of the airlift housing, which also receives the ozone-air mixture, which, passing through the holes in the airlift mixer, forms a gas-liquid emulsion rising through the lifting tube airlift with simultaneous absorption of ozone and oxygen from the air and their chemical interaction with oxides of nitrogen, sulfur and water; saturated recirculation condensate from the mouth of the riser enters the desorption-distribution section, where part of the ozone-air mixture is separated and desorbed from the emulsion, which is then mixed with flue gases, and recirculation condensate saturated with ozone, oxygen and acid components, flows by gravity to the distribution grid, from where irrigates the absorption section. The device according to the present invention contains a treatment area in the flue with heat exchange and absorption sections located therein, installed above the treatment area on the flue ceiling of the desorption and distribution section, in which the distribution grid, arranged in the flue ceiling, is placed, with a perforated nozzle , the mouth of the lifting pipe airlift, the body of which is connected to the bottom of the duct by hydraulic lock.
Известен также аналогичный патент РФ 2186612 (приоритет от 13.12.2000; опубликован 10.08.2002) тех же авторов и заявителей (В.С. Ежов, Курганский государственный технический университет), что и предыдущий патент РФ №2161528, в котором предложены способ и устройство для очистки дымовых газов, утилизации тепла и улавливаемых компонентов, предусматривающий охлаждение дымовых газов до температуры ниже температуры точки росы, конденсацию водяных паров в трубчатом теплообменнике с образованием свежего конденсата, дальнейшее охлаждение их наружным воздухом и абсорбцию окислов азота и окислов серы в абсорбционной секции в противоточном контакте с пленкой рециркуляционного конденсата, насыщенного озоном, кислородом и кислотными компонентами в подъемной трубе эрлифта, охлаждение также наружным воздухом, абсорбцию окислов азота и окислов серы в прямоточном контакте с пленкой насыщенного конденсата, очистку от капель уносимого конденсата в сепарационной секции, удаление очищенных дымовых газов из зоны обработки, очистку кислого конденсата от кислых компонентов в анионитовом фильтре и подачу его в питательную воду. Устройство, согласно данному патенту, содержит транзитный газоход, шибера, параллельный газоход, в котором размещена зона обработки, состоящая из трубчатого теплообменника, абсорбционной секции с подъемной трубой эрлифта, сепарационной секции, выполненных в виде вертикальных трубчатых теплообменников, соединенных между собой вверху переточной камерой, внизу гидрозатвором, общий поддон, конденсатопровод и анионитовый фильтр.There is also a similar patent of the Russian Federation 2186612 (priority of 12/13/2000; published on August 10, 2002) by the same authors and applicants (V.S. Ezhov, Kurgan State Technical University) as the previous RF patent №2161528, which proposed a method and device for flue gas cleaning, heat recovery and trapped components, which provide cooling of flue gases to a temperature below the dew point temperature, condensation of water vapor in a tubular heat exchanger with the formation of fresh condensate, further cooling them with outside air and absorption of nitrogen oxides and sulfur oxides in the absorption section in countercurrent contact with a film of recirculating condensate saturated with ozone, oxygen and acid components in the riser pipe of the airlift, cooling also with outside air, absorption of nitrogen oxides and sulfur oxides in direct-flow contact with a film of saturated condensate, cleaning from droplets of entrained condensate in the separation section, removal of cleaned flue gases from the treatment area, purification of acidic condensate from acidic components in the anion-exchange filter and supply its in feed water. The device according to this patent contains a transit duct, a gate, a parallel duct containing a treatment zone consisting of a tubular heat exchanger, an absorption section with an airlift riser, a separation section, made in the form of vertical tubular heat exchangers interconnected at the top of the overflow chamber, below the hydraulic lock, common pan, condensate line and anion-exchange filter.
Представленные по патентам РФ №2161528 и №2186612 изобретения позволяют повысить эффективность очистки дымовых газов от оксидов азота и оксидов серы с одновременной утилизацией их тепла и улавливаемых компонентов.Presented under the patents of the Russian Federation No. 2161528 and No. 2186612 of the invention allow to increase the efficiency of flue gas cleaning from nitrogen oxides and sulfur oxides with simultaneous utilization of their heat and trapped components.
Основными недостатками данных изобретений являются достаточно узкие рамки их использования (только в теплоэнергетике для очистки горячих дымовых газов), невозможность работы в широком диапазоне колебаний расхода и концентраций отходящих газов (как при химическом производстве) и техническая сложность их практической реализации.The main drawbacks of these inventions are the rather narrow scope of their use (only in heat and power engineering for cleaning hot flue gases), the impossibility of operating in a wide range of flow fluctuations and concentrations of exhaust gases (as in chemical production) and the technical complexity of their practical implementation.
Таким образом, представленный обзор установок и способов для очистки отходящих газов любого производства показывает, что применение озона в технологическом процессе позволяет окислить содержащиеся в отходящем газе оксиды азота и оксиды серы, и перевести их в кислоту, что в дальнейшем улучшает степень очистки выбрасываемого газа в атмосферу.Thus, the presented overview of installations and methods for cleaning exhaust gases of any production shows that the use of ozone in the process allows to oxidize nitrogen oxides and sulfur oxides contained in the exhaust gas, and convert them to acid, which further improves the degree of purification of the emitted gas into the atmosphere .
На сегодняшний день наиболее распространенным и технически реализуемым способом очистки отходящих газов является их абсорбция жидкой фазой и пропускание через фильтрующие элементы с последующей утилизацией улавливаемых компонентов и выбросом очищенного газа в атмосферу. Данный способ принимаем за прототип.Today, the most common and technically feasible method of cleaning exhaust gases is their absorption by the liquid phase and passing through the filter elements with subsequent disposal of the captured components and the release of purified gas into the atmosphere. This method is taken as a prototype.
Однако при разработке универсальной установки и способа для очистки отходящих газов необходимо решить следующие проблемы: обеспечить одновременный улов из загрязненной газовой фазы твердой мелкодисперсной фракции, смеси паров, тумана кислот, оксидов азота и оксидов серы; обеспечить отсутствие загрязнения атмосферы при колебаниях расхода и концентрации отходящих газов; отказаться от громоздкого оборудования и снизить его металлоемкость; сократить капитальные и эксплуатационные затраты на установку и ее обслуживание; обеспечить надежность работы установки.However, when developing a universal installation and method for cleaning waste gases, it is necessary to solve the following problems: ensure simultaneous catch from the contaminated gas phase of the solid fine fraction, a mixture of vapor, mist of acids, nitrogen oxides and sulfur oxides; to ensure the absence of air pollution with fluctuations in the flow and concentration of exhaust gases discard bulky equipment and reduce its metal consumption; reduce capital and operating costs for installation and maintenance; ensure the reliability of the installation.
Целью и техническим результатом настоящего изобретения является устранение вышеуказанных недостатков и создание таких установки и способа, в которых обеспечивается:The purpose and technical result of the present invention is to eliminate the above disadvantages and the creation of such an installation and method, which provides:
- универсальность установки и способа, позволяющих очищать с высокой эффективностью отходящие в атмосферу газы большинства предприятий химической, нефтехимической, металлургической, обогатительной отраслей промышленности, теплоэнергетики, а также гальванических производств машиностроения;- universality of the installation and method, allowing to purify with high efficiency exhaust gases into the atmosphere of most enterprises of the chemical, petrochemical, metallurgical, concentrating industries, thermal power engineering, as well as electroplating engineering industries;
- высокая степень очистки отходящих газов от мелкодисперсной твердой фракции и смеси паров, тумана кислот, оксидов азота и оксидов серы;- high degree of purification of waste gases from the fine solid fraction and a mixture of vapor, mist of acids, nitrogen oxides and sulfur oxides;
- отсутствие вторичного загрязнения атмосферы при колебаниях концентрации и расхода газовой и жидкой фазы в установке (в том числе за счет проскока из газовой фазы загрязняющих веществ и применяющихся в технологическом процессе реагентов);- the absence of secondary pollution of the atmosphere with fluctuations in the concentration and consumption of the gas and liquid phases in the installation (including due to leakage from the gas phase of pollutants and reagents used in the process);
- надежность эксплуатации установки при любых соотношениях контактирующих фаз и возможность обслуживания в широком диапазоне устойчивой работы;- reliability of operation of the installation at any ratios of the contacting phases and the possibility of maintenance in a wide range of stable operation;
- упрощение аппаратурного оформления процесса очистки отходящих газов;- simplification of the instrumentation of the waste gas cleaning process;
- сокращение капитальных и эксплуатационных затрат на установку и ее обслуживание;- reduction of capital and operating costs for installation and its maintenance;
- извлечение улавливаемых из отходящих газов компонентов для их возврата в производство или на переработку.- extraction of components captured from waste gases for their return to production or for processing.
Указанная цель изобретения и его технический результат достигаются с помощью предлагаемых установки и способа очистки отходящих газов.The specified purpose of the invention and its technical result is achieved using the proposed installation and method of cleaning exhaust gases.
Установка для очистки отходящих газов (Фиг. 1) содержит:Installation for purification of exhaust gases (Fig. 1) contains:
- туманоуловителъ 1 с вихревым контактным устройством и фильтрующими элементами, имеющий патрубок входа 2 и выхода 3 газовой фазы, патрубки входа 4 и выхода 5 жидкой фазы, входа 6 и выхода 7 циркуляционной жидкости;- mist eliminator 1 with a vortex contact device and filter elements, having a nozzle inlet 2 and outlet 3 of the gas phase, nozzles inlet 4 and exit 5 of the liquid phase, inlet 6 and exit 7 of the circulating liquid;
- каскад из по меньшей мере двух последовательно соединенных одноступенчатых вихревых абсорберов 8, 9, размещенных по ходу движения газовой фазы с увеличением высоты расположения последующего абсорбера по сравнению с предыдущим для обеспечения самотека жидкости между ступенями, имеющие патрубки входа 10, 11 и выхода 12, 13 газовой фазы, патрубки входа 14, 15 и выхода 16, 17 жидкой фазы, входа 18, 19 и выхода 20, 21 циркуляционной жидкости;- a cascade of at least two series-connected single-
- трубу 22 выброса очищенного газа;- pipe 22 discharge of purified gas;
- вытяжной вентилятор 23 для создания разрежения в туманоуловителе 1 и каскаде из вихревых абсорберов 8, 9, а также нагнетания очищенной газовой фазы под давлением в трубу 22 для сброса в атмосферу;-
- блок получения озонированной воды 24, включающий промышленный озонатор 25 с блоком управления, эжектор 26, а также необязательно циркуляционную емкость озонированной воды 27 и насос 28 для перекачки озонированной воды;- a unit for obtaining ozonized water 24, which includes an
- накопительную емкость 29 для сбора жидких кислых фаз перед утилизацией;-
- насос 30 для перекачки жидких кислых фаз;- pump 30 for pumping liquid acidic phases;
- циркуляционные 31 и переточные 32 гидрозатворы между туманоуловителем 1 и вихревыми абсорберами 8, 9;- circulating 31 and overflow 32 water traps between the demister 1 and the
- а также трубопроводы для подачи загрязненной газовой фазы, воды, для транспортировки, распределения и отвода газовых и жидких фаз, получаемых в качестве промежуточных и конечных продуктов и отводимых очищенных газов;- as well as pipelines for the supply of contaminated gas phase, water, for transportation, distribution and removal of gas and liquid phases, obtained as intermediate and final products and exhaust cleaned gases;
при этом последний абсорбер 9 по ходу движения газовой фазы содержит дополнительный патрубок 33, переходящий во внутреннюю трубу 34, расположенную перпендикулярно нижней части аппарата соосно с вихревым контактным устройством 35 и выходящую в его центр для подвода озонированной воды из циркуляционной емкости 27 или эжектора 26 блока получения озонированной воды 24 непосредственно в контактное устройство 35.the
Способ очистки отходящих газов с помощью описанной установки включает в себя не менее двухступенчатую их абсорбцию жидкой фазой и пропускание через фильтрующие элементы с последующим отводом жидкой фазы на утилизацию улавливаемых компонентов и выбросом очищенных газов в атмосферу, причем в качестве жидкой фазы применяют озонированную воду, а не растворившийся в воде избыток озона подают в газовую фазу любой из ступеней абсорбции, предшествующей заключительной ступени.The method of purification of waste gases using the described installation includes at least two-step absorption of the liquid phase and passing through the filtering elements with subsequent removal of the liquid phase for utilization of trapped components and emission of purified gases into the atmosphere, and ozone water is used as the liquid phase, and not dissolved in water, the excess ozone is fed into the gas phase of any of the absorption steps preceding the final step.
Положительный эффект настоящего изобретения реализуется за счет применения в качестве жидкой фазы - озонированной воды, которая в установке выполняет две главные функции:The positive effect of the present invention is realized through the use of ozonized water as the liquid phase, which in the installation performs two main functions:
1. абсорбента паров кислых газов, содержащихся в газовой фазе, поступающей на установку;1. absorbent vapors of acidic gases contained in the gas phase entering the unit;
2. одновременного окислителя оксидов азота NOx, оксидов серы SOx, и абсорбента образующихся вместо них высших оксидов N2O5 и SO3, которые хорошо растворяются в воде, с превращением последних, соответственно, в азотную и серную кислоты:2. simultaneous oxidizing agent of nitrogen oxides NO x , sulfur oxides SO x , and absorbent higher oxides N 2 O 5 and SO 3 , which instead dissolve in water, forming the latter, respectively, into nitric and sulfuric acids:
Образующиеся кислородсодержащие азотная HNO3 и серная H2SO4 кислоты обладают высокой реакционной способностью и также очень хорошо растворяются в воде, поэтому их можно легко отделить от газового потока в аппаратах абсорбции.The resulting oxygen-containing nitric HNO 3 and sulfuric H 2 SO 4 acids are highly reactive and also very soluble in water, so they can be easily separated from the gas stream in the absorption apparatus.
Не растворившийся в воде избыток озона подают в газовую фазу любой из ступеней абсорбции, предшествующей заключительной ступени. Такое техническое решение одновременно с использованием озонированной воды в качестве жидкой фазы позволяет максимально окислить оксиды азота и оксиды серы, поступающие с отходящими газами в установку, и предотвратить вторичное загрязнение очищенного газа, сбрасываемого в атмосферу, не прореагировавшим в установке избытком озона.The excess ozone not dissolved in water is fed into the gas phase at any of the absorption steps preceding the final step. This technical solution simultaneously with the use of ozonized water as a liquid phase allows to maximally oxidize nitrogen oxides and sulfur oxides entering with the exhaust gases into the installation, and to prevent secondary pollution of the purified gas discharged into the atmosphere, unreacted in the installation of excess ozone.
Организация подачи озонированной воды в установку, состоящую из аппаратов вихревого типа (туманоуловителя и каскада абсорберов), обеспечивает комплексное решение проблемы улова смеси паров и тумана кислых газов с одновременной их очисткой от оксидов азота и оксидов серы при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах на реализацию проекта.The organization of the supply of ozonized water to the installation consisting of vortex type devices (mist eliminator and absorber cascade) provides a comprehensive solution to the problem of catching a mixture of vapors and mist of acidic gases with their simultaneous purification from nitrogen oxides and sulfur oxides with minimal capital and operating costs for the project.
Основными отличительными признаками представленного изобретения от любых других являются:The main distinctive features of the presented invention from any other are:
1. универсальность установки и способа, обеспечивающих очистку отходящих газов на предприятиях различных отраслей промышленности и теплоэнергетики;1. the universality of the installation and method, ensuring the purification of waste gases at enterprises of various industries and power system;
2. высокая эффективность протекающих в жидкой фазе физико-химических процессов за счет использования озонированной воды;2. high efficiency of physicochemical processes proceeding in the liquid phase due to the use of ozonized water;
3. отсутствие вторичного загрязнения атмосферы за счет невозможности проскока избытка озона с отходящими газами, поскольку весь озон в установке на заключительной ее ступени находится в связанном с водой состоянии в виде озонированной воды, а не растворившийся в воде избыток озона подается в газовую фазу любой из ступеней абсорбции, предшествующей заключительной ступени;3. the absence of secondary pollution of the atmosphere due to the impossibility of leakage of excess ozone with the exhaust gases, since all ozone in the installation at its final stage is in the water-bound state in the form of ozonated water, and the excess ozone that is not dissolved in water is supplied to the gas phase at any of the stages absorption preceding the final step;
4. высокая степень очистки отходящих газов (свыше 99,99%) и практическое отсутствие в них мелкодисперсных частиц твердой фазы, паров и тумана кислот, а также оксидов азота и оксидов серы;4. high degree of purification of waste gases (over 99.99%) and the practical absence of fine particles of the solid phase, vapors and mists of acids, as well as nitrogen oxides and sulfur oxides in them;
5. комплексная очистка отходящих газов на одной установке при минимальных капитальных вложениях и затратах на ее создание и эксплуатацию;5. comprehensive purification of waste gases in one installation with minimal capital investment and the cost of its creation and operation;
6. высокая технологическая надежность установки, вихревые аппараты которой не имеют вращающихся и трущихся узлов и работают под разрежением;6. high technological reliability of the installation, the vortex apparatus of which does not have rotating and rubbing nodes and operate under vacuum;
7. обеспечение надежной бесперебойной работы установки в широком диапазоне соотношений контактирующих фаз за счет использования озонированной воды;7. ensuring reliable uninterrupted operation of the installation in a wide range of ratios of the contacting phases through the use of ozonized water;
8. легкость в обслуживании установки за счет простоты конструкции входящих в состав вихревых аппаратов;8. ease of maintenance of the installation due to the simplicity of the design included in the composition of the vortex devices;
9. самонастраиваемость работы установки в широком диапазоне устойчивой работы под колебания расхода и концентрации поступающей газовой фазы.9. self-tuning operation of the installation in a wide range of stable operation under the fluctuations of the flow rate and concentration of the incoming gas phase.
Вышеперечисленные отличительные признаки данного изобретения в совокупности обеспечивают получение положительного технического результата.The above distinctive features of this invention together provide a positive technical result.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 изображена принципиальная схема установки для очистки отходящих газов; на фиг. 2 - вихревой абсорбер с дополнительным патрубком для подачи озонированной воды непосредственно в вихревое устройство.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 is a schematic diagram of an installation for cleaning waste gases; in fig. 2 - a vortex absorber with an additional pipe for supplying ozonated water directly to the vortex device.
Перечень сокращений на рисунках:The list of abbreviations in the figures:
1 - туманоуловитель с вихревым контактным устройством и фильтрующими элементами;1 - mist eliminator with a vortex contact device and filter elements;
2 - патрубок входа газовой фазы (отходящих газов) в туманоуловитель;2 - a gas phase inlet (flue gas) inlet to the demister;
3 - патрубок выхода газовой фазы из туманоуловителя;3 - gas outlet pipe from the demister;
4 - патрубок входа жидкой фазы в туманоуловитель;4 - pipe entry of the liquid phase in the demister;
5 - патрубок выхода жидкой фазы из туманоуловителя;5 - pipe outlet of the liquid phase from the demister;
6 - патрубок входа циркуляционной жидкости в туманоуловитель;6 - pipe entry of the circulation fluid in the demister;
7 - патрубок выхода циркуляционной жидкости из туманоуловителя;7 - pipe outlet of the circulating fluid from the demister;
8, 9 - каскад из двух одноступенчатых вихревых абсорберов;8, 9 - a cascade of two single-stage vortex absorbers;
10, 11 - патрубки входа газовой фазы в соответствующие вихревые абсорберы 8, 9;10, 11 - nozzles of the entrance of the gas phase in the
12, 13 - патрубки выхода газовой фазы из соответствующих вихревых абсорберов 8, 9;12, 13 - gas outlet pipes from the corresponding
14, 15 - патрубки входа жидкой фазы в соответствующие вихревые абсорберы 8, 9;14, 15 - nozzles of the entrance of the liquid phase in the
16, 17 - патрубки выхода жидкой фазы из соответствующих вихревых абсорберов 8, 9;16, 17 — branch pipes for the exit of the liquid phase from the corresponding
18, 19 - патрубки входа циркуляционной жидкости в вихревые абсорберы 8, 9;18, 19 - nozzles of the inlet of the circulating fluid in the
20, 21 - патрубки выхода циркуляционной жидкости из вихревые абсорберы 8, 9;20, 21 - nozzles of the outlet of the circulating fluid from the
22 - труба выброса очищенного газа в атмосферу;22 - pipe emission of purified gas into the atmosphere;
23 - вытяжной вентилятор;23 - exhaust fan;
24 - блок получения озонированной воды, в том числе:24 - unit for obtaining ozonated water, including:
25 - промышленный озонатор с блоком управления;25 - industrial ozonizer with a control unit;
26 - эжектор;26 - ejector;
27 - циркуляционная емкость озонированной воды;27 - circulation capacity of ozonated water;
28 - насос для перекачки озонированной воды;28 - pump for pumping ozonated water;
29 - накопительная емкость для сбора жидких кислых фаз перед утилизацией;29 - storage tank for collecting liquid acidic phases before disposal;
30 - насос для перекачки жидких кислых фаз;30 - pump for pumping liquid acidic phases;
31 - циркуляционные гидрозатворы в аппаратах 1, 8, 9;31 - circulation hydrolocks in
32 - переточные гидрозатворы между туманоуловителем 1 и вихревым абсорбером 8, между вихревыми абсорберами 8 и 9;32 - downstream hydraulic seals between the demolition unit 1 and the vortex absorber 8, between the
33 - дополнительный патрубок на последнем вихревом абсорбере 9 для подачи озонированной воды;33 - additional pipe on the
34 - внутренняя труба в последнем вихревом абсорбере 9;34 - the inner tube in the
35 - вихревое контактное устройство;35 - vortex contact device;
36 - линия подачи воды;36 - water supply line;
37 - линия подачи озонированной воды;37 - ozonated water supply line;
38 - регулирующий клапан для сброса избытка озона в трубопровод газовой фазы вихревых аппаратов 1 и 8 (сам трубопровод от регулирующего клапана 38 до места подачи избытка озона на фиг. 1 не показан).38 - control valve for discharge of excess ozone into the pipeline of the gas phase of the vortex apparatus 1 and 8 (the pipeline itself from the
39 - регулирующий кран на линии подачи воды.39 - regulating valve on the water supply line.
В соответствии с данным изобретением очистка отходящих газов с помощью описанной установки (фиг. 1) осуществляется путем их не менее двухступенчатой абсорбции озонированной водой и пропусканием через фильтрующие элементы с последующим отводом жидкой фазы, содержащей уловленные компоненты (мелкодисперсные частицы твердой фазы, кислоту), на утилизацию и выбросом очищенных газов в атмосферу, при этом не растворившийся в воде избыток озона подается в газовую фазу любой из ступеней абсорбции, предшествующей заключительной ступени.In accordance with this invention, the exhaust gases using the described installation (Fig. 1) is carried out by at least two-step absorption by ozonized water and passing through filtering elements with subsequent removal of the liquid phase containing trapped components (fine particles of the solid phase, acid) on utilization and release of purified gases into the atmosphere, while the excess ozone not dissolved in water is fed into the gas phase at any of the absorption steps preceding the final step.
Работа установки очистки отходящих газов осуществляется следующим образом. Поступление газовой и жидкой фазы в установку осуществляются в противоточном режиме. Перед началом эксплуатации установки туманоуловитель 1 с вихревым контактным устройством и фильтрующими элементами, каскад из последовательно соединенных одноступенчатых вихревых абсорберов 8, 9, а также циркуляционные 31 и переточные 32 гидрозатворы заполняются водой, поступающей по линии подачи воды 36. Каскад вихревых абсорберов состоит из по меньшей мере двух аппаратов 8, 9, размещенных по ходу движения газовой фазы с увеличением высоты расположения последующего абсорбера 9 по сравнению с предыдущим 8 для обеспечения самотека жидкости между ступенями. Туманоуловитель 1 и вихревые абсорберы 8, 9 работают под разрежением, а труба 22 выброса очищенного газа - под давлением в результате нагнетания очищенной газовой фазы вентилятором 23.The installation of purification of exhaust gases as follows. The gas and liquid phases enter the installation in countercurrent mode. Before operating the installation, the demister 1 with a vortex contact device and filter elements, a cascade of series-connected single-
Загрязненные отходящие газы, содержащие мелкодисперсные частицы твердой фазы, пары и туман кислот, а также оксиды азота и оксиды серы, по воздуховоду через патрубок 2, расположенный тангенциально по отношению к корпусу аппарата, поступают в нижнюю контактирующую часть туманоуловителя 1, где освобождаются от мелкодисперсных примесей и частично - от паров кислот в результате абсорбционного взаимодействия газовой и жидкой фазы при прохождении через вихревое контактное устройство, затем транспортируются в верхнюю фильтрующую часть аппарата 1, где очищаются от мелкодисперсных капель и тумана кислоты фильтрующими элементами.Contaminated waste gases containing fine particles of the solid phase, vapors and mist of acids, as well as nitrogen oxides and sulfur oxides, through the duct through pipe 2, located tangentially in relation to the apparatus body, enter the lower contacting part of the demister 1, where they are freed from fine impurities and partially from the acid vapors as a result of the absorption interaction of the gas and liquid phases when passing through the vortex contact device, then transported to the upper filtering part of the apparatus and 1, where they are cleaned of fine droplets and acid mist with filter elements.
Наиболее эффективными для очистки отходящих газов от тумана кислот являются волокнистые фильтрующие элементы, например, с полипропиленовым полотном, которое обычно применяется в несколько слоев, в зависимости от его толщины. Полипропиленовое полотно - стойко к агрессивным средам (кислотам, окислителям, восстановителям), поэтому широко применяется в качестве фильтрующего материала в химической промышленности и цветной металлургии.The most effective for cleaning the exhaust gases from the mist of acids are fibrous filter elements, for example, with a polypropylene web, which is usually used in several layers, depending on its thickness. Polypropylene canvas is resistant to aggressive media (acids, oxidizing agents, reducing agents), therefore it is widely used as a filtering material in the chemical industry and non-ferrous metallurgy.
Капли уловленных жидких частиц при контакте с поверхностью волокон фильтрующих элементов в результате коалесценции образуют на них пленки жидкости, которые по мере накопления стекают под действием силы гравитации по поверхности фильтрующих элементов и скапливаются внутри туманоуловителя 1 на его внутренней тарелке до достижения уровня, обеспечивающего циркуляцию жидкости внутри аппарата по линии 7-31-6 и ее гарантированный слив через патрубок выхода жидкой фазы 5 из туманоуловителя 1 в накопительную емкость 29 для сбора жидких кислых фаз перед их утилизацией.Droplets of captured liquid particles in contact with the surface of the fibers of the filter elements as a result of coalescence form liquid films on them, which, as they accumulate, flow under the force of gravity along the surface of the filter elements and accumulate inside the demister 1 on its inner plate until it reaches a level that ensures the liquid inside of the apparatus along the line 7-31-6 and its guaranteed discharge through the outlet pipe of the liquid phase 5 from the demister 1 into the
Предварительно очищенная газовая фаза через патрубок 3 выходит из туманоуловителя 1 и далее через патрубок 10 поступает в каскад последовательно установленных вихревых абсорберов 8 и 9, где каждый аппарат рассматривается как отдельная ступень абсорбции.Pre-cleaned gas phase through the pipe 3 out of the demister 1 and then through the pipe 10 enters the cascade of sequentially installed
Окончательная очистка газовой фазы от паров кислот, оксидов азота и оксидов серы происходит за счет их взаимодействия с озонированной водой, подающейся в последний по ходу движения газовой фазы вихревой абсорбер 9 через патрубок входа жидкой фазы 15 и дополнительный патрубок 33 по линии 37 с блока получения озонированной воды 24.The final cleaning of the gas phase from acid vapors, nitrogen oxides and sulfur oxides occurs due to their interaction with ozonated water, fed into the latter by the
Блок озонированной воды 24 состоит из промышленного озонатора 25 с блоком управления, эжектора 26, а также циркуляционной емкости озонированной воды 27 и насоса 28 для ее подачи по линии озонированной воды 37 в патрубок входа жидкой фазы 15 и дополнительный патрубок 33 на последнем вихревом абсорбере 9. Количество генерируемого озона определяется технологическими нуждами и производительностью промышленного озонатора.The ozonated water unit 24 consists of an
Через входной регулирующий кран 39 вода по линии подачи воды поступает в эжектор 26, куда также подается озон из промышленного озонатора 25. Эжектор 26 выполняет роль смесителя озона с водой. Далее образующаяся озонированная вода из эжектора 26 поступает в циркуляционную емкость озонированной воды 27, откуда насосом перекачивается в последний вихревой абсорбер через патрубки 15 и 33, либо непосредственно, минуя циркуляционную емкость 27 подается в последний вихревой абсорбер 9 для осуществления процесса окисления содержащихся в газовой фазе примесей.Through the
За счет тангенциального расположения патрубка 11 входа газовой фазы Э вихревой абсорбер 9 (фиг. 2) происходит захват имеющейся в аппарате озонированной воды газовым потоком, в результате чего газожидкостная смесь приобретает вращательно-поступательное движение. Проходя через тангенциально расположенные вертикальные пластины вихревого контактного устройства 35, жидкая фаза раскручивается дополнительно. При этом вовлекается в круговорот озонированная вода, поступающая в вихревое контактное устройство 35 через дополнительный патрубок 33, переходящий в трубу 34, расположенную перпендикулярно нижней части аппарата соосно с вихревым контактным устройством 35 и выходящую в его центр. Происходит озонирование низших оксидов азота и оксидов серы и одновременный контакт с водой окисленных высших оксидов с получением дополнительной кислоты в виде жидкой фазы.Due to the tangential arrangement of the
На внутренней поверхности вихревого контактного устройства 35 образуется вращающийся высокотурбулизированный капельный слой жидкости, содержащей разбавленную кислоту и растворенный в воде озон, который взаимодействует с вновь подходящими порциями газового потока, поступающего через патрубок 11, и очищает его, окисляя содержащиеся в газе низшие оксиды и превращая их в результате взаимодействия с водой - в кислоту.On the inner surface of the
Очищенный газовый поток через патрубок выхода 13 воздуходувкой 23 выводится из аппарата 9 и нагнетается в трубу 22, откуда выбрасывается в атмосферу.The purified gas stream through the
Озонированная вода поступает в последний абсорбер 9 в противотоке с газовой фазой, выходит из него через патрубок 17 в виде слабой кислоты с остаточным содержанием растворенного озона, далее по линии 17-32-14 через патрубок 14 перетекает на следующую ступень в вихревой аппарат 8, где в результате абсорбции также взаимодействует с кислотными парами и одновременно окисляет низшие оксиды NOx и SOx до высших, а присутствующая в достаточном количестве вода взаимодействует с ними с образованием в жидкой фазе дополнительной кислоты.Ozonized water enters the
При прохождении всех ступеней абсорбционной очистки и туманоуловителя 1 жидкая фаза наращивает концентрацию кислоты и полностью расходует растворенный в ней озон на окисление содержащихся в газовой и жидкой фазе компонентов. Из туманоуловителя 1 жидкая фаза отводится для сбора в накопительную емкость 29, откуда насосом 30 откачивается на утилизацию улавливаемых компонентов, или возвращается обратно в производство.With the passage of all stages of absorption purification and the mist eliminator 1, the liquid phase increases the concentration of acid and completely consumes the ozone dissolved in it for the oxidation of the components contained in the gas and liquid phase. From the demister 1, the liquid phase is discharged to be collected into
Избыток озона, не растворившийся в воде циркуляционной емкости 27, с помощью регулирующего клапана 38 сбрасывается в воздуховод линии газовой фазы вихревых аппаратов 1 и 8 (т.е. на любую из ступеней абсорбции, предшествующую заключительной ступени), для первоначального окисления низших оксидов азота и серы.The excess ozone, not dissolved in the water of the
В случае снижения расхода газовой фазы, поступающей в установку очистки отходящего газа, происходит заполнение жидкой фазой нижней части туманоуловителя 1 с вихревым контактным устройством до уровня, при котором скорость газа в щелях тангенциально расположенных пластин вихревого контактного устройства обеспечивает раскрутку жидкости и ее дальнейший транспорт в верхнюю часть аппарата, благодаря чему происходит саморегулирование и самонастраивание работы туманоуловителя 1 и всей установки в целом, в том числе при колебаниях расхода газовой фазы в больших пределах.In the case of reducing the flow rate of the gas phase entering the waste gas treatment unit, the lower phase of the mist eliminator 1 with a vortex contact device is filled with a liquid phase to a level at which the gas velocity in the slots of the tangentially located plates of the vortex contact device ensures the spin-up of the fluid and its further transport part of the apparatus, due to which self-regulation and self-adjustment of the work of the demister 1 and of the entire installation, including when the consumption of hectares fluctuates zovoy phase in large limits.
Преимуществом изобретения также является то, что предложенная конструкция последнего вихревого абсорбера 9 в составе установки позволяет подавать озонированную воду непосредственно в зону реакции за счет установки дополнительного патрубка 33, переходящего во внутреннюю трубу 34, которая расположена перпендикулярно нижней части аппарата соосно с вихревым контактным устройством 35 и выходит в его центр. Это позволяет дополнительно подать растворенный в воде озон в сформированный газожидкостной поток внутри самого вихревого контактного устройства 35, повысить эффективность окислительных реакций и максимальную интенсивность межфазного контакта внутри него. В результате улучшается окисление содержащихся в газовом потоке примесей и абсорбция жидкой фазой паров кислот, соответственно повышается эффективность газоочистки установки.An advantage of the invention is also the fact that the proposed design of the
Эффективность установки по улову тонкодисперсных частиц твердой фазы - 100%, по улову тумана, паров кислот, оксидов азота и оксидов серы - не менее 99,99%.The efficiency of the installation for the catch of fine particles of the solid phase is 100%, for the catch of fog, vapors of acids, nitrogen oxides and sulfur oxides - not less than 99.99%.
Таким образом, представленное изобретение позволяет создать универсальную установку очистки отходящих газов для работы в широком диапазоне колебаний расхода и концентраций газовой фазы, достичь улова паров, тумана кислот, оксидов азота и серы - не менее 99,99%, снизить капитальные вложения и затраты на эксплуатацию установки за счет организации комплексной очистки газов на одной установке, упростить аппаратурное оформление процесса очистки газов, повысить сбор уловленной кислоты для возврата ее в производство или на переработку. Самонастраиваемость вихревых аппаратов под колебания расхода газового потока гарантирует устойчивую бесперебойной работу всей установки.Thus, the presented invention allows you to create a universal installation for cleaning exhaust gases to work in a wide range of flow fluctuations and concentrations of the gas phase, to achieve a catch of vapors, mist acids, nitrogen oxides and sulfur - at least 99.99%, reduce capital investments and operating costs installation due to the organization of integrated gas cleaning in one installation, to simplify the instrumentation of the gas cleaning process, to increase the collection of trapped acid to return it to production or for processing. The self-tuning of the vortex devices under the fluctuations of the flow rate of the gas flow ensures steady uninterrupted operation of the entire installation.
Вышеизложенный способ очистки отходящих газов с помощью описанной установки достаточно прост, а сама установка - надежна в эксплуатации, легка в обслуживании и ремонтопригодна, при этом обеспечивает высокую эффективность протекающих физико-химических процессов за счет применения озонированной воды.The above method of cleaning exhaust gases using the described installation is quite simple, and the installation itself is reliable in operation, easy to maintain and maintainable, while ensuring high efficiency of the physical and chemical processes taking place through the use of ozonated water.
На основе данного изобретения возможно создание современных, компактных, высокотехнологичных установок для очистки отходящих газов в различных отраслях народного хозяйства.On the basis of this invention it is possible to create modern, compact, high-tech installations for the purification of waste gases in various sectors of the national economy.
ЛитератураLiterature
1. Гиндич В.И. Технология пироксилиновых порохов. Т. 1. Производство нитратов целлюлозы и регенерация кислот. - Казань: Татарское газетно-журнальное изд-во, 1995. - 568 с.1. Gindich V.I. Technology pyroxylin powders. T. 1. Production of cellulose nitrates and acid regeneration. - Kazan: Tatar newspaper and magazine publishing house, 1995. - 568 p.
2. Гиндич В.И., Забелин Л.В., Марченко Г.Н. Производство нитратов целлюлоз. Технология и оборудование. - М.: ЦНИИНТИ, 1984. - 360 с.2. Gindich V.I., Zabelin L.V., Marchenko G.N. Production of cellulose nitrates. Technology and equipment. - M .: TsNIINTI, 1984. - 360 p.
3. Гиндич В.И., Забелин Л.В., Марченко Г.Н. Производство нитратов целлюлоз. Регенерация отработанных и рекуперированных нитрационных кислотных смесей. - М.: НПО «Информ ТЭИ», 1991. -216 с.3. Gindich VI, Zabelin L.V., Marchenko G.N. Production of cellulose nitrates. Regeneration of waste and recovered nitration acid mixtures. - M .: NPO "Inform TEI", 1991. -216 p.
4. Забелин Л.В. Очистка воздуха от кислотных выбросов в производствах нитратов целлюлозы /Известия Томского политехнического университета, 2003. - Т. 306. №1. - С. 83-88.4. Zabelin L.V. Air purification from acid emissions in the production of cellulose nitrates / Proceedings of Tomsk Polytechnic University, 2003. - V. 306. No.1. - pp. 83-88.
5. Махоткин А.Ф. Теоретические основы очистки газовых выбросов производства нитратов целлюлозы. - Казань: изд-во Каз. гос. ун-та, 2003. - 267 с.5. Makhotkin A.F. The theoretical basis for the purification of gaseous emissions of cellulose nitrate production. - Kazan: publishing house Kaz. state University, 2003. - 267 p.
6. Технико-экономические аспекты промышленной экологии: Учебное пособие для вузов / Я.С. Амиров, Р. Н. Гимаев, Н. Р. Сайфуллин. -Уфа: Уфим. гос. нефтяной техн. ун-т, 1995. - 4.1: Защита атмосферного воздуха - 274 с.6. Technical and economic aspects of industrial ecology: A manual for universities / Ya.S. Amirov, R.N. Gimayev, N.R. Saifullin. -Ufa: Ufim. state oil technology Univ., 1995. - 4.1: Protection of atmospheric air - 274 s.
7. Новые технологии и аппараты для решения экологических проблем производства энергонасыщенных материалов / Махоткин А.Ф., Петров В.И., Халитов Р. А., Махоткин И. А. // Бутлеровские сообщения. -2015. - Т. 41, №1. - С. 163-167.7. New technologies and devices for solving environmental problems of the production of energy-saturated materials / Makhotkin AF, Petrov VI, Khalitov R. A., Makhotkin I. A. // Butlerov Communications. -2015. - T. 41, №1. - p. 163-167.
8. Термическая и каталитическая очистка газовых выбросов в атмосферу. / Сб. науч. тр. - Киев: Наук. думка, 1984. - С. 36-39.8. Thermal and catalytic purification of gas emissions into the atmosphere. / Sat. scientific tr. - Kiev: Sciences. Dumka, 1984. - p. 36-39.
9. Халитов Р.А., Петров В.И., Махоткин А.Ф. и др. Разработка и внедрение вихревого абсорбера нитрозных газов на Стерлитамакском ФКП «АВАНГАРД» /Вестник Казанского технологического университета, 2014. - С. 256-258.9. Khalitov R.A., Petrov V.I., Makhotkin A.F. and others. Development and implementation of a vortex absorber of nitrous gases at Sterlitamak FKP "AVANGARD" / Bulletin of Kazan Technological University, 2014. - p. 256-258.
Claims (12)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119698A RU2686037C1 (en) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | Method and apparatus for cleaning off-gases |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018119698A RU2686037C1 (en) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | Method and apparatus for cleaning off-gases |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2686037C1 true RU2686037C1 (en) | 2019-04-23 |
Family
ID=66314775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018119698A RU2686037C1 (en) | 2018-05-29 | 2018-05-29 | Method and apparatus for cleaning off-gases |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2686037C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2100058C1 (en) * | 1995-11-14 | 1997-12-27 | Государственный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ | Plant for cleaning waste gas-and-air flows in foundry |
| EA008851B1 (en) * | 2003-06-12 | 2007-08-31 | Кансолв Текнолоджиз Инк. | Method for recovery of cofrom gas streams |
| RU2573677C2 (en) * | 2010-09-29 | 2016-01-27 | Линде Акциенгезелльшафт | Device and method for gas flow cleaning |
-
2018
- 2018-05-29 RU RU2018119698A patent/RU2686037C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2100058C1 (en) * | 1995-11-14 | 1997-12-27 | Государственный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ | Plant for cleaning waste gas-and-air flows in foundry |
| EA008851B1 (en) * | 2003-06-12 | 2007-08-31 | Кансолв Текнолоджиз Инк. | Method for recovery of cofrom gas streams |
| EA010467B1 (en) * | 2003-06-12 | 2008-08-29 | Кансолв Текнолоджиз Инк. | Method of recovery cofrom gas streams |
| RU2573677C2 (en) * | 2010-09-29 | 2016-01-27 | Линде Акциенгезелльшафт | Device and method for gas flow cleaning |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2645987C2 (en) | Method and device for removing impurities from exhaust gases | |
| US10471383B2 (en) | Dust removal and desulfurization of FCC exhaust gas | |
| KR102302849B1 (en) | Method for controlling aerosol production during absorption in ammonia desulfurization | |
| TWI444224B (en) | A method and a device for removing nitrogen oxides and sulphur trioxide from a process gas | |
| CN103990365B (en) | The flue gas purifying method of a kind of ozone/hydrogen peroxide induced radical and system | |
| CN104043325B (en) | The flue gas purifying method of a kind of ozone activation persulfate and device | |
| US6770119B2 (en) | Mercury removal method and system | |
| CN108295565A (en) | The method and system of flue gas desulfurization and denitrification | |
| CN1190907A (en) | Flue gas scrubbing and waste heat recovery system | |
| CN109675394B (en) | Low-concentration SO2Method for preparing analytically pure sulfuric acid by one-by-one absorption of smelting flue gas | |
| JP2016120480A (en) | System and method for reducing gas discharge from waste water in wet flue gas desulfurizer | |
| CN105797562A (en) | Two-section type double-ammonia-process integrated desulfurization and denitration system for coking flue gas | |
| RU2698835C2 (en) | Method and device for partial removal of contaminants from process gas flow | |
| CN106178725A (en) | The desulphurization denitration dust collecting process of a kind of glass kiln and device | |
| CN109603466A (en) | Organic waste gas treatment system and organic waste gas treatment method | |
| RU2686037C1 (en) | Method and apparatus for cleaning off-gases | |
| CN215939474U (en) | Treatment device for sulfur-containing organic waste gas in phosphorization industry | |
| CN210845867U (en) | Organic waste gas treatment system in pharmaceutical industry | |
| RU2645143C2 (en) | Method and device for purifying exhaust air produced during wood processing | |
| RU2477648C2 (en) | Method and device for complete recovery of flue gases | |
| RU2620623C2 (en) | Method of cleaning and disposal of working gases and device for its implementation | |
| CN107438476B (en) | Continuous process and apparatus for purifying SO 2-containing gas | |
| RU2254161C1 (en) | Complex method and device for cleaning and utilization of flue gases | |
| RU2748332C1 (en) | Device and methods for cooling and cleaning heated exhaust gases | |
| RU2331462C1 (en) | Complex method and processing device for blasting air and flue gases |