Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Экология arrow Инженерная экология: защита литосферы от твердых промышленных и бытовых отходов

ПРИМЕРЫ ПОЛУЧЕНИЯ ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ОТХОДОВ (НЕБИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПУТЕМ)

ПОЛУЧЕНИЕ СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ И ХЛОРА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ОТХОДОВ

С развитием хлорорганических производств возрастает количество токсичных отходов, содержащих хлорорганические соединения.

В настоящее время в мировой практике наиболее универсальным и надежным методом обезвреживания хлорорганических отходов является огневой. С его помощью ежегодно в мире обезвреживается около 1 млн т указанных отходов [92, 94, 96]. Однако процесс огневого обезвреживания в данном случае не является конечным, так как горение или окисление хлорорганических соединений сопровождается образованием нового токсичного соединения хлористого водовода НС1, а в малых концентрациях и хлора С12. Поэтому процесс огневого обезвреживания хлорорганических отходов необходимо дополнять процессом очистки отходящих газов от НС1, а иногда и от С12. Возможны два принципиально различных способа очистки дымовых газов от НС1: 1) нейтрализация НС1 щелочами в огневом реакторе или в скрубберах; 2) переработка отходящих газов на соляную кислоту или сухой хлористый водород.

При концентрации образующегося НС1 в дымовых газах до 1%, посредством абсорбции может быть получена очень разбавленная соляная кислота. При таких условиях невозможно осуществить рентабельное производство товарной соляной кислоты, поэтому необходима нейтрализация образующегося НС1 щелочами.

При больших концентрациях хлора в отходах становится технически возможным и экономически рентабельным получение соляной кислоты или сухого газообразного хлороводорода [231].

Стоимость этих продуктов во всем мире невысока. Однако возможность их использования непосредственно в производствах, порождающих рассматриваемые отходы, и экономия на транспортных средствах делают такой круговорот хлора достаточно выгодным.

Устойчивое горение хлорорганических отходов возможно при теплоте сгорания более 12 МДж/кг, т.е. при содержании хлора в отходах менее 70%. Таким образом, при содержании 55—70% хлора создаются условия для осуществления процесса их огневой переработки с получением товарных продуктов без затрат дополнительного топлива. При содержании хлора в отходах более 70% необходимо применение дополнительного топлива.

С целью снижения расхода топлива и получения отходящих газов с повышенной концентрацией НС1 процесс огневой переработки отходов следовало бы осуществлять при умеренных температурах отходящих газов (950— 1000°С). Однако при этих температурах в отходящих газах наблюдаются нежелательные повышенные концентрации элементного хлора. Для предупреждения окисления НС1 с образованием элементного хлора необходимо осуществлять процесс огневой переработки отходов при повышенных температурах (/о г = 1500— 1600°С), пониженных коэффициентах расхода воздуха (а = 1,05—1,08) и повышенной концентрации водяных паров. В рассматриваемом случае целесообразно распыливать отходы водяным паром. В некоторые реакторы хлорорганические отходы вводят совместно с азеотропной или разбавленной соляной кислотой, образующейся на различных стадиях процесса.

При медленном охлаждении отходящих газов, содержащих свободный кислород, возможно заметное окисление НС1. Для подавления этой реакции необходимо быстрое охлаждение (закалка) отходящих газов. Его осуществляют вводом в отходящие газы распыленной соляной кислоты различной концентрации (разбавленной или продуктовой) или пропуском отходящих газов через котлы- утилизаторы с охлаждением до 200—250°С. В некоторых случаях закалку отходящих газов осуществляют путем барботажа их через слой соляной кислоты. При этом температура газов становится близкой к температуре точки росы.

Во избежание коррозии поверхностей нагрева из углеродистых сталей температура металла должна быть в пределах от 150 до 300°С [232, 233].

Для повышения эффективности абсорбции НС1 газы перед абсорберами дополнительно охлаждают до температуры, близкой к температуре точки росы (65—80°С), в специальных теплообменниках, орошаемых соляной кислотой.

Концентрация получаемой соляной кислоты зависит от концентраций хлора в отходах и водяных паров в дымовых газах, а также от способа абсорбции хлористого водорода водой. При адиабатической абсорбции (без отвода теплоты растворения хлороводорода в воде) концентрированную соляную кислоту можно получить только при значительном содержании хлористого водорода в газах.

Например, 30%-я кислота образуется в процессе адиабатической абсорбции при содержании хлористого водорода в газе около 80%. Изотермическая абсорбция, происходящая с отводом теплоты растворения хлористого водорода в воде, при соответствующем содержании водяных паров в газах и определенной температуре охлаждающего агента позволяет получить 30%-ю кислоту уже при содержании в газе ~ 15% НС1. Степень регенерации хлора из отходов достигает 95% и более.

За рубежом широко распространены методы огневой переработки хлорорганических отходов с получением соляной кислоты. В них присутствует одна и та же технологическая схема: огневой реактор — закалочная камера — узел абсорбции. При этом аппаратурное оформление процесса в различных установках различается [231]. Огневые реакторы бывают камерного типа в виде аппаратов погружного горения и циклонного типа. Закалочные камеры выполняют совмещенными с огневым реактором или выносными. Узлы абсорбции представлены трубчатыми теплообменниками, скрубберами или колоннами с насадками.

На рис. 6.1 представлена одна из возможных принципиальных технологических схем получения товарной соляной кислоты из хлорорганических отходов с высоким содержанием хлора. Отходы с помощью горелочного устройства 1 вводят в огневой реактор 2. Если отходы негорючие, в реакторе сжигают дополнительное топливо. Отходящие газы подвергают закалке в закалочной камере 3 путем распыливания в ней разбавленной соляной кислоты. Охлажденные газы поступают в систему абсорбции, состоящую из двух изотермических пленочных абсорберов 4 и 5, представляющих собой графитовые трубчатые теплообменники. Абсорберы включены последовательно по ходу газов. Во второй по ходу абсорбер 5 из санитарного абсорбера 8 подают разбавленную соляную кислоту, которая в трубчатке движется противотоком к газам. Из абсорбера 5 кислота поступает в абсорбер 4. Оба абсорбера охлаждаются водой. В них происходят конденсация влаги из дымовых газов и поглощение стекающей жидкостью хлористого водорода из газовой фазы. Из первой ступени абсорбции выходит продуктовая 30%-я соляная кислота.

После системы абсорбции газы направляются в двухступенчатый санитарный абсорбер 8. В нижней насадочной ступени, орошаемой разбавленной соляной кислотой, осуществляется очистка газов от НС1. Часть рециркулирующей кислоты из емкости 12 насосом 11 подается в закалочную камеру 3 и на орошение абсорбера второй ступени изотермической абсорбции. Система рециркуляции

Схема установки получения соляной кислоты из хлорорганических отходов

Рис. 6.1. Схема установки получения соляной кислоты из хлорорганических отходов:

1 — горелка для отходов; 2 — огневой реактор; 3 — закалочная камера; 4, 5 — изотермические абсорберы; б — насос; 7 — емкость с раствором NaOH; 8 — двухступенчатый абсорбер; 9 — дымосос; 10 — дымовая труба; 11 — насос; 12 — емкость с разбавленной соляной кислотой; 13 — продуктовая емкость; Т — топливо; В —

воздух

кислоты в санитарном абсорбере пополняется водой. Нижняя ступень санитарного абсорбера по существу является адиабатическим аппаратом, в котором проходит третья ступень абсорбции НС1. В верхней насадочной ступени санитарного абсорбера, орошаемой рециркулирующим 5%-м раствором NaOH, происходит дальнейшая очистка газов от НС1. Одновременно газы очищаются от элементного хлора.

При переработке хлорорганических отходов с пониженным содержанием хлора, когда концентрация НС1 в дымовых газах ниже 10%, образуется кислота с концентрацией НС1 ниже азеотропной (15—20%). Если указанная концентрация не удовлетворяет потребителя, технологическую схему дополняют узлом концентрации. Полученную кислоту смешивают с концентрированным раствором СаС12 или с серной кислотой. Это повышает парциальное давление НС1 над смесью. Затем смесь направляют в десорбер — насадочную отпарную колонку с графитовым кипятильником. При отпарке смеси из десорбера выходят пары, содержащие до 60% НС1, которые направляются в охлаждаемый водой поверхностный конденсатор, где образуется кислота концентрацией до 35%. Она отличается высокой чистотой и удовлетворяет повышенным требованиям к содержанию примесей. Это не всегда достигается при прямой конденсации кислоты из дымовых газов, в которых могут содержаться частицы сажи, футеровки и т.п.

Концентрированная соляная кислота может быть использована для получения сухого газообразного НС1. Для этого технологическую схему дополняют узлом удаления влаги из кислоты. При подаче в отпарную колонну концентрированной соляной кислоты из нижней части отводится 21%-я азеотропная кислота, которая возвращается в систему абсорбции. Пары из отпарной колонны, содержащие 75—80% НС1, поступают в поверхностный конденсатор с водяным охлаждением. Здесь часть паров конденсируется с образованием 35-40%-й кислоты, которая возвращается в отпарную колонну, а оставшаяся паровая фаза, содержащая 99% НС1, подвергается дальнейшей осушке в рассольных холодильниках. После этого сухой хлористый водород компримируют и отправляют потребителям.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы