установка для удаления so₂ из дымовых газов и получения раствора сульфата аммония

Формула изобретения

1. Установка для удаления SО₂ из дымового газа и получения раствора сульфата аммония, который можно перерабатывать в ценные вещества, отличающаяся тем, что содержит газоочиститель (1), который имеет, по меньшей мере, одну промывную зону (2), через которую снизу вверх проходит поток дымового газа, расположенное над промывной зоной (2) распределительное устройство (3) для подвода абсорбирующей жидкости и расположенное под промывной зоной (2) газопроницаемое дно (8) для сбора жидкости, устройство (4) для подвода аммиачной жидкости к промывной зоне (2), окислительное устройство (5) для окисления содержащихся в абсорбирующей жидкости сульфита аммония и гидросульфита аммония в сульфат аммония, кругооборот (9) для абсорбирующей жидкости, который соединяет дно (8) для сбора жидкости с окислительным устройством (5), а также окислительное устройство (5) с расположенным над промывной зоной (2) распределительным устройством (3), канал (6) для дымового газа для подвода дымового газа к газоочистителю (1), который входит в газоочиститель (1) над отстойником (11) газоочистителя, расположенное в канале (6) для дымового газа разбрызгивающее устройство (7) для подачи охлаждающей жидкости, охлаждающей поток дымового газа и насыщающей его водяным паром, которая перемещается в виде капель с потоком дымового газа и попадает в отстойник (11) газоочистителя, устройство (12) для обратной подачи жидкости из отстойника (11) газоочистителя в расположенное в канале (6) для дымового газа разбрызгивающее устройство (7), при этом предусмотрена возможность подвода в отстойник (11) газоочистителя по питающему трубопроводу (13) сульфата аммония из окислительного устройства (5) и к отстойнику (11) газоочистителя подсоединен трубопровод (14) для отвода шлама, из которого предусмотрена возможность отвода раствора сульфата аммония, имеющего за счет прохождения кругооборота повышенную концентрацию и пригодного для производства удобрений, и при этом к окислительному устройству (5) присоединен отводящий трубопровод (15) для отвода раствора сульфата аммония, который является, в основном, свободным от загрязнений и пригодным для производства чистого сульфата аммония.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что к разбрызгивающему устройству (7) подключено дополнительное устройство для подачи растворов NаОН и/или КОН.

3. Установка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что промывная зона (2) имеет насыпное наполнение, орошаемое абсорбирующей жидкостью.

4. Установка по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что промывная зона (2) снабжена вторым кругооборотом (10) для абсорбирующей жидкости, через который содержащую сульфит аммония абсорбирующую жидкость можно подводить, минуя окислительное устройство (5), непосредственно к расположенному над промывной зоной (2) распределительному устройству (3).

5. Установка по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что в очиститель (1) встроен мокрый электрофильтр, который расположен перед верхним выходом очищенного газа из газоочистителя (1).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к установке для удаления SO₂ из дымовых газов и для получения раствора сульфата аммония, который можно перерабатывать в ценные вещества.

Известная из DE-C 373319 установка имеет предварительный газоочиститель для отделения галогеноводородов и расположенный после предварительного газопромывания газоочиститель с тремя промывными зонами. К средней промывной зоне газоочистителя присоединен кругооборот для промывной жидкости, в который подводят в качестве абсорбера аммиачную воду, а также воду для выравнивания баланса веществ. Из кругооборота для промывной жидкости отводят часть потока и подают его в окислительное устройство. Здесь происходит окисление содержащихся в абсорбирующей жидкости сульфита аммония и гидросульфита аммония в сульфат аммония. В предварительном газоочистителе используют воду, которую по соединенному с предварительным газоочистителем кругообороту для промывной жидкости подводят от отстойника для жидкости предварительного газоочистителя обратно к разбрызгивающему устройству предварительного газоочистителя. Из отстойника для жидкости предварительного газоочистителя отводят частичный поток и подают в кругооборот для абсорбирующей жидкости средней промывной зоны последующего газоочистителя. Отделенные в предварительном газоочистителе вредные вещества попадают в кругооборот абсорбирующей жидкости газоочистителя и отводятся вместе с раствором сульфата аммония из окислительного устройства. При дальнейшей переработке в сульфат аммония посредством выпаривания и гранулирования образуется загрязненный конечный продукт, который можно еще использовать как удобрение.

Из EP-A 620187 известна установка, которая также содержит предварительный газоочиститель для отделения галогеноводородов и последующий газоочиститель для удаления ₂. Отстойник газоочистителя снабжен вентиляцией отстойника. Промывку производят сульфатом аммония, который отводят из отстойника газоочистителя и подают на распылительные форсунки газоочистителя. Частичный поток сульфата аммония направляют в отстойник для жидкости предварительного газоочистителя, который содержит разбрызгивающее устройство, а также устройство для обратной подачи жидкости из отстойника для жидкости в разбрызгивающее устройство. За счет кругооборота происходит сгущение раствора сульфата аммония. Частичный поток сгущенного раствора сульфата аммония отводят из шлама отстойника для жидкости предварительного газоочистителя, сгущают далее с помощью гидроциклонов и высушивают в сульфат аммония. Конечный продукт и в этом случае загрязнен отделенными в предварительном газоочистителе вредными веществами.

Известные установки с отдельным предварительным газоочистителем для отделения галогеноводородов и отдельным газоочистителем для удаления SO₂ из дымового газа являются дорогими. К недостаткам относится, кроме того, то, что с помощью известных установок можно получать только загрязненный конечный продукт из сульфата аммония, который в лучшем случае можно еще использовать как удобрение.

В основе изобретения лежит задача создать установку, с помощью которой можно получать два раствора сульфата аммония различного качества. Установка должна иметь возможно простую конструкцию.

Предметом изобретения и решением этой задачи является установка для удаления SO₂ из дымового газа и получения раствора сульфата аммония, который можно перерабатывать в ценные вещества, содержащая

газоочиститель, который имеет, по меньшей мере, одну промывную зону, через которую снизу вверх проходит поток дымового газа, расположенное над промывной зоной распределительное устройство для подвода абсорбирующей жидкости и расположенное под промывной зоной, газопроницаемое дно для сбора жидкости,

устройство для подвода аммиачной жидкости к промывной зоне,

окислительное устройство для окисления содержащихся в абсорбирующей жидкости сульфита аммония и гидросульфита аммония в сульфат аммония,

кругооборот для абсорбирующей жидкости, который соединяет дно для сбора жидкости с окислительным устройством, а также окислительное устройство с расположенным над промывной зоной распределительным устройством,

канал дымового газа для подвода дымового газа к газоочистителю, который входит в газоочиститель над отстойником газоочистителя,

расположенное в канале дымового газа разбрызгивающее устройство для подачи охлаждающей жидкости, охлаждающей поток дымового газа и насыщающей его водяным паром, которая перемещается в виде капель с потоком дымового газа и попадает в отстойник газоочистителя,

устройство для обратной подачи жидкости из отстойника газоочистителя в расположенное в канале дымового газа разбрызгивающее устройство,

при этом предусмотрена возможность подвода в отстойник газоочистителя по питающему трубопроводу сульфата аммония из окислительного устройства и к отстойнику газоочистителя подсоединен трубопровод для удаления шлама, из которого предусмотрена возможность отвода раствора сульфата аммония, имеющего за счет прохождения кругооборота повышенную концентрацию и пригодного для производства удобрений, и при этом к окислительному устройству присоединен отводящий трубопровод для отвода раствора сульфата аммония, который является, в основном, свободным от загрязнений и пригодным для производства чистого сульфата аммония.

Согласно идее изобретения отстойник газоочистителя используют в качестве резервуара для собирания используемого для предварительного промывания, а также в качестве охлаждающей жидкости раствора сульфата аммония. Отстойник газоочистителя включен в кругооборот для жидкости, при этом за счет перехода вещества в горячий поток дымового газа при охлаждении происходит сгущение раствора сульфата аммония. Используемую для отделения SO₂ абсорбирующую жидкость собирают отдельно на расположенном под промывной зоной дне для собирания жидкости и подают в окислительное устройство. В установке согласно изобретению предусмотрена возможность отвода концентрированного, однако загрязненного раствора сульфата аммония из отстойника газоочистителя, и кроме того, в окислительном устройстве образуется в основном свободный от загрязнений раствор сульфата аммония с меньшей концентрацией сульфата аммония. Получение обоих различных растворов сульфата аммония можно варьировать в отношении соотношения их количества, так что возможно осуществлять производство сульфата аммония в соответствии со спецификацией, отвечающей практическим требованиям.

Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения к разбрызгивающему устройству канала для дымового газа подключено дополнительное устройство для подвода растворов NaOH и/или КОН. NaOH и КОН служат для того, чтобы связывать и нейтрализовать галогены. Предпочтительно использовать КОН, который в качестве калийной добавки допустим в удобрении из сульфата аммония.

Промывная зона содержит, предпочтительно, насыпное наполнение, орошаемое абсорбирующей жидкостью. Кроме того, в газоочиститель может быть встроен мокрый электрофильтр для отделения аэрозолей, который расположен перед верхним выходом чистого газа из газоочистителя.

В другом варианте выполнения изобретения предусмотрено, что промывной зоне придается второй кругооборот для абсорбирующей жидкости, через который можно подводить содержащую сульфит аммония абсорбирующую жидкость, минуя окислительное устройство непосредственно к расположенному над промывной зоной распределительному устройству. Выполненная с двумя кругооборотами абсорбирующей жидкости установка позволяет реализовать способ, в котором подаваемая на верхней стороне промывной зоны абсорбирующая жидкость состоит из смеси аммиачной воды, содержащей сульфит аммония жидкости, которую отводят из газоочистителя ниже промывной зоны и без промежуточной обработки подают обратно, и раствора сульфита аммония, который подводят обратно из окислительного устройства, при этом соотношение между сульфитом аммония и сульфатом аммония устанавливают от 15:1 до 3:1. Соотношение смеси сульфита аммония и сульфата аммония находится, предпочтительно, в диапазоне между 10:1 и 5:1. Абсорбирующая жидкость отличается высокой способностью абсорбции SO₂ и не проявляет тенденции к образованию аэрозоля.

Изобретение поясняется ниже с помощью чертежа, на котором изображен лишь один пример выполнения. Единственная фигура показывает схему установки для удаления SO₂ из дымового газа и для получения раствора сульфата аммония, который можно перерабатывать в ценные вещества.

К основной конструкции установки относится газоочиститель 1 с, по меньшей мере, одной промывной зоной 2, через которую снизу вверх проходит поток дымового газа, а также расположенное над промывной зоной 2 распределительное устройство 3 для подачи абсорбирующей жидкости, устройство 4 для подачи аммиачной воды к промывной зоне 2, окислительное устройство 5 для окисления содержащихся в абсорбирующей жидкости сульфита аммония и гидросульфита аммония в сульфат аммония, канал 6 для дымового газа и для подачи дымового газа к газоочистителю 1, расположенное в канале 6 для дымового газа разбрызгивающее устройство для подачи охлаждающей жидкости, которая охлаждает поток дымового газа и насыщает его водяным паром.

Под промывной зоной 2 расположено газопроницаемое дно 8 для сбора жидкости. Промывная зона 2 снабжена кругооборотом 9 для абсорбирующей жидкости, который соединяет дно 8 для сбора жидкости с окислительным устройством 5, а также окислительное устройство 5 с расположенным над промывной зоной 2 распределительным устройством 3. Кроме того, промывная зона 2 снабжена вторым кругооборотом 10 для абсорбирующей жидкости, через который можно подавать содержащую сульфит аммония жидкость, минуя окислительное устройство непосредственно в расположенное над промывной зоной 2 распределительное устройство 3.

Канал 6 для подвода дымового газа к газоочистителю 1 входит в газоочиститель 1 над отстойником 11 газоочистителя. Подаваемая через расположенное в канале 6 для дымового газа разбрызгивающее устройство 7 охлаждающая жидкость переносится в потоке дымового газа в виде капель и попадает в отстойник 11 газоочистителя. Через устройство 12 обратной подачи жидкость из отстойника 11 газоочистителя подается обратно к расположенному в канале б для дымового газа разбрызгивающему устройству 7.

Через питающий трубопровод 13 можно подводить в отстойник 11 газоочистителя сульфат аммония из окислительного устройства 5. К отстойнику 11 газоочистителя подключен трубопровод 14 для отвода шлама, по которому можно отводить раствор сульфата аммония, который за счет кругооборота имеет повышенную концентрацию и пригоден для производства удобрения. Раствор сульфата аммония, в основном свободный от загрязнений, можно отводить из окислительного устройства 5. Для этого предусмотрен соединенный с окислительным устройством 5 отводящий трубопровод 15, через который отводят раствор сульфата аммония, пригодный для производства чистого сульфата аммония. Показанная на фигуре установка служит для отделения SO₂ из дымового газа, который может исходить, например, из установки для сжигания мусора, установки Клауса, электростанции, установки для сжигания промывного шлама или установки для обжига сульфита. Дымовой газ предварительно очищают от пыли до величины, которая соответствует допустимой спецификации для удобрения, если привести содержащиеся в дымовом газе содержащие тяжелые металлы загрязнения в соотношении с концентрацией SO₂.

Предварительную очистку от пыли производят в диапазоне температур между 160 и 350^oC, так что не может происходить конденсация капель серной кислоты. Температура на входе в канал 6 для дымового газа, в котором производят охлаждение, должна составлять 110 - 180^oC.

Подводимый к установке дымовой газ в канале 6 для дымового газа орошают раствором КОН или NaOH, который подводится по трубопроводу 16, для отделения имеющихся в нем галогеноводородов. Затем в дымовой газ подают через разбрызгивающее устройство 7 раствор сульфата аммония, при этом дымовой газ охлаждают и насыщают водяным паром. Температуру жидкости поддерживают в диапазоне между 45 и 60^oC, при этом температура насыщения газа определяет температуру охлаждения жидкости.

Охлажденный, насыщенный водяным паром, освобожденный от галогеноводородов дымовой газ попадает затем в промывную зону 2 газоочистителя 1. В промывной зоне 8 содержащий, в основном, SO₂ дымовой газ приводят в контакт с абсорбирующей жидкостью, которая состоит из смеси аммиачной воды, водного раствора сульфита аммония и вновь образованного раствора сульфита аммония. Частичный поток отводимой с газопроницаемого дна 8 под промывной зоной 2 абсорбирующей жидкости подают в кругооборот 9 абсорбирующей жидкости окислительного устройства. Там происходит окисление находящихся в жидкости сульфитов аммония и гидросульфитов аммония в сульфат аммония посредством подачи кислородосодержащего газа. Другую часть абсорбирующей жидкости через трубопровод 10 пропускают по кругу, смешивают с аммиачной водой из трубопровода 4, а также с раствором сульфата аммония из окислительного устройства 5, и подводят к выполненному как орошающее устройство распределительному устройству 3, расположенному над промывной зоной 2.

Промывная зона 2 содержит насыпное наполнение, которое увеличивает контактную площадь между дымовым газом и абсорбирующей жидкостью и улучшает абсорбцию SO₂. За счет использования наполнителя можно уменьшить высоту промывной зоны 2 и тем самым высоту всего газоочистителя 1. В насыпном наполнителе можно использовать обычные, имеющиеся в торговле наполнители, которые состоят из инертного по отношению к кислым газам материала.

Для достижения эффективной абсорбции SO₂ величину pH абсорбирующей жидкости в месте подачи устанавливают между pH 5 и pH 6,5. Регулирование величины pH производят подачей аммиачной воды.

К окислительному устройству 5 подсоединен воздухопровод 17 с нагнетателем. Подаваемый через воздухопровод 17 воздух интенсивно приводится в контакт с содержащей NH₄HSO₃ (NH₄)₂SO₃ жидкостью. Образующийся раствор сульфата аммония собирают в отстойнике окислительного устройства 5. Концентрацию сульфата аммония определяют, например, посредством измерения плотности. Раствор сульфата аммония отводят из отстойника окислительного устройства 5 с концентрацией сульфата аммония 25 - 30 вес.%. Отводимый через трубопровод 15 частичный поток можно подводить к неизображенной установке для выделения сульфата аммония, в которой получают чистый сульфат аммония посредством удаления воды. Отводимый через трубопровод 13 частичный поток подают в отстойник 11 газоочистителя и используют в соединенном с отстойником 11 газоочистителя кругооборот жидкости, к которому принадлежит трубопровод 12 обратной подачи, в качестве охлаждающей жидкости для охлаждения дымового газа, при этом происходит повышение концентрации сульфата аммония в растворе сульфата аммония до 42 вес.%.

Количество жидкости в отстойнике окислительного устройства 5 можно поддерживать постоянным подачей через соответствующий трубопровод воды или промывной жидкости из буферного резервуара 18.

В показанном на фигуре примере выполнения газоочиститель 1 содержит вторую промывную зону 2" также с насыпным наполнителем. На наполнитель второй промывной зоны 2" подают промывной раствор с величиной pH между pH и pH 6 через распределительное устройство 3" и приводят его в контакт с очищенным газом.

Отработанную промывную жидкость второй промывной зоны 2" отводят с расположенного под второй промывной зоной 2" дна 8" для сбора жидкости и направляют в буферный резервуар 18. Величину pH промывной жидкости регулируют подачей аммиачной воды через трубопровод 4. Уровень жидкости в отстойнике буферного резервуара 18 регулируют подачей воды через трубопровод 19.

Затем очищенный дымовой газ направляют в трубу и выбрасывают в атмосферу.