Улавливание фторсодержащих соединений из газов Кобдабаева Г. Н Жумагалиева А. Ж
При производстве фосфорных удобрений, фтористого водорода, фтора, фторидов урана, алюминия, фторорганических и других фтористых соединений выделяются большие количества различных фторсодержащих газов, загрязняющих окружающую среду и оказывающих губительное действие на растительный и животный мир. С другой стороны, запасы фтора в используемом в настоящее, время плавиковом шпате крайне ограничены и не в состоянии удовлетворить все возрастающую потребность во фтористых соединениях, что наряду с вопросами защиты окружающей среды диктует необходимость тщательного улавливания и переработки всех фторсодержащих отходов.
При переработке фосфатного сырья на всех стадиях технологического процесса происходит выделение газообразных фтористых соединений. В составе отходящих газов фтор присутствует в виде: HF, HFO 4, Si. F 4, H 2 Si. F 4. В процессах гранулирования, сушки и обработки фосфатного сырья отходящие газы содержат пыль, которая улавливается вместе с фтористыми соединениями. Фторсодержащие газы выделяются при электролитическом производстве алюминия и при переработке природных фосфатов в фосфорные удобрения. Они содержат фторид водорода (HF) и тетрафторид кремния Si. F 4 Объем выбрасываемых фторсодержащих газов составляет 300 — 1000 тыс. м 3/ч. Газы в значительной степени загрязнены различными веществами, что затрудняет их переработку.
Методы очистки Абсорбционные методы Хемосорбционные методы Адсорбционные методы
применяют поглотители: воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемыми газами При химической абсорбции заключается в поглощении удаляемых компонентов жидкостью. В зависимости от особенностей взаимодействия поглотителей и извлекаемого из газовой смеси компонента абсорбционные методы делятся на физическую и химическую абсорбцию Для физической абсорбции Суть абсорбции Абсорбционные методы извлекаемые компоненты вступают в химическую реакцию с хемосорбентами, в качестве которых используют растворы минеральны х и органических веществ, суспензии и органические жидкости
Адсорбционные методы используют для очистки газов с невысоким содержанием газообразных и парообразных примесей. В отличие от абсорбционных методов они позволяют проводить очистку газов при повышенных температурах В качестве адсорбентов используют пористые материалы с высокоразвитой внутренней поверхностью. Последние могут иметь синтетическое или природное происхождение Целевой компонент, находящийся в подвергаемой очистке газовой фазе, называют адсорбтивом, этот же компонент в адсорбированном состоянии — адсорбатом Различают физическую и химическую адсорбцию (хемосорбцию). При физической адсорбции поглощаемые молекулы газов и паров удерживаются силами Ван-дер-Ваальса, при хемосорбции— химическими силами.
Метод хемосорбции • Метод заключается в поглощении вредных газовых и паровых примесей, содержащихся в газовых выбросах, твердыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых химических соединений. Применение этого метода наиболее выгодно при небольших концентрациях вредных примесей в отходящих газах. Методом хемосорбции осуществляется очистка газовоздушной смеси от сероводорода с использованием мышьяково-щелочного, этанолами-нового и других растворов. Сероводород при этом связывается в соответствующей хемосорбенту соли, находящейся в водном растворе, регенерация которого осуществляется кислородом, содержащимся в очищенном воздухе, с образованием серы, которая может быть использована как сырье.
При переработке фосфатного сырья в удобрения происходит выделение газообразных фтористых соединений. Количество и состав газовой фазы зависят от технологии обработки фосфатного сырья. Отходящие газы содержат фтористые соединения в виде HF и Si. F 4. Фторид водорода HF кипит при температуре 19, 9°С, хорошо растворяется в воде, при этом происходит его диссоциация. Абсорбция водой: Н 20 + 2 F →H 30+ + HF 2 и HF→ Н+ + F При нормальных условиях тетрафторид кремния Si. F 4 — газ, хорошо растворимый в воде. Реакция протекает с образованием кремнефтористоводородной кислоты: 3 Si. F 4 + ( n + 2)Н 20 → 2 H 2 Si. F 6 + Si. O 2∙n
Для абсорбции фтористых газов можно использовать воду, водные растворы щелочей, солей и некоторых суспензий (Na 2 CO 3, NH 4 OH, NH 4 F, Ca(OH)2, Na. Сl, K 2 SO 4 и др. ).
Вода является хорошим абсорбентом этих газов. Поэтому основной способ очистки газов при производстве минеральных удобрений — абсорбция. Введение в раствор добавок (солей, щелочей и т. д. ) способствует уменьшению парциального давления этих газов над растворами и способствует более глубокой очистке. В результате водной абсорбции образуется 10 - 12%-ная кремне фтористоводородная кислота, которая является вторичным сырьем и может быть утилизирована для производства ряда продуктов народнохозяйственного назначения
В промышленности при абсорбции Si. F 4 обычно получают 10 — 22%- ный раствор 2 H 2 Si. F 6. Процесс проводят в распыливающих, насадочных, тарельчатых колоннах и скрубберах Вентури. Степень очистки газов достигает 90 — 95%. Для достижения более глубокой очистки применяют двухступенчатые системы очистки.
установки очистки газов от фторсодержаших соединений использованием раствора аммонийных солей: 1, 2 - абсорберы; 3 -сеператор; 4, 5 – отстойники; 6, 10 – вакуум-фильтры; 7, 8 – сборники; 9 – осадительные баки; 10 – реакторы; 11 – сушилка.
• Газ, содержащий фтористые соединения и частицы пыли, поступает в абсорбер, где его обрабатывают циркулирующим аммонийным раствором, содержащим растворенный фторид натрия (≈3, 5% Na. F), карбонат и гидрокарбонат аммония, аммиак и фторид аммония. Основное количество газа абсорбируется в первом абсорбере, во втором — происходит доочистка. Очищенный газ проходит сепаратор и удаляется в атмосферу. Абсорбционный раствор после 1 абсорбера поступает в сборник, а затем в осадительные баки, где отделяется нерастворимая фосфатная пыль. После вакуумфильтрат поступает в реакторы с мешалкой, куда подают соду.
• При этом протекают реакции: • 2 NH 4 F+Na 2 CO 3 → (NH 4)2 CO 3+2 Na. F, (NH 4)2 CO 3 + H 2 О → 2 NH 4 OH + CO 2, NH 4 OH →H 2 O + NH 3 • Фторид натрия отстаивают, отфильтровывают и сушат. • Для абсорбции фтористых газов можно использовать раствор поташа, насыщенный фторидом натрия (карбонатно-калийный способ): • 2 НF+К 2 СО 3 → 2 KF+CO 2+H 2 O, 2 KF+Na 2 CO 3 → 2 Na. F+K 2 CO 3 • После отделения осадок Na. F является товарным продуктом, а маточный раствор возвращают на абсорбцию фтористых газов.
• На основании проведенных исследований разработана принципиальная технологическая схема очистки газовоздушных смесей в производстве фосфорных удобрений. Разработанная схема базируется на современном промышленном оборудовании и может быть реализована на имеющихся производственных предприятиях.
Скачать презентацию Улавливание фторсодержащих соединений из газов Кобдабаева Г Н
Ulavlivanie_ftorsoderzhaschikh_soedineniy_iz_gazovSlaidik_gaf_alt.pptx