4. Очищення сірчистого газу від пилу

Сірчисті гази, отримані при випаленні колчедану, а також гази кольорової металургії містять значну кількість огаркового пилу. Так, газ, що виходить з печей пилоподібного обжигу, містить до 100 г/м³ пилу, з печей КШ — до 300 г/м³ та більше. Такий газ засмічує газоходи і апаратуру, при цьому зростає гідравлічний опір потоку газу і збільшується витрата електроенергії на простягання його через систему. Крім того, потрапляючи в продукційну кислоту, пил погіршує її якість.

Очищення від пилу сірчистого газу, використовуваного для отримання сірчаної кислоти нітрозним методом, виробляється двома методами: механічним і електричним. При здобутті сірчаної кислоти контактним методом здійснюється додаткова очищення газу від пилу. При цьому в промивному відділенні з пічного газу витягують селен і телур.

Механічне очищення. Осадження пилу механічним способом засноване на дії сили тяжіння і застосовується в системах малої продуктивності. У сучасних високопродуктивних сірчанокислих системах застосовується інерційний спосіб очищення, заснований на тому, що при різкому змінені напрями руху газу зменшується його швидкість і з нього випадають найбільш крупні частки пилу. До таких апаратів відносяться казани-утилізатори.

Для грубого очищення газу застосовуються апарати, засновані на дії відцентрової сили, - циклони або мульциклони.

Електричне очищення. Електрофільтри, вживані для очищення газу, бувають трубчасті і пластинчасті. Газ пропускають між двома електродами, з яких один заряджений позитивно і називається осаджувальним. Осаджувальні електроди заземляють. Інший заряджений негативно називається коронуючим електродом. Електрофільтр працює під постійним струмом високої напруги 60—80 тис. Вт.

При подачі струму між електродами утворюється електричне поле. При цьому довкола коронуючого електрода утворюється блідо-голубе свічення, зване короною, з інтенсивною іонізацією газу що проходить. Позитивно заряджені іони спрямовуються до коронуючого електроду і нейтралізуються. При цьому частки пилу або рідини, зважені в газі, набувають відповідного заряду, притягуються до осаджувального електроду і, віддаючи заряд, осідають на його поверхні. Газ, надійшовший на очищення, знаходиться в електричному полі протягом 8 — 10 с, швидкість його руху в електрофільтрі 0,7—1,2 м/с.

Для тонкого очищення пічних газів застосовують сухі електрофільтри типа ОГ-3-20 (огарковий: горизонтальний, трипільний, з поверхнею осаджувальних електродів, рівною 20 м²), забезпечені пристроєм для механічного струшування електродів. Міра очищення в таких електрофільтрах досягає 99,9%. Температура газу на вході в електрофільтр має бути не вище 476 °С щоб уникнути деформації осаджувальних електродів. Температура газу на виході з електрофільтру 300—400 °С. Нижня межа температури для огаркових електрофільтрів — близько 275 °С. При нижчій температурі в результаті взаємодії пари води з SО₃, завжди присутніх в обпалювальних газах, утворюється кислотний туман і можлива корозія сталевих деталей електрофільтрів.

Газ, що виходить з гарячих електрофільтрів, містить до 0,05 - 0,1 г/м³ огаркового пилу, який при подачі газу в контактний апарат може забивати шари каталізатору. Окрім того, при випаленні колчедану в газ переходять ті, що містяться в нім домішки миш'яку і селену у вигляді пари As₂O₃ і SeО₂, отруйних каталізаторів окислення SО₂ (особливо As₂O₃). Очищення від цих домішок проводять в промивному відділенні.

Очищення газу від домішок

Обпалювальний газ, що містить залишки огаркового пилу, пари As₂O₃ і SeО₂, після гарячих електрофільтрів при температурі близько 400 °С поступає в промивне відділення. Тут при зіткненні із зрошувальною сірчаною кислотою, температура котрої близько 70 °С, він охолоджується. У промивному відділенні перша промивна башта зазвичай зрошується 65%-ною H₂SO₄. При пониженні температури обпалювального газу, який завжди містить невеликі кількості SO₃ і Н₂O, в промивних баштах утворюється мелкодісперсний сірчанокислотний туман. При цьому пари оксидів As₂O₃ і SeО, що знаходяться в газі, конденсується на частинках туману і на краплях сірчаної кислоти. При пониженні температури As₂O₃ з пароподібного стану переходить в твердий, перетворюючись на найдрібніші тверді частинки. Частина з них розчиняється в зрошувальній сірчаній кислоті, причому концентрація As₂O₃ досягає 1 мас. %. При подальшому охолоджуванні кислоти частина миш'яку випадає в осад, накопичуючись в кіслотопроводах, на стінках збірок і в самих холодильниках.

Двооксид селену добре розчиняється в краплях туману сірчаної кислоти і в промивній кислоті.

Остаточне очищення газу від туману сірчаної кислоти, миш'яку і селену відбувається в мокрих електрофільтрах. У промислових умовах здійснюється двоступінчате очищення. У кожному рівні є два паралельно ввімкнені електрофільтри, що працюють при високій напрузі до 70 тис. Вт. Газ, що поступає на очищення, має бути зволожений, аби виключити пробій між осаджувальним та коронуючим електродами. Тому після першого рівня електрофільтрів газ поступає в зволожувальну башту, а потім на другий рівень. Газ, що виходить з останньої пари мокрих електрофільтрів, практично очищений від шкідливих домішок (окрім водяної пари) і далі подається на осушення.

Для промивання газу може також застосовуватися апарат Свенко. Нижня — порожниста — частина апарату зрошується сірчаною кислотою за допомогою розпилювачів верхня частина апарата має тарілки барботажного типа з отворами для проходу газу, розташованими в шаховому порядку. Над кожним отвором знаходиться відбійник бризок сірчаної кислоти. Обпалювальний газ з печей, минувши гарячі електрофільтри, поступає в нижню частину апарату, де відбувається відмивання газу від огаркового пилу зрошуванням сірчаною кислотою. Промивна кислота розбризкується в об'ємі апарату за допомогою розпилювачів. Очищений від пилу газ поступає у верхню частину апарату Свенко. Проходячи через отвори барботажних тарілок, газ зустрічається з промивною кислотою, що стікає з відбійників у вигляді бризок та піни, що створює розвинену поверхню зіткнення між зрошувальною рідиною і газом. Такі умови забезпечують інтенсивне очищення газу від шкідливих домішок.

Апаратура очисного відділення

Перша промивна башта — порожниста сталева башта, викладена зсередини листовим свинцем або поліізобутиленом для захисту від корозії і потім футерована кислототривким матеріалом. Зрошувальна кислота подається насосом в колектори і через розпилювачі рівномірно розподіляється по перетину башти. Число розпилювачів від 12 до 20 шт. У нижню частину башти через отвір, що звужується, поступає газ.

У промивній башті пічний газ охолоджується від 350—400 до 80—90 °С.

Друга промивна башта виконана із сталі, корпус якої викладений кислототривким матеріалом. На відміну від першої, друга башта забезпечена насадкою з керамічних кілець для збільшення поверхні зіткнення газу із зрошуваною кислотою. Аби зменшити гідравлічний опір потоку газу, насадки мають в своєму розпорядженні правильні ряди: знизу укладаються крупні кільця розміром 150X150; 120X120 і 80X80 мм, зверху — дрібніші 50X50 мм. Зрошування башти виробляється за допомогою турбіни або зрошувача іншого типа. Щільність зрошування промивних башт сірчаною кислотою складає 15—18 м³/год на 1 м² перетину башти.

Очищення газу від пари води ведуть в сушильній башті. Сушильна башта виконується із сталі і футерується кислототривкою керамікою на кислототривкому цементі. Для розосередження зрошується 93—94%-ной H₂SO₄, у верхній частині башти є горизонтальна розподільна плита. Для уловлення бризок кислоти, що відносяться газом, що виходить з сушильної башти, встановлюють порожнисту башту, що виконує роль бризгоуловлювача. Уловлювана в ньому кислота стікає в збірку сушильної башти. Сушильна башта так само, як і друга промивна башта, заповнена насадкою.

Для зрошування башт сірчаною кислотою застосовують центробіжні і вертикальні погружні насоси відцентрового типа. Для створення натиску і подачі газу в системі після бризгоуловлювача сушильної кислоти встановлюють одноступінчаті турбонагнітачі продуктивністю до 180 тис. м³/год і напором — 27,5 кПа. Всі апарати до турбогазодувки знаходяться під розрідженням, контактне відділення і подальша апаратура — під тиском.

Розбавлення газу, отриманого з печей КШ при спалюванні колчедану або сірки, повітрям від 12—14 до 8—9 об'єм і. % SO₂ виробляється перед сушильною баштою з метою осушення додаткового повітря від вологи.

У баштах промивного відділення відбувається поглинання SeО₂ з обпалювального газу сірчаною кислотою з одночасним востановленням SeО₂ до Se по рівнянню:

SeО₂ + 2SO₂ + 2Н₂O = Se + 2Н₂SO₄

При цьому металевий селен осідає разом з частками огаркового пилу з промивної кислоти у відстійниках, збірках і холодильниках у вигляді бідних селенових шламів, що містять близько 5 мас. % Se. Багатий селеновий шлам частково осідає на електродах в мокрих електрофільтрах при конденсації сірчанокислотного туману. Для повного виділення Se з конденсату останній направляють у відстійники, де відбувається осадження багатого селенового шламу. Переробку селенових шламів полягає у фільтруванні, нейтралізації відфільтрованого осаду розчином соди, промивши його водою та фільтрації. Після сушки нейтралізованого селену в барабані, що обертається, селен упаковують і відправляють на подальшу переробку. На 1 т колчедану отримують віт 10 до 50 г металевого селену

Питання для самоконтролю

1. Які продукти утворюють ся при випалі колчедану?

2. Від чого залежить швидкість випалу колчедану?

3. Яка сірковміщуюча сировина використовується для одержання сірчаного газу?

4. Які печи використовують для пилеподібного випалення?

5. У чому полягає суть електричного очищення потоку, що містить сірчаний газ?

6. Яка апаратура застосовується у очисному відділенні?