Устройство для очистки технологических газов от диоксида серы

Авторы патента:

B01D53/50 - оксиды серы (B01D 53/60 имеет преимущество)

Полезная модель относится к химическим технологиям и может быть использована для очистки отходящих технологических газов от диоксида серы на предприятиях энергетической, металлургической и химической промышленности. Требуемый технический результат, заключающийся в повышении качества очистки, достигается в устройстве, содержащем последовательно установленные холодильник, вход которого является входом очищаемого газа, компрессор и первый абсорбер, второй абсорбер, вход выхлопного газа которого соединен с выходом выхлопного газа первого абсорбера и имеющего вход подачи воды, выход подкисленной воды на переработку и выход выхлопного газа, а также сборник абсорбента, первый вход которого соединен с выходом абсорбента первого абсорбера, сепаратор, выход которого соединен со вторым входом сборника абсорбента, а вход соединен с выходом сборника абсорбента и соединен со входом абсорбента первого абсорбера, и газоанализатор, вход которого соединен со входом очищаемого газа, а выход соединен со входом регулировки температуры охлаждения очищаемого газа холодильника и входом управления избыточным давлением компрессора. 2 ил.

Известно устройство для очистки и осушки природного и попутного нефтяного газов от сероводорода и влаги [RU 2197318, C1, B01D 53/52, 27.01.2003], содержащее абсорбер для промывки и очистки исходного газа раствором диоксида серы, печь для сжигания серы и сернистых газов и получения диоксида серы, колонну для смешения диоксида серы с растворителем, при этом, устройство дополнительно оснащено сепаратором для отделения элементарной серы от растворителя, по меньшей мере, тремя адсорберами с молекулярными ситами, рибойлером и рекуперативным теплообменником для глубокой очистки и осушки газа и регенерации адсорбента, а колонна для смешения диоксида серы с растворителем выполнена в виде скруббера с многослойными каталитическими насадками, орошаемыми водой, при этом абсорбер для промывки исходного газа также оснащен каталитическими насадками для интенсификации процесса хемсорбции.

Недостатком устройства является его относительно высокая сложность.

Известно устройство для очистки и осушки природного и попутного нефтяного газов от сероводорода и влаги [RU 2253480, C1, A61L 9/00, 10.06.2005], содержащее цилиндр из огнеупорной электроизоляционной керамики с прикрепленными к нему нихромовыми нитями накала с большим удельным сопротивлением, вентилятор с электронной схемой управления, имеющей тепловой датчик, переключатель для включения и выключения двигателя вентилятора или регулятор и предохранитель, а также корпус кожуха с крышкой, снабженной съемным фильтром-ситом, и перфорированную охлаждающую пластинку, при этом, нити накала размещены в полости цилиндра в одной плоскости на равном между собой расстоянии и прикреплены к цилиндру через каналы в его стенке в виде решеток, последовательно расположенных поперечно его оси, причем, решетки подключены к электросети параллельно с возможностью обеспечения нагрева газа в пространстве между ними до температуры не ниже 750°C, цилиндр размещен в стакане из огнеупорного диэлектрика с низкой теплопроводностью, в дне которого выполнено окно с диаметром, равным внутреннему диаметру цилиндра.

Недостатком устройства также является его относительно высокая сложность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному техническому решению является устройство [RU 2081683, C1, B01D 53/14, 20.06.1997], содержащее последовательно установленные холодильник, вход которого является входом очищаемого газа, компрессор и первый абсорбер, выполненный с возможностью сепарации SO₂ и SO₃ и выход выхлопного газа которого соединен со входом второго абсорбера, имеющего вход подачи воды, выход подкисленной воды на переработку и выход выхлопного газа.

Недостатком наиболее близкого технического решения является относительно низкое качество очистки отходящих технологических газов от диоксида серы, поскольку отходящие газы, как правило, имеют изменчивую концентрацию компонентов с меняющимся содержанием влаги, поэтому известное устройство не позволяет гарантированно обеспечить высокое качество очистки при изменчивых характеристиках отходящих газов.

Действительно, как указано в [RU 2081683, C1, B01D 53/14, 20.06.1997], исходный отходящий газ, содержащий диоксид серы, падают в холодильник X и охлаждают до температуры Tх. Далее газ направляют в компрессор К, где сжимают давлением Pк и подают в нижнюю часть первого абсорбера. В его верхнюю часть подают жидкий триоксид серы. В первом абсорбере при противоточном движении газа и жидкости происходит поглощение диоксида серы и тем самым очистка газа. Величины Tх и Pк определяют температурно-манометрический режим процесса абсорбции. В частности температура, при которой осуществляют абсорбцию должна быть из диапазона значений 17-44°C, что обусловлено существованием триоксида серы в жидком виде. Действительно, при температуре ниже 17°C триоксид серы в твердом состоянии, а выше 44°C в газообразном. Другим фактором, влияющим на эффективность процесса, является давление. Так, растворимость диоксида серы пропорциональна его парциальному давлению, в то время как доля триоксида серы в газовой фазе обратно пропорциональна общему давлению аппарата. Поэтому создавая избыточное давление в аппарате, с одной стороны, увеличивают парциальное давление диоксида серы, и, следовательно, и степень очистки газа, а, с другой стороны, уменьшают унос триоксида серы с отходящим (выхлопным) газом процесса абсорбции. Оба эти обстоятельства благоприятно влияют на конечный результат. Конкретные значения Tх и Pк, а также тип аппарата и его конструктивные параметры назначают их условия достижения требуемой степени извлечения диоксида серы из исходного газа и допустимой величины уноса триоксида серы с выхлопным газом. Однако в устройстве, выбранном в качестве прототипа, отсутствуют средства регулировки температуры и давления, что не позволяет гарантированно обеспечить высокое качество очистки при естественном изменчивом составе отходящих газов, что снижает качество их очистки.

Задачей, на решение которой направлена предложенная полезная модель, заключается в повышении качества очистки.

Требуемый технический результат заключается в повышении качества очистки.

Поставленная задача решается, а требуемый технический результат достигается тем, что, в устройство, содержащее последовательно установленные холодильник, вход которого является входом очищаемого газа, компрессор и первый абсорбер, второй абсорбер, вход выхлопного газа которого соединен с выходом выхлопного газа первого абсорбера и имеющего вход подачи воды, выход подкисленной воды на переработку и выход выхлопного газа, а также сборник абсорбента, первый вход которого соединен с выходом абсорбента первого абсорбера, и сепаратор, выход которого соединен со вторым входом сборника абсорбента, а вход соединен с выходом сборника абсорбента и соединен со входом абсорбента первого абсорбера, согласно предложенной полезной модели, введен газоанализатор, вход которого соединен со входом очищаемого газа, а выход соединен со входом регулировки температуры охлаждения очищаемого газа холодильника и входом управления избыточным давлением компрессора.

На чертеже представлены:

на фиг. 1 - функциональная схема устройства для очистки технологических газов от диоксида серы;

на фиг. 2 - зависимость выхода оксида серы от температуры при различном времени контактирования t.

Устройство для очистки технологических газов от диоксида серы содержит последовательно установленные холодильник 1, вход которого является входом очищаемого газа, компрессор 2 и первый абсорбер 3, второй абсорбер, вход выхлопного газа которого соединен с выходом выхлопного газа первого абсорбера 3 и имеющего вход подачи воды, выход подкисленной воды на переработку и выход выхлопного газа, а также сборник абсорбента 5, первый вход которого соединен с выходом абсорбента первого абсорбера 3, и сепаратор 6, выход которого соединен со вторым входом сборника 5 абсорбента, а вход соединен с выходом сборника 5 абсорбента и соединен со входом абсорбента первого абсорбера 3.

Кроме того, устройство для очистки технологических газов от диоксида серы содержит газоанализатор 7, вход которого соединен со входом очищаемого газа, а выход соединен со входом регулировки температуры охлаждения очищаемого газа холодильника 1 и входом управления избыточным давлением компрессора 2.

Работает устройство для очистки технологических газов от диоксида серы следующим образом.

Исходный очищаемый газ, например, при 120°C и 0,1 МПа подают на вход очищаемого газа холодильника 1. Примем, что расход газа G 265,6 кг/ч, а состав газа следующий (кг) - азот 233,5, кислород 28,7; диоксид серы 3,35. В начале в холодильнике 1 и компрессоре 2 очищаемый газ охлаждают до температуры 20°С. и сжимают до Pc 0,77 МПа, соответственно. Охлажденный и сжатый очищаемый газ поступает в нижнюю часть первого абсорбера 3. В верхнюю его часть подают жидкий триоксид серы, который накапливают в сборнике 5 абсорбента, куда он поступает непосредственно их первого абсорбера 3 и из сепаратора 6. В первом абсорбере 6 при противоточном движении газа и жидкости происходит поглощение диоксида серы и тем самым очистка газа. Предварительно очищенный газ из первого абсорбера 3 поступает во второй абсорбер 4, в котором выхлопной газ процесса абсорбции в первом абсорбере 3 промывают водой или серной кислотой, получают очищены газ, а раствор триоксида серы перерабатывают в серную кислоту.

Кроме того, исходный очищаемый газ в малой доли, необходимой для его анализа, подается в газоанализатор 7, в котором определяется содержание в нем оксида серы.

В зависимости от результатов анализа, отражающего реальную ситуацию с характеристиками исходного очищаемого газа, производится настройка на оптимальные значения температуры и давления. Для определения регулировочных характеристик могут быть использованы результаты экспериментальных исследований в реальных устройствах, имеющих, как правило, целый ряд технологических особенностей. Для предварительной настройки могут быть использованы зависимости, представленные на фиг. 2, где показана типовая зависимость выхода оксида серы от температуры при различном времени контактирования t. Само время контактирования t определяется давлением сжатия очищаемого газа и легко пересчитывается в зависимости от параметров устройства, в основном первого адсорбера 3. В простейшем случае эту зависимость можно аппроксимировать линейной функцией. Так, например, при работе с нагретым отходящим газом с целью экономии расхода энергии можно работать при его охлаждении до верхних температур диапазона 17-44°C, что позволяет определить требуемую степень сжатия.

Таким образом, благодаря введению газоанализатора, вход которого соединен со входом очищаемого газа, а выход соединен со входом регулировки температуры охлаждения очищаемого газа холодильника и входом управления избыточным давлением компрессора, достигается требуемый технический результат, заключающийся в повышении качества очистки газа в условиях естественного изменчивого состава отходящих газов.

Устройство для очистки технологических газов от диоксида серы, содержащее последовательно установленные холодильник, вход которого является входом очищаемого газа, компрессор и первый абсорбер, второй абсорбер, вход выхлопного газа которого соединен с выходом выхлопного газа первого абсорбера и имеющего вход подачи воды, выход подкисленной воды на переработку и выход выхлопного газа, а также сборник абсорбента, первый вход которого соединен с выходом абсорбента первого абсорбера, и сепаратор, выход которого соединен со вторым входом сборника абсорбента, а вход соединен с выходом сборника абсорбента и соединен со входом абсорбента первого абсорбера, отличающийся тем, что введен газоанализатор, вход которого соединен со входом очищаемого газа, а выход соединен со входом холодильника, осуществляющим регулировку температуры охлаждения очищаемого газа, и входом компрессора, осуществляющим управление избыточным давлением.