Очистка газов от сероводорода

 
сірчанокислотне розкладання  з виділенням побічних продуктів  сірковуглецю і сірководню:

 

У результаті цих реакцій  у виробничі приміщення цеху виділяється 56-64 кг сірковуглецю і до 40-48 кг сірководню на 1 т волокна. 
Незважаючи на те, що у виробничих приміщеннях завдяки багаторазовому обміну повітря, концентрація сірководню, сірковуглецю не перевищує ГДК, викид таких газів в атмосферу неприпустимим, так як ГДК сірководню та сірковуглецю для населених місць в кілька разів нижче, ніж для робочої зони виробничих приміщень.

 
При формовании вискозного волокна  выделяются в значительных количествах  сероуглерод и сероводород, которые  являются ядовитыми веществами, вредными для здоровья человека. Эти вещества отравляют воздух заводских помещений и окружающей местности. Кроме того, на заводе вискозного волокна образуется большое количество сточных вод, содержащих щелочь, серную кислоту и различные соли, загрязняющих водоемы.  
 
Дальнейшее развитие промышленности вискозных волокон в значительной степени определяется проблемой обезвреживания производств, сокращения удельного расхода минерального сырья и воды и защиты водоемов и атмосферы от загрязнений.  
 
Уменьшение вредности вискозного производства решается в основном по двум направлениям — совершенствованию технологического процесса и внедрению санитарно-технических мероприя-  
 
тий. Технологические методы снижения вредности производства описаны в соответствующих разделах и здесь следует их лишь просуммировать: Ji  
 
сокращение расхода сероуглерода на ксантогенирование зі счет снижения его расходования на побочные реакции; щ  
 
внедрение непрерывных методов получения вискозы и волокон*  
 
повышение стабильности процессов формования нитей и волокна, исключающей их обрывность;  
 
создание процессов и оборудования с локальными выделениями загрязнений в газовую фазу;  
 
использование осадительных ванн не содержащих токсичные компоненты (например, цинк);  
 
создание водооборотных технологических циклов с минимальным сбросом загрязнений; [А  
 
внедрение локальных установок регенерации технологически! растворов в замкнутых контурах; Щ  
 
внедрение автоматизации и механизации технологического процесса.  
 
Основными санитарно-гигиеническими мероприятиями являются:  
 
повышение герметичности технологического оборудования;  
 
разработка технических решений по максимальному отводу вредных веществ в газовую или жидкую фазу;  
 
создание рациональных систем вентиляции оборудования и производственных помещений.  
 
Важнейшими из этих мероприятий являются оборудование цехов мощной вентиляцией и капсулирование прядильных машин, очистка вентиляционного воздуха от сероводорода и сероуглерода и тщательная очистка сточных вод от вредных загрязнений.  
 
18.1. ОЧИСТКА ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА  
 
В настоящее время на всех новых заводах запроектированы мощные установки для очистки выбрасываемого вентиляционного воздуха.  
 
Существуют установки, объединяющие очистку воздуха от сероводорода и сероуглерода. Но преимущественно применяются установки с раздельной очисткой. Эти установки имеют лучшее аппаратурное оформление и более эффективны. В таких установках очистка воздуха от сероводорода основана на поглощении H2S суспензией реагентов (хемосорбция), а сероуглерода — на адсорбции CS2 неподвижным (стационарным) или подвижным (кипящим) слоем активированного угля.  
 
Очистка воздуха от сероводорода. Суспензия, применяемая для поглощения H2S (железо-содовым способом), представляет собой взвесь гидроксидов двух- и трехвалентного железа (2,5%) в воде с небольшим содержанием Na2CO3, NaHCO3, Na2S2O3 и Na2SO^ образующихся в результате поглощения H2S.  
Тому, детально розглянемо фізико-хімічні основи залізо-содового методу очистки вентиляційних викидів від сірководню.

 

2 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА

 

В якості поглинача використовують залізо-содову  суспензію,  що  містить гідроксид тривалентного заліза.  Для його  приготування беруть  18  %  розчин  сульфату  заліза  FeSO4  і 10  %  розчин  соди  Na2СO3.  Після їх змішування і продування повітрям отримують лужну суспензію:

 

FeSO4 + Na2CO3 + H2O   Fe(OH)2 + Na2SO4 + CO2,

2 Fe(OH)2 + 0,5 O2 + H2O   2Fe(OH)3.

  При  поглинанні  H2S  спочатку  утворюються кислі солі: бісульфід і бікарбонат натрію за рахунок реакції:

 

H2S + Na2CO3   NaHS + NaHCO3.

 

Бісульфід  потім  взаємодіє  з  гідроксидом  тривалентного  заліза  з  утворенням сульфідів заліза:

 

3NaHS + 2Fe(OH)3   Fe2S3 + 3NaOH + 3H2O,

3NaHS + 2Fe(OH)3   2FeS + S +  3NaOH + 3H2O.

 

Таким  чином,  в  поглинальному розчині накопичуються сульфіди  заліза    і сірка.  Для регенерації    його  продувають  повітрям,  внаслідок чого  відбувається окислення сульфідів з виділенням сірки:

 

Fe2S3 + 3H2O + 1,5O2   2Fe(OH)3 + 3S,

2FeS + 3H2O + 1,5O2   2Fe(OH)3 + 2S.

 

Якщо в газі, що очищується, є кисень, то ці реакції протікають вже на стадії

поглинання  сірководню  по  механізму  авторегенерації,  і  у  поглинальному  розчині  накопичується  сірка.  Основне  продування  киснем  здійснюють  в  спеціальних апаратах з метою остаточної регенерації розчину і флотації сірки. 

Також протікають реакції:

 

NaHCO3 + NaOH   Na2CO3 + H2O,

NaHCO3   Na2CO3 + H2O + CO2.

 

До побічних реакцій  можна віднести реакцію утворення  тіосульфату:

 

2NaHS + 2O2   Na2S2O3 + H2O.

 

Ця  реакція  пов'язана  з  частковими  втратами  поглинальної  суспензії.  По

розглянутому механізму 70 % H2S перетворюється на сірку, а 30 % - в  тіосульфат

натрію. Температура процесу  дорівнює температурі навколишнього  середовища, а 

тиск  бажано  мати  нижче  атмосферного,  щоб  запобігти  витоку  в  робочу  зону

неприємно пахнучих токсичних  речовин. 

 

 

3 ВИБІР І ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОЇ  СХЕМИ

 

1  –  камера  абсорбції;  2  –  промивна  камера;  3  –  краплевідбійник;  4  –

регенератор; 5 – збірник  води; 6,7,8 – насоси; 9 – збірник свіжої суспензії Fe(OH)3; 10  – піносбірник;  11  – вакуум-фільтр;  12 – воронка;  13  – автоклав;14  – збірник сірки; 15 – виливниця, 16 – повітродувка

Рисунок 3.1 – Технологічна схема залізо-содового методу очищення повітря

від сірководню

 

Наведена  схема  призначена  для  очищення  вентиляційного  повітря промислових  підприємств  від  сірководню,  вміст  якого  досягає  0,3  –  0,6  г/м3.  Для  очищення  аспіраційні  гази  пропускають  через  апарат  у  вигляді  горизонтальної камери з віяльним зрошуванням за всім об’ємом. Апарат складається з двох частин: камера абсорбції 1 призначена для уловлювання сірководню, промивна камера 2 – для  скорочення  втрат  поглинального  розчину.  Зрошування  камери  абсорбції ведеться залізо-содовою суспензією,  яка після контакту  з газом,  що  очищується, збирається  в нижній  кубовій частині апарату,  звідки  насосами  подається на регенерацію.  Очищене від сірководню  повітря поступає  в промивну  камеру, зрошувану водою. При цьому частина води передається в цикл зрошування камери абсорбції.  Для  створення  в  системі    розрідження  після  апарату  очищення встановлюється тягло-дуттєвий  пристрій 16. Регенератор поглинального розчину 4 є апаратом колонного типу з верхньою

розширеною  частиною.  У  нижню  частину  регенератора  через  гідрозатвор 

компресором подається  повітря. Бульбашки повітря, які  барботують через розчин,

флотують  сірку  в  поверхневу  частину  апарату.  Сірчана  піна,  що  зібралася  там, перетікає  в  пінну  кишеню,  звідки  направляється  у  піносбірник  10  і  далі  на переробку. Переробка полягає в обезводненні сірчаної пасти за допомогою вакуум-фільтра  11,  і  її  плавленні  в  автоклаві  13.  Після  припинення  процесу  плавлення  в автоклаві  розчин  розшаровується  і  розплавлена  сірка,  що  знаходиться  в  нижній частині автоклава, передається в збірник 14, що обігрівається,  звідки зливається у виливниці 15. Матковий розчин з автоклава і вакуум-фільтра повертається в цикл абсорбції.

 

 

 

 

Рис. 3.15. Устройство полых  распыливающих абсорберов: 
а – вертикального с верхним распылом жидкости;

б - вертиикального с распылом жидкости по высоте аппарата;

в - горизонтального с перекрестным током;

1 – корпус; 2 – форсуночный  коллектор орошающей жидкости;

4 - брызготбойник; 5 - газораспределитель

 

 

Полый распиливающий  абсорбер (рис.10) представляет собой  колонну, в верхней части корпуса 1 которой имеются форсунки 2 для  распыливания жидкости (главным образом механические). В распыливающих абсорберах объемные коэффициенты массопередачи быстро снижаются по мере удаления от форсунок вследствие коалесценции капель и уменьшения поверхности фазового контакта. Поэтому оросители (форсунки) в этих аппаратах обычно устанавливают на нескольких уровнях.

К достоинствам полых  распиливающих абсорберов относятся: простота устройства, низкое гидравлическое сопротивление, возможность работы с загрязненными газами, легкость осмотра, очистки и ремонта. Недостатки этих аппаратов: невысокая эффективность, значительный расход энергии на распиливание жидкости, трудность работы с загрязненными жидкостями, необходимость подачи больших количеств абсорбента для увеличения количества капель и соответственно – поверхности контакта фаз, низкие допустимые скорости газа, значения которых ограничены уносом капель жидкости.

Распиливающие абсорберы  применяются главным образом  для поглощения хорошо растворимых  газов, так как вследствие высокой  относительной скорости фаз и турбулизации газового потока коэффициенты массоотдачи в газовой фазе в этих аппаратах достаточно высоки.

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

В работе были рассмотрены методы очистки газовых потоков от сероводорода. Некоторые из них являются эффективными только с экологической точки зрения, как например, метод адсорбции; другие – с экономической, как метод орошения известковым молоком.

Наиболее целесообразным методом  очистки газового потока от сероводорода с точки зрения затрат и эффективности  оказался абсорбционный метод.

В реальности методов без недостатков  не существует, равно как не существует производства без выбросов. Тем не менее, наилучшим вариантом производственного  процесса, не загрязняющего окружающую среду, было бы производство с переработкой отходов и потреблением их в качестве вторичного сырья. Имеет место создание территориально-промышленных комплексов с замкнутой структурой материальных потоков сырья и отходов внутри комплекса опять же с целью дальнейшей их переработки. И именно поэтому разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов и систем очистки является сейчас основным направлением технического прогресса и становлением перехода к безотходному производству и безотходным технологиям.

 

 

Список литературы

 

В.В. Глухов, Т.П. Некрасова. Экономические основы экологии. – СПб: Питер, 2003.

А.А. Абросимов. Экология переработки  углеводородных систем. – М.: Химия, 2002.

Э.А. Арустамов. Природопользование. М.: Дашков и К, 2005.

Н.С. Ахметов. Общая и неорганическая химия. – М.: Высшая школа, 2001.

А.А. Мухутдинова. Основы и менеджмент промышленной экологии. – Казань: Магариф, 1998.

Снакин В.В. Экология и охрана природы: Словарь-справочник. — М.: Академия, 2000.

http://www.chelpogoda.ru/pages/608.php

http://ru.wikipedia.org/wiki/Сероводород

htmhttp://www.ecology-94.narod.ru/atmosphere.htm

http://www.ru.greenplanet.su/trade/adsorption/

http://www.ngs-envk.com/index.php?loc=9&id=8