Свежий сорбент (бруситовая суспензия или отработанное известковое молоко) по трубопроводам поступает в аппарат с перемешивающим устройством, откуда центробежными насосами подается на орошение скруббера нулевой ступени через разбрызгивающие устройства.
1.3.1 Нейтрализация хлористого водорода бруситовой суспензией
При прохождении газов через скруббер нулевой ступени происходит практически полное поглощение хлористого водорода и частичное, в пределах от 25 до 30 %, поглощение хлора за счет химического взаимодействия с орошающим сорбентом, по реакциям:
Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O (1.6)
2Mg(OH)2+2Cl2=MgCl2+Mg(ClO)2+2H2O (1.7)
Образующиеся соли магния, в виде растворов, вместе с орошающим сорбентом стекают в нижнюю часть скруббера нулевой ступени, откуда по сточной трубе направляются в работающий на орошение аппарат с перемешивающим устройством. Из последнего сорбент центробежным насосом вновь подается на орошение скруббера.
По мере поглощения хлора и хлористого водорода бруситовой суспензией происходит снижение массовой концентрации гидроокиси магния и повышение массовой концентрации хлорида и гипохлорита магния. Циркуляция бруситовой суспензии на нулевой ступени очистки осуществляется до значения рН среды 4-5. В этих условиях массовая концентрация гипохлорита магния в хлормагниевом щелоке близка к нулю вследствие протекания следующих реакций:
Mg(ClO)2=MgCl2+О2(1.8)
Mg(ClO)2+4HCl=MgCl2+2Cl2+2H2O (1.9)
Образование вторичного хлора в скруббере нулевой ступени происходит в незначительных количествах, ввиду низкой степени поглощения первичного хлора бруситовой суспензией, и последующего разложения гипохлорита магния по реакции (1.9).
При достижении вышеуказанных условий отработанный сорбент подвергается контрольному доразложению гипохлорита магния для чего производится перевод орошения на резервный аппарат с перемешивающим устройством, предварительно заполненный бруситовой суспензией.
1.3.2 Нейтрализация хлористого водорода отработанным известковым молоком
В случае использовании в качестве сорбента отработанного известкового молока при прохождении топочных газов через скруббер нулевой ступени происходит разложение гипохлорита кальция с использованием тепла топочных газов, практически полное поглощение хлористого водорода, а также незначительная нейтрализация хлора гидроокисью кальция. Причем процесс нейтрализации хлористого водорода гипохлоритом кальция сопровождается выделением в скруббере вторичного хлора.
При использовании в качестве сорбента отработанного известкового молока в скруббере нулевой ступени протекают следующие реакции:
Ca(ClO)2=CaCl2+O2(1.10)
Ca(ClO)2+4HCl=CaCl2+2Cl2+2H2O (1.11)
Ca(OH)2+2HCl= CaCl2+2H2O (1.12)
2Ca(OH)2+2Cl2= CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O (1.13)
Образующиеся соли кальция, в виде растворов, вместе с орошающим сорбентом стекают в нижнюю часть скруббера нулевой ступени, откуда по сточной трубе направляются в работающий на орошение аппарат с перемешивающим устройством. Из последнего сорбент центробежным насосом вновь подается на орошение скруббера.
По мере поглощения хлора и хлористого водорода орошающим сорбентом происходит снижение концентрации гидроокиси и гипохлорита кальция. Циркуляция отработанного известкового молока продолжается до значения массовой концентрации гидроксида кальция в растворе в пределах от 0 до 4 г/дм3 в перерасчете на СаО. В этих условия массовая концентрация гипохлорита кальция в растворе не превышает 6 г/дм3.
После достижения вышеуказанных условий отработанный сорбент подвергается контрольному доразложению гипохлорита кальция, для чего производится перевод орошения на резервный аппарат с перемешивающим устройством, предварительно заполненный отработанным известковым молоком.
Из верхней части скруббера нулевой ступени топочные газы поступают в верхнюю часть брызгоуловителя нулевой ступени. Брызгоуловитель имеет цилиндрическую форму, ввод газов выполнен тангенциальным, благодаря чему газы внутри корпуса получают вращательное движение. Вследствие центробежной силы, возникающей в результате вращения, капельки сорбента отбрасываются к стенкам корпуса и, теряя за счет трения о них скорость движения, стекают в нижнюю часть брызгоуловителя, откуда по трубопроводу отводятся в работающий на орошение аппарат с перемешивающим устройством.
Выйдя через центральную трубу брызгоуловителя, газы по газоходу, направляются в общий для трех систем коллектор, куда также направляется фиксированное количество сантехнических газов (избыточное для сантехнической системы). Из общего коллектора смешанные газы направляются на более тонкую двухступенчатую очистку от хлора и хлористого водорода известковым молоком.
1.4 Контрольное доразложение гипохлорита магния или кальция
Отработанный сорбент содержит остаточное количество активного хлора, что недопустимо для дальнейшего использования сорбента, поэтому он подвергается контрольному доразложению.
Контрольное доразложение допускается проводить с использованием нижеперечисленных реагентов, при этом могут протекать следующие реакции:
1.4.1 С помощью раствора гидросульфида натрия массовой концентрацией 40-60 г/дм3 NaHS (расход: 0,4 кг NaHS на 1 кг Mg(ClO)2 или Ca(ClO)2):
5Mg(ClO)2+4NaHS=5MgCl2+2Na2SO4+2S+2H2O (1.14)
5Ca(ClO)2+4NaHS=5CaCl2+2Na2SO4+2S+2H2O (1.15)
1.4.2 С помощью раствора сульфида натрия массовой концентрацией 95-101 г/дм3 Na2S (расход: 0,6 кг Na2S на 1 кг Mg(ClO)2 или Ca(ClO)2):
5Mg(ClO)2+4Na2S+H2O=3MgCl2+4NaCl+MgSO4+3S+Mg(OH)2 (1.16)
5Ca(ClO)2+4Na2S+H2O=3CaCl2+4NaCl+CaSO4+3S+Ca(OH)2 (1.17)
Контрольное доразложение ведется до полного разложения гипохлорита магния или гипохлорита кальция. Остаточное содержание NaHS (Na2S) после контрольного доразложения не должно превышать 0,5 г/дм3. При более высокой массовой концентрации содержание NaHS (Na2S) происходит загрязнение готового продукта примесями, а в случае вывода отработанных щелоков в кислотную канализацию может произойти выделение в атмосферу сероводорода, при неполном доразложении гипохлорита магния или гипохлорита кальция – выделение в атмосферу хлора, в результате протекания следующих реакций:
NaHS+HCl=H2S+NaCl (1.18)
Na2S+2HCl=H2S+2NaCl (1.19)
Ca(ClO)2+4HCl=CaCl2+2Cl2+2H2O (1.20)
Mg(ClO)2+4HCl=MgCl2+2Cl2+2H2O (1.21)
После контрольного доразложения готовый щелок, в зависимости от потребностей комбината, может быть направлен:
- на узел осветления хлормагниевых щелоков - в случае использования в качестве исходного сорбента бруситовой суспензии;
- на узел осветления растворов хлористого кальция - в случае использования в качестве исходного сорбента отработанного известкового молока (гипохлоритных пульп);
- при отсутствии потребности на товарные растворы хлористого кальция, а также в период пуско-наладочных работ – в кислотную канализацию.
1.5 Двухступенчатая очистка отходящих газов известковым молоком
После обработки топочных газов в скруббере нулевой ступени отходящие газы в своем составе содержат значительное количество хлора и остаточное количество хлористого водорода, концентрация которых превышает допустимые санитарные нормы. Поэтому эти газы перед выбросом в атмосферу подвергают двухступенчатой очистке от вредностей в скрубберных системах, орошаемых известковым молоком.
Каждая ступень очистки включает полый скруббер, брызгоуловитель, аппарат с перемешивающим устройством и центробежные насосы. Отходящие газы непрерывно подаются в нижнюю часть скруббера первой ступени и выводятся из верхней его части, затем вводятся в верхнюю часть брызгоуловителя и выходят из его нижней части, после чего аналогичным образом последовательно проходят скруббер второй ступени и брызгоуловитель.
Свежее известковое молоко из сети поступает в аппараты с перемешивающими устройствами, откуда насосами подается на орошение скрубберов через разбрызгивающие устройства.
Уловленное в брызгоуловителях известковое молоко через гидрозатворы непрерывно стекает в аппараты с перемешивающими устройствами.
Процесс поглощение хлора и хлористого водорода протекает по реакциям (1.13) и (1.12) соответственно.
По мере поглощение хлора и хлористого водорода известковым молоком происходит постепенное снижение в нем концентрации гидроокиси кальция с увеличением солей кальция. Поэтому отработанное известковое молоко заменяют свежим.
При несвоевременной замене известкового молока (массовая концентрация СаО менее 20 г/дм3) в скруббере могут протекать следующие реакции:
Cl2+H2O=HClO+HCl (1.22)
Ca(ClO)2+4HCl=CaCl2+2Cl2+2H2O (1.23)
2Ca(ClO)2+2CO2=2CaCO3+2Cl2+O2 (1.24),
что приводит к значительному снижению степени очистки газов от хлора и увеличивает его выброс в атмосферу.
Снижение степени улавливания хлора также происходит при снижении объемного расхода известкового молока, проходящего через 1 квадратный метр площади сечения скруббера, ниже 40 м3/час, т.е. при снижении плотности орошения, из-за ухудшения работы циркуляционных насосов или забивания разбрызгивающих устройств и коммуникаций, а также в случае одновременной замены известкового молока на свежее в нескольких скрубберах одной системы. Оборудование и коммуникации следует поддерживать в состоянии, обеспечивающем их проектные характеристики, и не допускать совпадения по времени замены известкового молока в нескольких скрубберах одной системы.