4.4 Очищення газів від галогенів і їх сполук

Очищення від сполук фтору. Концентрація фтористих сполук у відхідних газах промислових підприємств коливається в широких межах. Наприклад, у виробництві добрив вона складає 30–200 мг/м³, а при отриманні алюмінію може досягати 200 г/м³. Прийоми абсорбційного очищення дозволяють знижувати концентрацію сполук фтору у відхідних газах в кращому разі до 10–50 мг/м³. Конкурентне і глибше очищення можуть забезпечувати хемо­сорб­ційні і іонообмінні методи.

Найдоступнішими твердими хемосорбентами фториду водню є вапняк, алюмогелі, нефелінові сієніти, фторид натрію. Апаратурне оформлення процесів хемосорбційного очищення відхідних газів від фтористих сполук характеризується відносною простотою (рис. 4.5).

Результатом реакції, здійснюваної при підвищених темпе­ратурах (>350°С) і часі контакту 7,6 с, є створення на поверхні шматків вапняку (6-40 мм) фториду кальцію у вигляді рихлої оболонки. Насичений поглинач піддають грохотінню на ситі з розміром отворів 3,3 мм. Бідний фторидом кальцію надрешітний продукт грохотіння (20-40% CaF₂) знов використовують для вилучення з газу HF, багатий підрешітний продукт (80-95% CaF₂) є товарний флюорит.

Обробка газу з концентрацією HF 0,58% (об.) у вказаних умовах забезпечує 95% ефективність його видалення: залишковий вміст HF складає 0,028% (об.).

Використання ряду іонообмінних матеріалів забезпечує тонше очищення. Зокрема, дослідно-промислові випробування фільтру, заповненого аніонітом АВ-17Х8, показали можливість досягнення в газах залишкових концентрацій фтору 0,5–1,3 мг/м³ при висоті шару іоніту 130–150 мм і лінійній швидкості газу, що містить 32 мг/м³ фтору, 0,32 м/с.

Рисунок 4.5 – Схема установки для хемосорбції фториду водню вапном

1 – бункер; 2 – корпус контактного апарату; 3 – газорозпо­дільчий пристрій 4 – пневматичний ежектор.

Сорбційна здатність іонообмінних волокнистих матеріалів щодо HF може досягати 12 мг-екв на 1 г сухого сорбенту. Регенерація іонітів проводиться лужними розчинами (NaOH, NH₄OH). Для поглинання тетрафториду кремнію використовують біфторид натрію.

Очищення від хлору і хлориду водню. Газоподібний хлор добре поглинається такими твердими органічними сполуками, як лігнін і лігносульфонат кальцію, що представляють собою великотоннажні відходи процесів хімічної переробки деревини і іншої рослинної сировини. Проте ефективнішим є використання цих поглиначів у вигляді водних розчинів і пульп.

Як тверді поглиначі хлориду водню з відхідних газів промисловості можуть бути використані хлороксид заліза і хлорид закисної міді в суміші з оксидом магнію, сульфати і фосфати міді, свинцю, кадмію, які утворюють комплекси з двома молекулами НС1, а також деякі органічні полімерні матеріали, цеоліти і ряд промислових відходів. Переважна більшість цих поглиначів можуть бути використані для обробки низькоконцентрованих за НС1 газів (до 1% (об.)) в широкому інтервалі їх температур.

З промислових відходів можуть бути використані різноманітні тверді речовини лужної природи, зокрема доменні і сталеплавильні шлаки, продукти лужної обробки бокситів, попелу від спалювання міського сміття, оксид алюмінію, деякі глини. Процеси очищення з використанням таких хемосорбентів можуть бути проведені в інтервалі температур 200-500°С в реакторах киплячого шару або шляхом інжектування в газовий потік перерахованих агентів у вигляді частинок від 1 до 2000 мкм. Доза поглинача складає 20-40 г/м³, час контакту – 0,2-5,0 с при швидкості газу – 2-30 м/с.

Поглинальна маса для очищення відхідних газів від НС1 і інших кислих компонентів може бути приготована на основі уловленого у виробництвах чавуну і сталі пилу, який містить оксид заліза (Fe₂О₃) і оксиди лужних і лужно-земельних металів, до якого додають гашене або негашене вапно, лимоніт і солі важких металів. Перераховані компоненти змішують і використовують у вигляді гранул, розміщуючи їх в реакторі на шарі деревної тирси або зернистого матеріалу у вигляді обпаленої глини або зволоженого розчином гідроксиду натрію перлиту.

Для видалення НС1 з відхідних газів, можливо викори­стовувати також порошок негашеного вапна. Контакт його з газами здійснюють в реакторі киплячого шару або безпосередньо в газоході. Відокремлений від газу поглинач після регенерації можна повертати в процес. Разом з негашеним вапном в подібних процесах можуть бути використані карбонат кальцію або оксид магнію.

З відхідних газів спалювання хлорвмісних органічних відходів у присутності кисню НС1 ефективно вилучається при 250-300°С гранульованим поглиначем, який містить оксид магнію і хлорид закисної міді. В процесі сорбції відбувається перетворення CuCl в CuCl₂. Шляхом обробки насиченого поглинача при 100-500°С киснем, метаном, аліфатичними вуглеводнями, парами бензолу, етиленом, деякими хлорорганічними сполуками, а також сировин­ними матеріалами і проміжними продуктами для синтезу останніх з нього може бути відновлений хлор.

Одночасне селективне вилучення НС1 і SО₂ з відхідних газів можна забезпечити шляхом їх контакту під тиском при темпе­ратурах від -10 до 100°С з полімером гліцеділпіперазіном. Наси­чений поглинач можна регенерувати простим зниженням тиску в реакторі.

Дешевими, доступними і ефективними поглиначами НС1, що міститься у відхідних газах є деякі природні цеоліти. Вони, зокрема кліноптилолітвміщуючі породи, можуть бути використані безпосе­редньо у вигляді зерен певних розмірів або після попередньої обробки, наприклад шляхом амонізації (для видалення з цеоліту всіх обмінних іонів металів і збільшення поглинальної ємкості) і дії кислотою (для поліпшення кислотостійкості шляхом збільшення відношення SiО₂/А1₂О₃). З метою отримання гранульованих поглиначів порошкоподібні матеріали після такої обробки доцільно змішувати з 3-8% алюмосилікатної керамічної зв'язки (глини) з подальшим формуванням отриманої маси. Слід зазначити, що сухий НС1 інертний до цеолітів, а повна десорбція поглиненого НС1 відбувається лише при температурах біля 350°С.

Певною поглинальною здатністю до НС1 володіють активне вугілля, силікагелі, аніоніти. Проте багато традиційних адсорбентів, наприклад, активне вугілля, характеризуються низькою активністю до НС1 при його малому вмісті в газах, що підлягають очищенню. Крім того, мікропористі поглиначі мають погану селективність щодо НС1 в процесах знешкодження складних за складом реальних відхідних газів.

Основною перевагою перерахованих сухих прийомів санітар­ного очищення відхідних газів від НС1 є можливість реалізації відповідних процесів при підвищених температурах (>100°С). Разом з тим істотні витрати на регенерацію насичених поглиначів, висока вартість і дефіцитність деяких з них і ряд інших чинників перешкоджають практичній реалізації твердофазних прийомів газоочищення.

Очищення від йоду і йодиду водню. Для поглинання йоду з газів може бути використане вологе активне вугілля КАД, поглинальна здатність якого при температурах до 45°С залежить від концентрації йоду в газах, що очищаються і може досягати 120 г йоду на 1 дм³ адсорбенту. Насичений поглинач регенерують шляхом десорбції з нього йоду. Можливим, але дорожчим прийомом уловлювання йоду з газів є використання іонообмінних матеріалів, зокрема аніоніту АВ-17.