M. N. Musayev sanoat chiqindilarini tozalash texnologiyasi
Download 3.87 Mb. Pdf ko'rish
|
|
к = k0exp (-E /R T ) bu yerda, к — reaksiya tezKgi konstantasi; k0 — predeksponsial ko‘paytma; E — aktivlanish energiyasi; R — gaz doimiyligi; T — absolut harorat. Tenglamadan ko'rinib turibdiki, E ning ko'rsatkichini kamayishi tezlik konstantasining — к ning miqdori oshishiga olib keladi, bu esa o ‘z yo'lida reaksiya tezligining ham ko‘tarilishiga sababchi bo ‘ladi. Katalizatorlaming aktivligi ular ishtirokida qancha mahsulotni qayta ishlanishiga qarab baholanadi, ya’ni birlik vaqt ichida hosil bo‘ladigan hajmga nisbatan m ahsulot miqdoriga, yoki katalizator yuzasiga nisbatan qarab baholanadi, A = % а Л V ’ V ’ s bu yerda, A — katalizator aktivligi, V — hajm, Q — m ahsulot miqdori, S — katalizatoming yuzasi, G n — birlik vaqt ichida hosil bo‘ladigan m ahsulot miqdori. G eterogen katalitik jarayon murakkab ko‘p bosqichli jarayondir. Bunda boshlang‘ich m ahsulot gaz zonasidan katalizator sirtiga, tashqi diffuziya sirtidan ichki qismiga (ichki diffuziya), kimyoviy mahsulot hosil bo ‘lishi, hosil bo ‘lgan mahsulotni ichki qismidan tashqi sirtiga chiqishi (ichki diffuziya) va sirtidan tashqariga chiqishi (tashqi diffuziya) bosqichlariga bo'linadi. Ushbu jarayonlarning h ar birining alohida tezligi bo ‘lib, qaysi biri sekin bo'lsa butun katalitik jarayon tezligi shu bosqich tezligi orqali lim itlanadi (chegaralanadi). Agar ham m a bosqichlar tezligi teng bo‘lsa, katalitik jarayon oraliq oblastda boradi. Gazlarni tozalashda katalizatorlaming tashqi yuzasi reaksiya uchun eng maqbul hisoblanadi, ya’ni katalizator yuzasining g‘ovakligi qancha yuqori bo‘lsa, reaksiya shuncha yaxshi boradi. Shuning uchun katalitik tozalash jarayoni tashqi diffuzion oblastda olib boriladi. 79 www.ziyouz.com kutubxonasi Tozalanadigan gaz tarkibida turli aralashmalaming uchrashi katalitik tozalash jarayoniga salbiy ta ’sir qilishi mumkin. Bunda gaz tarkibidagi boshqa aralashm alar katalizator sirtiga adsorbsiyalanib, jarayonning tezligiga salbiy ta ’sir ko'rsatishi, yoki aktiv markazlami tormozlashi mumkin. Ayrim hollarda aralashmalar jarayonning tezligiga ijobiy ta ’sir ko‘rsatishi ham mumkin. Shuning uchun katalitik tozalash texnologiyasini tashkil qilinayotganda yuqoridagi shartlar albatta inobatga olinishi kerak. Tashqi diffuzion oblastda boradigan jarayon tezligi katalizator donasi yuzasiga kom ponentni ko'chish tezligi orqali aniqlanadi:
Kinetik oblastda boradigan 1-tartibli kimyoviy reaksiya tezligi quyidagicha aniqlanadi: (qaytar reaksiya uchun) • ( 2 ) Qaytmas n — tartibli reaksiya uchun: rA= R c ; (3)
Ichki diffuzion oblastda 1-tartibli katalitik jarayonning tezligini massa berish tenglamasi va diffuziya tenglamasini kombinatsiyalash orqali topiladi:
Silindrik formadagi katalizator donasi uchun: l dGA l „ , . ------------------= --------- F-------------- Г- • С A, y o k i F C H d r
_____ F c h ______ + J _ / 5 ' k - E VCH p r
V > Sharsimon r radiusli katalizator donasi uchun: 80 www.ziyouz.com kutubxonasi bu yerda: V h — katalizator donasi hajmi; к — lm ? katalizator hajmiga nisbatan reaksiya tezligi konstantasi; E='cA l c AG, C a — A -k om p on en tin in g katalizator g'ovagidagi o'rtacha konsentratsiyasi; SAG — katalizator yuzasidagi A komponentining maksimal b o‘lishi mumkin bo‘lgan konsentratsiyasi; SA0 — komponentning boshlang‘ich konsentratsiyasi. Katalitik reaktorlarning qo‘zg‘almas, harakatdagi va «mavhum qaynash» qatlamli katalizatorlar joylashtirilgan turlari boMadi. Ular id eal siljitish yoki id eal a ra la s h tirish p rin s ip id a ishlaydi. Reaktorlarning razmerini aniqlash uchun kinetik hisoblar, ham da material va issiqlik balanslari hisoblanadi. Nazorat uchun savollar:: 1. Gazlami katalitik tozalash jarayoni qanday boradi? 2. Katalizatorlarning aktivligi qanday baholanadi? 3. Geterogen katalitik jarayon nechta bosqichda olib boriladi? 4. Katalizatorlarning zaharlanishi oldini olish uchun qanday choralar ko‘rish lozim? 5. Katalitik reaktorlarning qanday turlari mavjud? www.ziyouz.com kutubxonasi 9-BOB. GAZLARNI TOZALASH VA ZARARSIZLANTIRISH TEXNOLOGIYALARI Oltingugurt angidridli ( S 0 2 tarkibli) chiqindi gazlarni zararsizlantirish usullari S 0 2 gazi sulfat kislota — H2S 0 4, ammoniy sulfat ishlab chiqarishda, qattiq yoqilg‘ini qayta ishlashda, metallurgiya, issiqlik elektr stansiya, kapron, linoleum, ruberoid, penoplast, tekstil, qog‘oz, oziq-ovqat kabi sanoatlarning chiqindi tutun gazlarida uchraydi.
gazi zaharli gazlar turkumiga kirib, uning ta’sirida nafas yo‘llari bo‘g‘ilach, ko‘zni yallig‘lantiradi, yo‘tal tutadi, ko‘zni yoshlantiradi, bosh og‘riydi, nafasni qisadi, bronxlarni quritadi, shu bilan bir q a to rd a m etall uskunalarni korroziyaga u c h ra tad i, qurilish materiallarini yemiradi, qishloq xo‘jalik yerlariga “kislotali yomg‘ir” ko‘rinishida tushib, yaroqsiz holga keltiradi va xalq xo‘jaligiga jiddiy z a r a r k o ‘rsa ta d i.
g a zin in g ruxsat e tilg a n ch eg a ra v iy konsentratsiyasi REChK — 0,5 m g /m 3 ni tashkil etadi. Hozirgi kunda S 0 2 gazlarini zararsizlantirish uchun absorbsion, adsorbsion va katalitik usullar ishlab chiqilgan. H ar bir usulning o ‘ziga yaraslia afzalliklari va kamchiliklari bor. Usullarni qoMlash korxonadagi mavjud imkoniyatlardan kelib chiqqan holda o'matiladi. Endi S 0 2 gazini zararsizlantirish uchun qo ‘llaniladigan usullarni alohida ko‘rib chiqamiz.
C h iq in d i gazlarn i S 0 2 gazidan to zalash uch u n ju d a k o ‘p xemosorbentlar taklif qilingan. Ammo ularning ba’zi birlari ishlatiladi. C h u n k i to z a la n a d ig a n g az h a jm i y u q o ri, S 0 2 g a z in in g konsentratsiyasi esa past, harorati yuqori, chang va aralashmalar miqdori ko‘p bo‘ladi. Bu sabablar absorbent tanlaslida m a’lum bir qiyinchiliklami tug‘diradi. Absorbsiya uchun suv, ishqoriy, ishqoriy- yer metallarning tuzli va suvli eritmalari qo‘llanilishi mumkin. 82 www.ziyouz.com kutubxonasi Suvga absorbsiya. Suv yordamida S 0 2gazi absorbsiya qilinganda quyidagi reaksiya boradi: so 2
+ H 20 - H2S 0 3 S 0 2 gazi suvda yaxshi erimaydi. Jarayonni chuqur olib borish maqsadida absorber hajmi kattalashtiriladi, suv sarfi oshiriladi. Suvga yutilgan S 0 2 gazi 100°C da qizdirilganda qayta ajralib chiqadi. Ushbu usulda energiya sarfi yuqori. Norvegiyada S 0 2 gazini absorbsiya jarayoni yordamida ushlab qolish uchun “ F lakt-H ydro” jarayoni ishlab chiqilgan bo'lib, bunda absorbent sifatida dengiz suvi qo'llaniladi. Dengiz suvi kuchsiz ishqoriy muhitga ega bo'lib, bunda S 0 2 gazining yutilishi o'sib boradi. Bunday qurilmaning sxemasi 9.1-rasmda keltirilgan: 9.1- rasm. Oltingugurt angidridini dengiz suvi yordamida tozalash texnologik sxemasi: 1-elektrofiltr; 2,3-absorberlar; 4 - qizdirgich; 5-reaktor. Tozalashga yuborilgan gaz a w a l tarkibidagi kul zarralaridan 1-elektrofiltrda yoki Venturi skrubberida xalos etiladi. Keyin ushbu gaz absorberga yuboriladi. A bsorber sifatida oddiy skrubberlar ishlatiladi. Skrubberda ajralgan suv havo yordamida ishlov beriladi, bunda suv tarkibidagi sulfitlar havo tarkibidagi kislorod t a ’sirida oksidlanib sulfatga aylanadi. Shundan keyin suvni dengizga qayta tashlash yoki sulfatlami qurilish materiali sifatida cho'ktirib ajratib olish mumkin.
ushlab qolish uchun ohakli suvlar ishlatiladi. Ushbu usulni afzalligi — 83 www.ziyouz.com kutubxonasi oddiy texnologiya, ekspluatatsiya qiymati nisbatan kam, sorbentning arzonligi, tozalash jarayonida gazni sovitmasdan, changdan ajratmasdan olib borish mumkinligi. Amalda ohaktosh, dolomit, bo‘r va mergel materiallari qo‘llaniladi. Ohakli suv tayyorlash uchun ishlatiladigan mmerallaming o ‘rtacha tarkiblari quyidagicha:
Fe20 3+ F e 0 —0.54; M n 0 -0 .0 5 ; C aO -4 2 ,6 1 ; M g 0 -7 ,9 0 ; K , 0 - 0,33; N a 20 - 0 .0 5 ; H 20 - 0 ,7 6 ; C 0 2~41,58; P20 -0 ,0 4 ; S - 0 ‘ 09; S 0 3-0 ,0 5 ; Cl2—0,02% Dolomitning tarkibi quyidagicha: asosan C a C 0 3; M gC 03 tuzlaridan iborat bo‘lib, shundan, % hisobida CaO—30,4; M gO -21,7; C 0 2— 47,9 moddalari uchraydi.
hisobida quyidagicha: S i0 2—8,02—53,32%; A120 3—1,52—9,92; Fe20 3— 0,44-3,30; MgO—0,26-1,95; C a O -1 8 ,18-50,44; S 0 3-0 ,0 5 -0 ,7 5 . Ohak ohaktoshni yuqori 1100-1300 °C haroratda qizdirish orqali olinadi. Ohakli va ohaktoshli usulda quyidagi reaksiyalar boradi: S 0 2+ H 20 <-► H 2S 0 3 C 0 2+ H 20 H 2C 0 3 C a C 0 3 + H 2S 0 3 <-> C a3S 0 3 + H 2C 0 3 C a C 0 3+ H 2C 0 3 <-> C a (H C 0 3)2 C a S 0 3+ H 2S 0 3 <-> C a (H S 0 3)2 C a (H S 0 3)2+ 2 C a C 0 3 <-> C a (H C 0 3)2+ 2 C a S 0 3 C a (H S 0 3),+ H 2S 0 3 <-> C a (H S 0 3)2+ 2 H 2C 0 3 C a S 0 3+ 0 2<-> C aS 0 4 Yuqorida keltirilgan reaksiyalarni to ‘liq borishi suspenziyamng tarkibi va eritma pHiga bog‘liqdir. Reaksiya nihoyasida shlam (cho‘kindi) hosil bo ‘ladi. Ushbu shlam asosan C a S 0 3 (kalsiy sulfit) va qisman C aS 0 4 (kalsiy sulfat)dan iborat bo‘ladi. Suspenziyani tayyorlash uchun zarralar diametri 0,1 mm bo‘lgan maydalangan ohaktosh ishlatiladi. Unga 1:10 nisbatda suv qo‘shiladi. Yuqorida keltirilgan sxemada energetik uskunalarda ajralgan S 0 2 tarkibli chiqindi gazlarni absorbsion usulda tozalash texnologik 84 www.ziyouz.com kutubxonasi toza gaz 9.2- rasm. Oltingugurt angidridini ohakli suv yordamida tozalash texnologik sxemasi: 1-absorber; 2-yig‘gich; 3-vakuum-filtr. sxemasi keltirilgan. Bunda chiqindi gaz 1 — absorberning quyi qismidan beriladi. Absorberning yuqori qismidan esa 2 — yig'gichda tayyorlangan ohakli suv eritmasi maxsus taqsimlagich yordamida sachratib beriladi. Shunda absorber icbida gaz va suyuqlik o ‘rtasida to ‘qnashish sodir b o ‘lib, yuqorida keltirilgan reaksiyalar sodir bo‘ladi. Absorbsiya jarayonida to ‘yingan eritm a absorberning quyi qismidan 3 — vakuum-filtrga yuboriladi. Bu yerda eritm ada hosil bo'lgan cho'kindilar (shlamlar) ajratiladi, eritm a esa qayta 2 — yig'gichga qaytariladi. Tozalash darajasi 85% ni tashkil etadi. Q uw ati 1000 MVt h elektrostansiyalarda yiliga 780 t/yil shlam hosii bo'ladi. Ushbu shlam kalsiy sulfit va 65% gacha suvdan iborat. Kalsiy sulfit gigroskopik, kislorod yutuvchi m ayda kristallsimon modda. Norekuperatsion qurilmalarda shlamlar ko'pincha ko'miladi. Lekin uni qayta ishlab ishlatish yo'llarini yo'lga qo'yish mumkin. M asalan, AQSH da shlam ni kul va ba’zi qo'shim chalar bilan aralashtirib yo'l qurilishida ishlatishga yaroqli bo'lgan mahsulot olinadi. Shlam chiqindisidan kalsiy sulfatni ishlab chiqish quyidagi bosqichlardan iborat: 1) eritma pH ini sulfat kislota yordamida tobiga keltirish; 2) yuqori bosimda kalsiy sulfitni havo kislorodi yordamida kalsiy sulfatgacha oksidlash; 3) tindirish; 4) sentrifugalash. 85 www.ziyouz.com kutubxonasi Tindirish va sentrifugalashdan ajralgan oqova suvlar kuchli kislotali xususiyatga ega bo'ladi. Ular kalsiy gidrooksidi (ohakli suv) yoki natriy gidrooksidi yordamida neytrallanadi. Keyin qattiq faza filtrlanib ajratiladi. Olingan qattiq modda quyidagi tarkibga ega: C aS 0 4. H 20 — 95,0% ; C a S 0 3 — 0,8% ; C a C 0 3 — 1,9%; kul va boshqa kom ponentlar — 2,3%. Shlam ni oksidlash iqtisodiy jih atd an o 'zin i oqlaydi, chunki oksidlanmaganga qaraganda suvsizlanish tezligi yuqori va olingan kalsiy sulfat gips к о 'rinishida ishlatilishi mumkin. Hosil bo'layotgan shlamni — C a S 0 3 ni qurilmaning o'zida ham oksidlab C aS 0 4 ga aylantirish mumkin. Quyida ushbu sxema keltirilgan: Toza gaz 9.3- rasm. Oltingugurt dioksidini ohaktosh suspenziyasiga absorbsiyalash texnologik sxemasi (kalsiy sulfitni qurilmaning o‘zida oksidlash hilan): 1-absorber; 2,3-yig‘gich; 4-sentrifuga. Bu yerda absorberdan chiqqan ohakli suv eritmasi aw al 3 — yig'gichda, keyin esa 2 — yig'gichga yuboriladi va qayta absorberga uzatiladi. Eritma to'yingandan so‘ng 3 — yig'gichga havo beriladi. Bunda reaksiya natijasida hosil bo'lgan C aS 0 3 ning to'yingan eritmasi aw al havo kislorodi yordamida kalsiy sulfatga aylantiriladi, keyin esa 4 — sentrifugaga yuboriladi. Bu yerda hosil bo'lgan shlamlar ajratib olinadi, eritma esa qayta siklga yuboriladi. Hosil bo'lgan shlam C a S 0 4 • 2H 20 va C a S 0 3 aralashmasidan iborat. Tozalashni ikki bosqichda chuqurroq olib borish mumkin: 86 www.ziyouz.com kutubxonasi toza gaz 9.4-rasm. Ikki bosqichli S 0 2 gazini tozalash absorbsion qurilmasi: 1,2-absorber; 3-sentrifuga; 4,5 ,6 -y ig ‘gichlar. Yuqoridagi sxemada tozalash jarayoni aw al 1 — absorberda, keyin esa 2 — absorberda olib boriladi. Bunda 1 — absorbeming yuqori qismidan ajralgan gaz 2 — absorberning quyi qismiga beriladi. Har bir absorberlardan ajralgan eritmalar 4,5,6 — yig‘gichlarda to'planadi. Hosil bo‘lgan C aS 03 eritmasi 4 — yig‘gichda havo kislorodi yordamida C aS 04 ga aylantiriladi va 3 — sentrifugada ajratib olinadi. Ushbu usullarni kamchiligi — sistemada gi ps qoldiqlari oshib boradi, qurilm alar korroziyaga uchraydi, absorberdan tom chilar chiqib ketadi, gazni tozalash jarayonida oqova suv hosil bo‘ladi. Sistemadagi gips qoldiqlarini bartaraf etish uchun suyuqlikka xlor ionlari qo‘shiladi, natijada kalsiy tuzlarining eruvchanligi ortadi. Bu o‘z yo‘lida apparatlarda tuz qoldiqlarining o'sishmi kamaytiradi. M ateriallarning korroziyasini kamaytirish uchun ularga turli korroziyaga chidamli qotishmalar qoplanadi. Tom chilarni chiqib ketishini kamaytirish uchun maxsus tomchi ushlagichlar qo'llaniladi. Sanoatda hosil bo'ladigan ba’zi ishqorsimon suvlar ham S 0 2 gazini ushlab qolish uchun yaxshi absorbent b o ‘lib xizmat qilishi mumkin. Shu bilan bir qatorda pechlarda hosil bo'ladigan kullar asosida olingan suspenziyadan ham absorbent sifatida foydalanish mumkin (запечной пыль). Masalan, ko‘m ir yoqilganda hosil boMadigan kul
www.ziyouz.com kutubxonasi tarkibi: SiO - 3 0 - 6 8 %;A120 3- 10-40; Fe20 3- 2 - 3 0 ; C a O - 1.5-50%; M qO -O .8-4.8; N a20 - 0 . 0 4 5 - l . l ; K20 - 0 .5 - 1 .3 ; T i 0 2- 0 .3 - 0 .9 . Yuqorida keltirilgan tarkibdagi kuldan yaxshi ishqoriy xususiyatga ega boMgan suspenziya olish mumkin. Bu aralashma suv bilan o ‘zaro ta ’sir qilganda Sa(O H )2 va M g(OH)2 eritmalari hosil bo‘ladi: C a O + H 20 = Ca(OH)2 о C a +2+ 2 OH~ MgO + H20 = Mg(OH)2 о Mg+1 + 2OH~ A ralashm adagi silikatlar, alu m in atlar, fe rritla r gidroliz va gidratatsiya ta’sirida Ca(O N)2 ning kolloid formasini vujudga keltiradi. Kul suspenziyasi ishtirokida chiqindi gazlarni S 0 2 dan tozalash sxemasini ko'rib chiqamiz.
Tutun gazlari absorberning quyi qismidan beriladi. Absorbsiya natijasida gazlaming harorati 130 dan 65 °C gacha soviydi. Tozalangan gazlar tutun gazlarining harorati (t=330 °C) hisobiga qizdiriladi. Issiq tutun gazlari awal batareyali siklonda yoki elektrofiltrda tozalanadi. Ushlab qolingan kul to‘xtovsiz aralashtiigichli sig‘im-neytralizatorlarga tushib turadi. Bu yeiga suv berilib, ular asosida suspenziya tayyorlanadi. Ushbu suspenziyani absorbent sifatida ishlatish uchun nasos yordamida absorberga beriladi. Tozalash jarayonida hosil bo‘lgan shlamlar awal tindiigichda, keyin sentrifugada ajratib olinadi. Jarayon natijasida ishlatilgan kul suspenziyasi va shlamlar qurilish materiali sifatida ishlatilishi mumkin. 88 www.ziyouz.com kutubxonasi Magnezitli usul. O hakli suv — absorbent tarkibiga magniy ionini kiritish kalsiy sulfitining erishini o ‘zgartiradi, bu o ‘z yo'lida m assa u z atish k o e ffitsie n tin i osh ish ig a va o h ak n i ishlatish d a ra ja s in in g k o ‘p a y ish ig a * 9 0 % o lib k e lad i. S irk u la tsiy a qilinadigan suyuqlikda m agniyning konsentratsiyasi q a t’iy aniq b o 'lish i lozim , ch unki uning m iqdori m o 'ljald an ko ‘p b o'lsa, m agniy gidrooksidining qiyin filtrlanadigan suyuqligining hosil bo'lishiga olib keladi. M a g n e z itli u su ld a to z a m ag n iy g id ro o k sid in in g eritm asi q o 'lla n ilad i. G az tarkibidagi S 0 2 gazi eritm ag a X em osorbsiya qilinib m agniy sulfitining kristallogidratlarini hosil qiladi. Hosil b o 'lg an bu m od d a ajratilib q u ritilad i. U sh b u m odda qizdirilsa S 0 2 gazi va MgO m oddalariga p arc h ala n a d i. Hosil b o 'lg an gazdan sulfat kislotasi o lin ad i, m agniy oksidi esa absorbsiya jarayoniga qay tarilad i. A bsorberda quyidagi reaksiyalar sodir b o 'lad i: MgO + H20 = Mg(OH)2 Mg S 0 3 + H20 + S 0 2 = Mg(HS03)2 Mg(HS03)2 + Mg(OH)2 = 2Mg S 0 3 +2H20 Magniy sulfitining suvda erishi chegaralangan, uning ortiqchasi M gS03* 6H 20 va M gS03 • 3H20 ko'rinishidagi cho'kmaga tushadi. Ushbu jarayonning texnologik sxemasini ko'rib chiqamiz (9.6-rasm). Tozalanadigan gaz 1 — absorberning quyi qismiga beriladi. Y u q o rid a n esa 2 — n e y tra liz a to rd a ta y y o rla n g a n m agniy gidrooksidining eritm asi purkaladi. Xemosorbsiya natijasida hosil bo'lgan eritm a sistem ada bir necha m arta sirkulatsiya qitingandan so'ng 3 — sentrifugaga uzatiladi. Bu yerda hosil bo'lgan cho'km alar ajratib olinadi va 4 — quritgichga yuboriladi. Sentrifugada ajralib qolgan suv 2 — neytralizatorga qayta beriladi. Quritgichdan keyin cho'km a 5 — pechda 900°C da kuydiriladi. Bu yerda kuydirish jarayonida ajralgan S 0 2 gazining konsentratsiyasi 7-15% bo'lib, u sulfat kislota olish qurilmasiga yuboriladi. Pechdan chiqayotgan mahsulot 86,1% MgO 8,4% M g S 0 4 m oddalaridan iborat bo'lib, ular awal havo yordamida 120 °C gacha sovitiladi va yana suspenziya olishga qaytariladi.
www.ziyouz.com kutubxonasi i Tozalangan t 1 MgO
h 2 o i L . 4°2
- ■ ^ 1— j 9.6- rasra. Magniy oksidi asosidagi suspenziya yordamida S 0 2 gazlarinl Download 3.87 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|