005829 Настоящее изобретение относится к способу ... ртути в газах, таких, как ...

005829
Настоящее изобретение относится к способу практически полного устранения остаточных следов
ртути в газах, таких, как обжиговые газы, содержащие SO2, которые предварительно обрабатывают в
хлоридном скруббере для удаления элементарной Hg.
В большинстве стран существуют крайне жесткие требования в отношении выбросов ртути из промышленных процессов. Одним из источников наибольшего промышленного выброса ртути в окружающую среду являются газы, которые содержат элементарную ртуть, поэтому за последние двадцать пять
лет было предложено много новых способов очистки газов для удаления из таких газов элементарной
ртути. Однако большинство из этих предложенных способов очистки газов, в особенности тех, которые
наиболее эффективны, характеризуется чрезмерной технической сложностью, а для возможности достижения удовлетворительного результата при их осуществлении требуется применение дорогостоящего
специального оборудования или необычных реагентов и добавок.
Одним из немногих способов, которые нашли широкое применение на практике, которые также относятся к самым эффективным способам и, следовательно, доминируют на рынке по меньшей мере в
том, что касается их применения в области металлургии, является так называемый "способ BolidenNorzink", также известный как "хлоридный способ". Этот способ, разнообразные варианты которого более подробно описаны в US 3849537, US 4233274 и US 4640751, а недавний современный вариант - в WO
98/53900, осуществляют в промывочной установке, которая включает отдельную абсорбционную башню,
в которой через форсунки над насадочной массой распыляют промывочный раствор, который, в дополнение к содержащемуся в нем хлориду ртути(II), обычно включает также весь диоксид серы, экстрагированный из газа, и экстрагированную и выделенную ртуть в форме твердого хлорида ртути(I) (каломель,
Hg2Cl2), после чего раствор собирают в основании башни. Пары ртути, т.е элементарная ртуть, Hg0, под
воздействием находящегося в промывочном растворе хлорида ртути(II) в абсорбционной башне быстро и
эффективно окисляется с образованием твердого хлорида ртути(I). Отходящий из абсорбционной башни
промывочный раствор направляют на принудительную циркуляцию в по существу замкнутой системе.
Газ, который уже очищен от элементарной Hg в хлоридной промывочной установке, обычно далее
можно направлять, например в процесс получения серной кислоты или сбрасывать в атмосферу в тех
случаях, когда газ не содержит SO2, вследствие чего этот газ удовлетворяет современным экологическим
требованиям, исключая необходимость в дополнительном снижении содержания Hg в газе. Однако в
особых случаях возникает потребность в практически полном устранении остаточных следов Hg в газе.
Так, например, с целью, если это возможно, обеспечить полное устранение следов Hg (Hg0) в газе в
US 4233274 предлагается применение дополнительной стадии хлоридной промывки с достижением существенно меньшего количества Hg2Cl2 в сравнении с концентрацией в основном скруббере для устранения в газе остаточной элементарной ртути. Однако с применением дополнительной стадии хлоридной
промывки такого полного устранения остаточных следов Hg в газе не достигают, и несмотря на осуществление двойной стадии хлоридной промывки, остаточное количество Hg, хотя и уменьшенное, все еще
сохраняется.
Таким образом, удовлетворение упомянутым требованиям сопряжено с затруднениями как технологического, так и экономического характера, поскольку следы Hg, имеющиеся в газе, варьируются, как
было установлено, в зависимости от химической и физической природы, поэтому при проведении таких
последующих обработок улавливание достаточного количества несущих Hg компонентов сопряжено, как
было установлено, с затруднениями технологического порядка. Следовательно, газ, отходящий из хлоридного скруббера, кроме остаточных следов элементарной Hg, может содержать следы Hg в форме материальных частиц, включающих соединения Hg, уносимые со стадии промывки. Они содержатся в газе
во взвешенном состоянии, например частицы вновь образующегося тумана Hg2Cl2, и уносимые жидкие
капли промывочной жидкости, включающей HgCl2 и выходящей из хлоридного скруббера, а также пары
HgCl2.
Во многих вариантах применяют фильтры для очистки газов от содержащейся в небольших количествах элементарной Hg, но они не в состоянии устранить те следы Hg разного физического и химического типа, о которых речь шла выше. Существуют, например, угольные фильтры разных типов, например
такие, как описанные в DE-B 2150592, но им свойственны некоторые недостатки вследствие нежелательной конденсации воды, и селеновые фильтры, которые описаны в US 3786619, причем фильтры обоих
типов эффективны при небольших количествах газообразной элементарной Hg, но не столь хороши для
других несущих Hg компонентов. То же самое можно сказать о способах, которые были запатентованы
фирмой Dowa Mining и которые основаны на использовании, например, серы и сульфидов, в особенности активированных сульфидов металлов, которые описаны в US 4206183, и о паре последующих патентов Японии, которые относятся, в частности, к применению сульфидов металлов разных типов, синтетического и природного (такого, как свинцово-сернистая руда). Эти способы и средства не могут быть использованы с повышенной эффективностью для устранения таких следов Hg, которые могут быть обнаружены в газах, обработанных в хлоридном скруббере.
В настоящее время разработан способ (который весьма изящен с технической точки зрения и также
лишен препятствий для осуществления с экономической точки зрения) достижения столь необходимого
практически полного удаления всех тех содержащих ртуть компонентов, которые находятся в газе, отхо-1-
005829
дящем из хлоридного скруббера, применение которого позволяет удалить по существу все следы Hg.
Этого добиваются согласно способу в соответствии с изобретением осуществлением стадий, указанных в
формуле изобретения.
В соответствии с изобретением газ вводят в скрубберную установку, в которой его промывают
промывочной жидкостью таким образом, чтобы этой промывочной жидкостью абсорбировать весь содержащийся в газе газообразный HgCl2, и в таких условиях интенсивной турбулентности и, следовательно, тяжелого механического воздействия, чтобы выделить все Hg, HgCl2, Hg2Cl2 и другие соединения Hg,
которые находятся в форме частиц или капель, вызывая их физическое объединение в более крупные
агрегаты или агломераты и обеспечивая в дальнейшем их выделение из газа в существующей или агломерированной форме с последующим удалением из газа.
Скрубберная установка осуществляет, насколько можно понять из того, что сказано выше, две существенные функции: во-первых, перевод газообразных компонентов, содержащих Hg, в растворенное
состояние или абсорбирование каким-либо другим путем под действием промывочной жидкости и, вовторых, механическое объединение компонентов, находящихся в крайней форме частиц, посредством
интенсивного турбелентного воздействия в более крупные агрегаты или агломераты. Благодаря этому
воздействию образуются настолько крупные агрегаты или агломераты частиц, что обеспечиваются возможность их отделения от газовой фазы, в которой в противном случае они находятся во взвешенном
состоянии, и возможность их выделения, сбора и удаления из газа и промывочной жидкости. Скрубберные установки этого типа известны, их применяют, например, при обеспыливании газов, отходящих из
процессов сжигания или других химических или металлургических процессов. Работа таких установок
основана на воздействии крайне интенсивной турбулентности потока поступающего газа благодаря, помимо прочего, средствам повышения скорости газа и замедления.
Осуществление способа в соответствии с изобретением позволяет снизить содержание ртути в газе,
прошедшем обработку в хлоридной промывочной установке, по меньшей мере на одну десятую (one ten
power) ниже уровня 20 мкг/м3.
Далее изобретение более подробно описано со ссылкой на единственный чертеж (фигуру), на котором представлена блок-схема установки для осуществления предлагаемого способа по одному варианту,
в котором обрабатывают содержащий диоксид серы газ, отходящий из обжиговой печи, и в котором газ,
практически свободный от Hg, направляют на получение серной кислоты (надписи на чертеже: газ, к
svavelsyraverk).
Содержащий диоксид серы газ, отходящий из обжиговой печи, охлаждают и очищают осуществлением пары стадий, после чего направляют к обычному мокрому фильтру 1, в котором удаляют большую
часть твердых частиц. Затем газ, в существенной мере свободный от частиц, направляют в хлоридную
промывочную установку 2 такого типа, как уже описанная выше. В хлоридной промывочной установке 2
поглощается большая часть поступающей газообразной Hg (так называемой Hg0), но из нее выходят следы поступающего, состоящего из крайне тонкодисперсных частиц вновь образующегося тумана Hg2Cl2,
паров HgCl2, остаточной Hg и капель, которые газ уносит из абсорбционного раствора, включающего
растворенное соединение HgCl2 и твердое соединение Hg2Cl2. В дальнейшем газ, уже обработанный в
хлоридном скруббере, направляют в скрубберную установку 3, в которой промывочная жидкость абсорбирует большую часть паров HgCl2, а частицы Hg другого происхождения, относящиеся к частицам других физических и химических типов, отделяют или агломерируют, а затем отделяют. С другой стороны,
вся Hg0 улавливается хуже, и в тех случаях, для которых в настоящем описании проиллюстрировано
применение содержащего диоксид серы газа, может протекать даже противоположная реакция, результатом которой может являться вновь образовавшаяся Hg0, которую из водного раствора выделяют в скруббере 3 благодаря восстанавливающим свойствам диоксида серы. Отводимую часть промывочной жидкости в скруббере 3, которая сравнительно мала и также включает только небольшую долю Hg компонента,
можно без каких-либо проблем направлять на любую из стадий очистки газов в предыдущем хлоридном
скруббере 2. Эта отводимая жидкость может быть компенсирована дополнительным количеством поступающей жидкости.
В тех случаях, когда желательно или необходимо дополнительное удаление остаточных следов Hg,
состоящих, таким образом, по существу из Hg0, такого удаления можно добиться в соответствии с одним
из вариантов выполнения изобретения на последующей стадии, такой, как проиллюстрированная на чертеже (фигуре), подачей газа посредством вентилятора 4 далее к фильтру 5, например к селеновому
фильтру или угольному фильтру, где удаляют последние следы Hg0. Такие фильтры описаны, например,
в US 3786619 для случаев Se в качестве абсорбента или в US 4206183 для случая такого фильтра, в котором в качестве абсорбента применяют серу, синтетические или природные сульфиды.
В обычном случае содержание Hg в газе после обработки в скруббере оказывается достаточно низким для удовлетворения существующих запросов и потребностей и не отвечает требованиям современных законов об охране окружающей среды. Таким образом, вследствие удаления в результате скрубберной обработки неожиданно большого количества Hg в какой-либо дополнительной обработке, например
для удаления всей остаточной элементарной Hg, ни необходимости, ни потребности нет. Однако в дополнение к способу в соответствии с изобретением существует возможность использования относитель-2-
005829
но простого средства для дополнительного удаления столь исключительно малых количеств элементарной Hg, которые способны проходить или образовываться в скруббере. Такой вариант описан выше как
включающий дополнительную стадию, на которой для практически полного удаления Hg0 применяют
фильтр 5. Полное удаление следов Hg возможно потребуется или будет предписано, таким образом, в
будущем с возникновением более жестких требований, предъявляемых к выбросам Hg. Однако дополнительное удаление Hg0 во многих случаях может быть успешно осуществлено даже в скруббере добавлением в промывочную жидкость комплексообразователей, например типа галогенидов или псевдогалогенидов.
Существенное преимущество способа в соответствии с изобретением состоит в том, что для удовлетворения любым требованиям, касающимся удаления Hg, которые возрастут в будущем, возможно
усовершенствование, даже в разной степени, хлоридных скрубберов как нового, так и старого типов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ практически полного устранения остаточных следов ртути в газах, таких как обжиговые
газы, содержащие SO2, которые предварительно обрабатывают хлоридной промывкой для удаления элементарной Hg, отличающийся тем, что газ подвергают турбулентному и механическому воздействию в
механическом скруббере с использованием промывочной жидкости, способной абсорбировать содержащееся в газе газообразное соединение HgCl2, в результате которого происходит физическое объединение
всех Hg, HgCl2, Hg2Cl2 и других соединений Hg, находящихся в форме частиц или капель, в более крупные агрегаты или агломераты, и обеспечивается выделение из газа образующихся таким образом агрегатов или агломератов и имеющихся более крупных частиц и последующие их сбор и удаление.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что промывочная жидкость представляет собой, по существу,
воду или разбавленную водную жидкость.
3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что промывочная жидкость содержит комплексообразователи, такие как галогениды и/или псевдогалогениды.
4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что для абсорбции всей остаточной газообразной элементарной Hg обработанный газ подают к фильтру.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве активного соединения у фильтра предусмотрен
селен.
6. Способ по п.4, отличающийся тем, что в качестве активного соединения у фильтра предусмотрена
сера, сульфиды или другие соединения серы.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что в качестве активного соединения у фильтра предусмотрен
активированный сульфид свинца.
Евразийская патентная организация, ЕАПВ
Россия, 109012, Москва, Малый Черкасский пер., 2/6
-3-