Главная
страница
Сведения об авторах
ПРИМЕНЕНИЕ КАРБАМИДА ДЛЯ ОЧИСТКИ ХЛОРСОДЕРЖАЩИХ ГАЗОВ
Гладикова Л. А., Тетерин В. В., Кирьянов С. В., Бездоля И. Н., АВИСМА, филиал ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», Березники, Пермский край, Россия
При получении магния электролитическим способом образуются отходящие газы, содержащие хлороводород и хлор. Перед выбросом в атмосферу они обезвреживаются на газоочистных установках известковым молоком (водной суспензией гидроксида кальция) и взаимодействуют с ним согласно реакциям
Са(ОН)2 + 2НСl → СaCl2 + 2H2O, (1)
2Ca(OH)2 + 2Cl2 → CaCl2 + Ca(ClO)2 + 2H2O. (2)
По мере расходования гидроксида кальция получается отработанное известковое молоко, содержащее гипохлорит кальция — сильный окислитель. Гипохлорит кальция в условиях газоочистки разлагается с образованием хлората кальция, являющегося ядом:
3Са(ClO)2 → 2СаС12 + Са(ClO3)2. (3)
Помимо этого, хлорат кальция может образовываться в слабощелочной среде в результате реакции диспропорционирования гипохлорит-иона:
Ca(ClO)2 + 4ClO- → Ca(ClO3)2 + 4Cl-. (4)
Обезвреживание отработанного известкового молока производится в баках для разложения гипохлорита кальция, куда оно перекачивается из циркуляционных баков. Процесс осуществляется в две стадии: первая — термическим способом, вторая — восстановлением гипохлорита кальция гидросульфидом натрия. На первой стадии в присутствии катализатора происходит разложение гипохлорита с выделением кислорода:
Ca(ClO)2 → CaCl2 + O2↑. (5)
Одновременно протекают побочные реакции — с образованием хлората кальция (3) и окисления гипохлорита выделяющимся кислородом:
Ca(ClO)2 + 2O2 → Ca(ClO3)2 . (6)
После разложения гипохлорита кальция на первой стадии в отработанном известковом молоке содержится 7–10 г/дм3 хлорат-иона и не более 6 г/дм3 гипохлорита кальция.
На второй стадии обезвреживания гипохлорит кальция полностью восстанавливается гидросульфидом натрия. При этом разрушение хлорат-иона не происходит.
Поскольку в условиях газоочистки образование хлорат-иона связано с присутствием гипохлорита в сорбенте, очевидна необходимость проведения процесса сорбции хлора в условиях подавления реакции образования гипохлорита. С этой целью в лабораторных и опытно-промышленных условиях была исследована технология обезвреживания хлорсодержащих газов сорбентом, состоящим из традиционно применяемого известкового молока и добавляемого в него карбамида — сильного восстановителя.
Результаты лабораторных исследований хемосорбции хлора смесью карбамида и известкового молока приведены на рисунке. Исходная концентрация хлора в газах, подаваемых на очистку, 9–14 г/м3.
Степень очистки газов от Cl2 и массовые концентрации CaO, СаСО3, CaCl2, Ca(ClO)2
и Ca(ClO3)2
в зависимости от времени процесса хемосорбции хлора смесью известкового молока и
карбамида
Установлено, что степень очистки газов от хлора таким сорбентом практически не отличается от степени очистки по существующей технологии. В отработанных сорбентах, содержащих карбамид, по сравнению с сорбентами действующей технологии выявлено значительное (в 2–2,5 раза) снижение массовой концентрации Ca(ClO)2, Ca(ClO3)2 и увеличение СаСО3 .
Полученные данные позволили предложить следующую схему взаимодействия реагентов в водном растворе:
Cl2 + H2O → HOCl + HCl, (7)
(NH2)2CO + 3HOCl → N2 + CO2 + 3HCl + 2H2O, (8)
Са(ОН)2 + 2НСl → СaCl2 + 2H2O. (9)
Суммарная реакция процесса:
(NH2)2CO + 3Са(ОН)2 + 3Сl2 → N2 + CO2 + 3СaCl2 + 5H2O. (10)
Выделяющийся углекислый газ частично взаимодействует с гидроксидом кальция и образует карбонат:
Са(ОН)2 + СО2 → СаСО3 + H2O. (11)
Низкая концентрация ClO- и ClO-3 и наличие СаО и СаСО3 в отработанном сорбенте позволяют вторично использовать его для улавливания HCl или обработки соляной кислотой с целью получения товарных растворов хлористого кальция.
Опытно-промышленные испытания по очистке газов смесью известкового молока и карбамида были проведены на установке по обезвреживанию отходящих газов сантехнического отсоса, карналлитовых хлораторов и на установке по утилизации анодного хлоргаза (АХГ) магниевых электролизеров.
Промышленные испытания подтвердили результаты лабораторных исследований. Степень очистки отходящих газов от Cl2 и HCl указанным сорбентом не ниже, чем известковым молоком. В отработанном сорбенте наблюдалось снижение содержания Ca(ClO)2 и Ca(ClO3)2 соответственно до 0,35 и 0,1 г/дм3, а также увеличение массовой концентрации СаСО3 до 70 г/дм3.
Отработанные сорбенты были использованы на установке по утилизации АХГ, состоящей из реактора конверсии хлора в хлороводород и трех ступеней очистки, для улавливания HCl на первой ступени очистки. Это позволило снизить содержание карбоната кальция до 10 г/дм3. После осветления полученной суспензии был получен товарный раствор хлористого кальция, соответствующий ГОСТ 450-77.
Таким образом, применение карбамида как составной части сорбента позволяет исключить стадию термического разложения гипохлорита кальция, сократить расход гидросульфида натрия, а также значительно снизить экологический ущерб за счет уменьшения содержания хлорат-иона в отработанном сорбенте.
APPLICATION OF CARBAMIDE FOR TREATMENT OF CHLORINE-CONTAINING GASES
Gladikova L. A., Teterin V. V., Kiryanov S. V., Bezdolya I. N., AVISMA, Branch of OJSC «VSMPO-AVISMA Corporation», Berezniki, Perm Krai, Russia
Laboratory and pilot production trials were carried out to investigate effects of carbamide contained in lime milk on sorption of chlorine from flue gases of the magnesium production.
These tests demonstrated that the application of
carbamide mixed with lime milk helps reduce the generation of calcium
hypochlorite and chlorate in the sorbate during the sorption process and
encourages high level efficiency of flue gases (over 99 %).
Главная
страница
Гладикова Любовь Анатольевна, канд. хим. наук,
ст. инженер-технолог, АВИСМА, филиал ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», ул.
Загородная, 29, Березники, Пермский край, 618421, Россия. Тел. (34242) 9-38-68.
Е-mail
Тетерин Валерий Владимирович, зам. начальника цеха № 39, АВИСМА, филиал
ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», ул. Загородная, 29, Березники, Пермский край,
618421, Россия. Тел. (34242) 9-38-68
Кирьянов Сергей Вениаминович, зам. начальника технического управления по
вспомогательному производству, АВИСМА, филиал ОАО «Корпорация ВСМПО-АВИСМА», ул.
Загородная, 29, Березники, Пермский край, 618421, Россия. Тел. (34242) 9-39-44
Бездоля Илья Николаевич, начальник цеха № 39, АВИСМА, филиал ОАО «Корпорация
ВСМПО-АВИСМА», ул. Загородная, 29, Березники, Пермский край, 618421, Россия. Тел.
(34242) 9-35-12
© Независимое агентство экологической информации
Последние изменения внесены 22.08.08