Сторінка
2

Технології конверсії отруйних відходів виробництва в нейтральні природні речовини

Рис. 64. Схема очищення повітря (газів) від діоксиду сірки:

1 — повітродувка; 2 і 3 — теплообмінники; 4 — реактор каталітичного перетворення SO2 на SO3; 5 — башта конденсації SO3 + H2O в товарну сірчану кислоту.

Поглинаючи надлишкові молекули води, кислота конденсується в концентровану товарну кислоту:

Усі наведені реакції екзотермічні, що забезпечує необхідний нагрів газів, які надходять до реактора, якщо концентрація SO2 в них буде не нижча за 2,5%. Для газів з нижчими концентраціями потрібен додатковий підігрів.

Отже, наведена технологія є високоефективною як з огляду на високий ступінь очистки газу, так і енергозбереження. Особливість технології — це брак утворення сірчанокислотного туману, характерного для такого роду процесів. За цією схемою відбувається конверсія і інших сірковмісних сполук (меркаптанів, сульфідкарбонілів).

На рис. 65 зображено технологічну схему знешкодження сірковод­ню (H2S) з викидних газів коксових батарей і газифікаторів вугілля.

Технологія конверсії газу Н2S схожа з уже описаною для конверсії SO2. Але реакція окиснення H2S відбувається в 2 стадії з надзвичайно великим екзотермічним ефектом:

Рис. 65. Схема знешкодження H2S у повітрі (газах):

1 — конвертер H2S ® SO3 + H2О; 2 — теплообмінник; 3 — система охолодження розплаву солей конвертера і генерації пари; 4 — башта конденсації SO3 + H2O в товарну сірчану кислоту; 5 — повітродувка; 6, 7 — насоси системи підвищення концентрації кислоти.

Наступні реакції гідратації SO3 і конденсації сірчаної кислоти відбуваються так само, як було вже описано.

Потік газу з Н2S легко простежити за схемою рис. 65, яка відрізняється від схеми рис. 64 для конверсії SO2 тим, що завдяки високому екзоефекту реакцій нема потреби підігрівати газ, що надходить до реактора. Навпаки, надлишкове тепло відводиться спеціальною охолоджуючою системою 3, де циркулює розплав солей (KNO3, NaNO3, NaNO2), який прокачують між трубками реактора 1 з каталізатором V2O5 і через теплообмінник охолодження газу 2. Тепло, відібране соляним розплавом з реактора 1 і теплообмінника 2, витрачається на отримання пари 3…4 at для технологічних потреб і обігрівання приміщень.

На рис. 66 показано схему конверсії (відновлення) оксидів азоту (NO, NO2) в молекулярний (атмосферний) азот (N2) і воду в реакціях з аміаком (NH3), які спрощено можна записати так:

У реакторах використовують спеціальні каталізатори з благородних металів на діоксидтитановому (ТіО2) носії.

Рис. 66. Схема знешкодження оксиду азоту каталітичним перетворенням на азот:

1 — резервуар з рідким аміаком; 2 — випаровувач аміаку; 3 — конвертер NO ® N2 + H2O

За схемою рідкий аміак з баку 1 надходить до випарювача 2 і далі, змішуючись з повітрям і потоком газів у реакторі 3, реагує з оксидами азоту, перетворюючи їх на нейтральні природні речовини атмосфери N2 і H2O.

На базі вищенаведених схем фірма розробила комплексну технологію конверсії SO2 i NO газів (диму), що утворюються від спалювання вугілля зі вмістом сірки близько 2%. У процесі конверсії вміст SO2 i NO2 в газах зменшується в 20 разів і не перевищує для SO2 80 ‰, а NO2 — 30 ‰, що значно нижче існуючих норм.

На багатьох підприємствах технологічні вихідні гази містять у небезпечних для навколишнього середовища концентраціях токсичні органічні речовини, часто з неприємним запахом.

Типову технологічну схему фірми «Топсе» для очистки газів зі вмістом органічних речовин (Сm Hn), які надходять із сушильних камер установок для фарбування автомашин чи інших виробів, показано на рис. 67.

Рис. 67. Схема знешкодження органічних токсичних речовин каталітичною конверсією на діоксид і воду:

1 — повітродувка; 2 — теплообмінник; 3 — пусковий нагрівач; 4 — конвертер.

За такою схемою гази попередньо нагріваються до 150°С і додатково — в теплообміннику 2 перед реактором 4, в якому вони каталітично окиснюються до CO2 і води. Реакція екзотермічна, і виділене тепло використовується для нагрівання газу перед реактором у теплообміннику 2.

Показаний на схемі пусковий нагрівач газу 3 використовуєть- ся тільки на стадії пуску і розігрівання системи. Отже, ця технологія повністю енергетично автономна, більше того, очищене гаряче повітря (> 200°С) може використовуватись повторно як теплоносій.

Висока техноекономічна ефективність цих технологій забезпечує їх використання в багатьох країнах світу. У США компанія «Огайо Едисон К°» використовує конверсію SO2 і NO за схемами фірми «Топсе» на електростанції (35 MW) за згаданою вже програмою «Чиста технологія» Міністерства енергетики США. В Європі такі установки потужністю 10000 m3 за годину працюють у Данії (ТЕС 300 MW), Італії (ТЕС 30 MW), Чеській Республіці (газифікація бурого вугілля), Швеції і Бельгії (газифікація важких фракцій нафти і очищення газів обпалювання MOS), ФРН і Нідерландах (коксові батареї).