ОЧИСТКА ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОТ ГАЛОГЕНОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ

ОЧИСТКА ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОТ ГАЛОГЕНОВ И ИХ СОЕДИНЕНИЙ

Отходящие газы, содержащих хлор, хлорид водорода и хлорорганические вещества, образуются на многих производствах: получения хлора и щелочей методом электролиза поваренной соли; получения металлического магния методом электролиза хлорида; переработки цветных металлов методом хлорирующего обжига; получения соляной кислоты и хлорсодержащих неорганических и органических веществ; установки сжигания хлорсодержащих отходов.

ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ХЛОРА И ЕГО СОЕДИНЕНИЙ

Абсорбционные методы очистка газов от хлорсодержащих соединений: Очистка газов щелочами Среди абсорбционных методов наибольшее распространение получила санитарная очистка с помощью растворов щелочи (100-150 г/л) или известкового молока (100-110 г/л) Взаимодействие хлора с растворами щелочей характеризуется реакциями: 2NaOH + Cl2 → NaCl + NaOCl + H2O, С12 + 2Са(ОН)2 → СаС12 + Са(ОС1)2 + 2Н2О, Na2CO3 + H2O + Cl2 → NaCl + NaOCl + CO2 + H2O

Абсорбционные методы очистка газов от хлорсодержащих соединений: Очистка газов щелочами В том случае если процесс абсорбции хлора известковым молоком происходит при температуре 80−95 0С, то в растворе в основном образуются хлорид и хлорат кальция: 6Са(ОН)2 + 6С12 → 5СаС12 + Са(С1О3)2 + 6Н2О Образующиеся при этом растворы гипохлоридов используют как товарную продукцию, в частности для обеззараживания сточных вод, либо подвергают термокаталитическому разложению под действием острого пара: Са(С1О)2 → СаС12 + О2

Абсорбционные методы очистка газов от хлорсодержащих соединений: Очистка газов щелочами Процесс можно проводить в абсорберах любой конструкции. Степень очистки газов растворами Са(ОН)2 и СаCO3 составляет от 70 до 90%. При использовании растворов NaOH и Na2CO3 эффективность очистки повышается до 90-98%. К достоинствам данного метода относится: небольшая стоимость и доступность реагента, не требуется тщательной защиты оборудования от коррозии. К недостаткам метода следует отнести невысокую степень очистки, недостаточная степень использования абсорбента.

Абсорбционные методы очистка газов от хлорсодержащих соединений: Очистка газов CCl4 В нашей стране широко используется метод очистки отходящих газов от хлора с помощью четырех-хлористого углерода. Данный абсорбент позволяет обезвреживать газы содержащие до 0,5−5,0% (можно использовать и более концентрированные газы) хлора, с последующей отдувкой хлора горячим паром. Схема установки представляет собой двухступенчатую установку

Очистка газов CCl4 1 − абсорбер; 2 − холодильник CCl4; 3 − теплообменник; 4 − ректификационная колонна; 5 − конденсатор хлора; 6 − кипятильник; 7 − абсорбер паров СС14; 8 − холодильник гекса-хлорбутадиена; 9 − теплообменник; 10 − ректификационная колонна для очистки СС14; 11, 12 − теплообменники

Очистка газов CCl4 Очищенные газы могут содержать некоторое количество паров СС14 что приводит к загрязнению атмосферы и потере ценного химического реагента. Поэтому в схеме предусмотрена вторая ступень очистки газов, предназначенная для улавливания паров четырех-хлористого углерода, уносимого с газами. Во второй ступени происходит также более глубокая очистка газов от остатков хлора, не поглощенного в абсорбере 1. Вторая ступень очистки газов, содержащих примеси четырех-хлористого углерода и хлора, аналогична первой. Различие заключается в том, что на орошение абсорбера 7, куда поступают газы после первой ступени очистки, подается гексахлорбутадиен, который растворяет пары СС14 и С12. При температуре абсорбции гексахлорбутадиен не испаряется, и его потери с очищенными газами практически равны нулю.

Очистка газов CCl4 1 − абсорбер; 2 − холодильник CCl4; 3 − теплообменник; 4 − ректификационная колонна; 5 − конденсатор хлора; 6 − кипятильник; 7 − абсорбер паров СС14; 8 − холодильник гекса-хлорбутадиена; 9 − теплообменник; 10 − ректификационная колонна для очистки СС14; 11, 12 − теплообменники

Абсорбционные методы очистка газов от хлорсодержащих соединений: Аналогичная схема извлечения хлора из газов может быть осуществлена с использованием в качестве абсорбента четыреххлористого титана. Однако в этом случае на очистку следует направлять тщательно высушенные хлорвоздушные смеси, так как в присутствии влаги происходит гидролиз TiCl4 с образованием TiCl2, который выпадает в осадок и может забивать трубопроводы и аппаратуру.

Адсорбционные методы очистка газов от хлорсодержащих соединений: Для санитарной очистки отходящих газов, характеризующихся незначительным содержанием хлора или хлорида водорода, используют адсорбционные методы очистки. Из-за существенных затраты на регенерацию насыщенных поглотителей, их высокой стоимости, а иногда и дефицитности, а также ряда других факторов, адсорбционные методы газоочистки не получили широкой практической реализации. Основным преимуществом адсорбционных методов очистки отходящих газов от НС1 является возможность проводить процесс при повышенных температурах (>100 0С).

Адсорбционные методы очистка

Адсорбционные методы очистка

Адсорбционные методы очистка

ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ СОЕДИНЕНИЙ ФТОРА

Основные источники загрязнения процесс электролитического производства алюминия; переработка природных фосфатов в фосфорные удобрения. Отходящие газы таких процессов как правило характеризуются высоким содержанием фторида водорода (HF) и тетрафторида кремния SiF4, кроме того в них содержатся значительное количество и других примесей (как газообразных, так и грубодисперсных), что в значительной степени затрудняет их переработку

Методы очистка газов от фторсодержащих соединений: Санитарную очистку газов от фторсодержащих соединений, в виду состава газа поступающего на очистку, осуществляют в основным абсорбционными методами Для абсорбции фтористых газов используют воду, водные растворы щелочей, солей и некоторых суспензий (Na2CO3, NH4OH, NH4F, Ca(OH)2, NaCl, K2SO4 и др.). В виду того, что фторид водорода и тетрафторид кремния хорошо растворимы в воде, поэтому в практике санитарной очистки газов в качестве поглотителя фторсодержащих соединений очень часто используют воду.

Абсорбционные методы очистка газов от фторсодержащих соединений: Абсорбция водой Не смотря на хорошую растворимость, механизм абсорбции HF водой является сложным и зависит от концентрации раствора. При растворении HF в воде протекают реакции гидратации и диссоциации его растворенных молекул: Н2О + HF ↔ H3O+ + F–, HF ↔ H+ + F–, F- + HF ↔ HF2–

Абсорбционные методы очистка газов от фторсодержащих соединений: Абсорбция водой Процесс взаимодействия тетрафторида кремния с водой сопровождается образованием кремнефтористоводородной кислоты: SiF4 + 2H2O ↔ 4HF + SiO2, 4HF + 2SiF4 ↔ 2H2SiF6, 3SiF4 + 2H2O ↔ 2H2SiF6 + SiO2 В промышленности при абсорбции SiF4 обычно получают 10-22%-ый раствор H2SiF6. Процесс проводят в распыливающих, насадочных, тарельчатых колоннах, либо в скрубберах Вентури. Степень очистки газов достигает при этом 90−95%. Введение в раствор добавок в виде солей и щелочей способствует более глубокой очистке газов.

Абсорбционные методы очистка газов от фторсодержащих соединений: Абсорбция водой Промышленная установка представляет собой двухступенчатую систему очистки, обеспечивающую более глубокую очистку: 1, 2 – абсорберы; 3 – брызгоуловитель Степень извлечения фтора превышает 99%, а концентрация его в отходящем газе составляет 30 мг/м3.

Абсорбционные методы очистка газов от фторсодержащих соединений: Очистка аммонийными солями (карбонат, гидрокарбонат и фторид аммония) При абсорбции фторсодержащих газов аммонийными солями протекают следующие реакции: 2HF + (NH4)2CO3 → 2NH4F + CO2 + H2O, HF + NH4HCO3 → NH4F + CO2 + H2O, HF + NH3 → NH4F, SiF4 + 2NaF → Na2SiF6

Очистка аммонийными солями (карбонат, гидрокарбонат и фторид аммония) 1, 2 – абсорберы; 3 – сепаратор; 4, 5 – отстойники; 6, 10 – вакуум-фильтры; 7, 8 – сборники; 9 – осадительные баки; 11 – реакторы; 12 – сушилка

Очистка аммонийными солями (карбонат, гидрокарбонат и фторид аммония) Фильтрат с вакуум-фильтра поступает в реакторы 11 с мешалкой, куда подают раствор соды. При этом протекают реакции: 2NH4F + Na2CO3 → (NH4)2CO3 + 2NaF, (NH4)2CO3 + H2O → 2NH4OH + CO2, NH4OН → H2O + NH3 Образующийся в процессе очистке фторид натрия отстаивают, отфильтровывают и сушат. Эффективность очистки составляет 70-90%.

Очистка аммонийными солями (карбонат, гидрокарбонат и фторид аммония) Несмотря на высокую эффективность до 90%, абсорбционные методы очистки позволяют снижать концентрацию соединений фтора в отходящих газах только до 10−50 мг/м3 (из-за высокой начальной концентрации фтористых соединений в отходящих газах). Поэтому для более глубокой санитарной очистки используют хемоадсорбционные и ионообменные методы.

Очистка аммонийными солями (карбонат, гидрокарбонат и фторид аммония) Наиболее доступными твердыми хемосорбентами фторида водорода являются известняк, алюмогели, фторид натрия. Аппаратурное оформление процессов хемосорбционной очистки отходящих газов от фтористых соединений характеризуется относительной простотой

Схема установки для хемосорбции фторида водорода известняком: 1 – бункер; 2 – корпус контактного аппарата; 3 – газораспределительное устройство; 4 – пневматический эжектор При температурах >350 °С и времени контакта 7,6 сек, на поверхности кусков известняка (6-40 мм) в виде рыхлой оболочки, образуется фторида кальция. Насыщенный сорбент подвергают грохочению на сите. Бедный по фториду кальция надрешотный продукт грохочения (20-40% CaF2) вновь используют для извлечения из газа HF, богатый подрешетный продукт (80-95% CaF2) представляет собой товарный флюорит.