Удаление SO2 из отходящих газов металлургического...

1

Milano, 18 Aprile 2012

«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 1

Удаление SO2 из отходящих газов металлургического производства

Микеле Дженова

«Охрана окружающей среды и промышленная деятельность на Севере» Норильск, 11-14 сентября 2012 г.

2


«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012

Содержание Введение Газоочистная установка Установка концентрирования диоксида

серы Установка регенерации серы Хранение серы и транспортно-погрузочные

средства Выводы

3



Наша группа Шесть ведущих компаний, работающих по всему миру

57,000 постоянных сотрудников

4



41%

38%

8%

5%5%

3%

Объем продаж по компаниям

Доходы группы Techint: Более 24 миллиардов USD по состоянию

на 31 декабря 2011 г.

Наша группа

5



Доступные услуги: Технико-экономическое обоснование Предпроектные изыскания и базовое

проектирование Детальное техническое проектирование Управление проектными работами Услуги по материально-техническому

обеспечению Строительство Управление строительными работами Проектное финансирование Ввод в эксплуатацию Эксплуатация и техническое обслуживание

Чем мы занимаемся

6



ВВЕДЕНИЕ• Компания Techint принимает участие в

разработке и реализации технических решений по извлечению элементарной серы из дымовых газов металлургической установки.

• Принятые на вооружение технические решения позволяют сократить выбросы серы на 95% по весу с получением элементарной серы.

7



1. Очистка и охлаждение потока дымовых газов2. Физическая абсорбция диоксида серы3. Десорбция диоксида серы4. Охлаждение и сжатие продукта диоксида серы5. Восстановление диоксида серы до сероводорода6. Установка регенерации серы7. Сооружения для хранения серы в жидком и

твердом состоянии

Используемые процессы включают следующее :ВВЕДЕНИЕ

8



Очистная установка предназначена для очистки металлургических дымовых газов перед их направлением в установки концентрирования SO2.В установке очистки дымовых газов происходит удаление всех примесных веществ, таких как тяжелые металлы, сернокислотный пар, во избежание осложнений для оборудования на последующих этапах переработки:

Коррозия оборудования Высокий расход растворителя Загрязнение продукта.

ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ

9




10



Обратный струйный скруббер

• Резкое охлаждение горячего газа• Удаление твердых частиц• Абсорбция кислого газа• Используются диафрагменные

форсунки жидкости большого диаметра Без распыления Без закупорки


Источник: MECS

11



• Эффективное использование перепада давления

• Удвоение эффективности удаления• Сокращение затрат за счет использования

множества струй в одной «вводной воронке»

ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВМногоструйный скрубберНекоторые преимущества технологии:


12



ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВМокрые электростатические осадители

Источник: GEA Bischoff

13




Источник: GEA Bischoff

14



КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ SO2


• Система физической абсорбции– Селективная абсорбция SO2 из

газового потока– Выбросы SO2 - 300 ppmv или

менее– Адсорбция, но в меньшей

степени, других загрязняющих веществ, таких как CO2

• Десорбция SO2 из растворителя с помощью тепла

15



Физическая и химическая абсорбцияФизическая абсорбция Беспротонный растворитель Отсутствие химических

реакций Более низкие потери

растворителя Простая химия Органическая система Более низкий расход пара Более высокое соотношение

жидкость/газ Распространяется действие

закона Генри

Химическая абсорбция Протонный растворитель Большое количество

химических реакций Более высокие потери

растворителя Сложная химия Водная система Более высокий расход пара Более низкое соотношение

жидкость/газ Действие закона Генри не

распространяется


16



Отличия процессов с химическим и физическим растворителем Для регенерации химического растворителя требуется

больше энергии. Более высокие по сравнению с физическим

растворителем капитальные затраты на регенерацию химического растворителя.

Больше технологических этапов регенерации химического растворителя.

Стадия абсорбции является аналогичной.


17



КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ SO2Потери растворителя при физической и

химической абсорбции

1

10

100

1000

0% 2% 4% 6% 8%

Концентрация газа (% SO2)

Пот

ери

раст

врит

еля

(фун

тов/

млн

. ст

анда

ртны

х ку

биче

ских

фут

ов)

Physical

Chemical

Растворимость диоксида серы в физичнеском и химическом абсорбенте

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0% 10% 20% 30% 40% 50%

Диоксида серы в ж идкой фазе (мольных %)

Пар

циал

ьное

дав

лени

е SO

2 (к

Па)

Физический

Химический

18



КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ SO2 Состояние газа на входе установки концентрирования SO2

Загрязняющие вещества в газовом потоке (аэрозоли, кислотный туман) сильно влияют на потери растворителя: 10 мг/Нм3 твердых частиц (требуемое значение) 20 мг/Нм3 кислотного пара (требуемое значение)

Поток получаемого газа SO2

Газ с концентрацией SO2 до 98% по весу, с некоторыми примесями, в частности CO2, в зависимости от состояния и насыщения газа водой на входе

19



Концентрирование SO2Пример проекта

Исходные данные проектирования

300,000 Нм3/ч

0,2% SO2

Эксплуатационные характеристики

100 ppm SO2

98% SO2 после десорбции CO2


20



Установка регенерации серы

21



Установка регенерации серыУстановка регенерации серы может включать следующее:Подачу SO2 в установкуТермическую стадию (горелка, печь и котел-утилизатор)Каталитическую стадию (реактор Клауса и конденсаторы)Печь дожига остаточного газа и регенерацию теплаДегазацию серы, хранение и вывозОтверждение серы (при необходимости) и системы погрузки-разгрузки твердой серы

22



Установки регенерации серы предназначены для получения серы из концентрированных потоков диоксида серы.

В зависимости от сырьевого SO2 поступающего в установки концентрирования, общее извлечение серы составляет как минимум 95%. Потери установок концентрирования указывают на то, что регенерация серы на установках регенерации серы должна составлять более 95% от поступающей серы.


23



Сердцем данной установки является термический реактор, в котором происходит восстановление SO2 до H2S и серы путем сочетания восстановительных газов, полученных в результате сжигания природного газа.

Печные газы охлаждают в котле-утилизаторе, который используют для получения пара для технологического нагрева в установке Клауса. Излишки пара высокого давления отводят для использования в других целях. Газы вступают в реакцию в ходе охлаждения в трубах котла-утилизатора, а соединения серы в отходящем газе в основном представлены H2S, SO2, COS, CS2 и серным паром.


24



Общие реакции в термальном реакторе во время восстановления SO2 можно обобщить следующим образом:


при ~ 1200 °C2SO2 +

+ 4H2S

CH4 S2 + 2H2O + CO2

6SO2 + 4CH4 S2 + 4H2O + 4CO2 при~1200 °C

(4n+m) 2CnHm + mH2O + 2nCO2

Тепло получают за счет сжигания топливного газа:

2 O2

25



Газы, нагретые до требуемой температуры с помощью парового подогревателя, поступают в реакторы Клауса, где реагируют H2S и SO2 с образованием большего количества серы , после чего поток технологических газов переходит в конденсаторы; конденсированную серу сливают в систему дегазации через шлюзовой затвор.

Остаточные газы последнего конденсатора Клауса, содержащие серные соединения и около 4% H2 и 6% CO, дожигают при 800C для преобразования всех серных соединений в SO2.


26



Перед выбросом через дымовую трубу, поток из печи дожига охлаждают в котле-утилизаторе. В котле-утилизаторе образуется пар с требуемым давлением, который можно использовать для подогрева в установке Клауса.

Давление пара в котле-утилизаторе должно быть таким,

чтобы температура трубной решетки была выше точки росы серной кислоты во избежание коррозии в дымовой трубе.


27



Из конденсаторов серу спускают в коллектор серы емкостью, достаточной для накопления серы в течение 24 часов. В ходе отверждения серу подвергают дегазации для ослабления запаха.

Сера циркулируют по коллектору с помощью серных насосов с целью ее перемешивания и уменьшения содержания сероводорода.


28



Установка регенерации серыПример проекта

Заказчик : WEPEC Тип :установка извлечения серы + обработка

отходящего газа Процесс : LGI Область применения : Нефтепереработка Производительность : 315 т/день Гидравлически эквивалентна 1 очереди проекта для

Медного завода Место : Китай

Источник: LGI

29



Жидкую серу можно отверждать или продавать в жидкой форме. Установка грануляции включает системы гранулирования и упаковки, дополненные системой кондиционирования жидкой серы. Система кондиционирования состоит из фильтра жидкой серы, охладителя жидкой серы, резервуара объемом достаточным для 24 часов работы и насосов для подачи жидкой серы в установки гранулирования. Систему гранулирования можно довести до размеров, достаточных для переработки всего объема серы. Каждая установка рассчитана на производство до 400 метрических тонн высококачественных гранул в день.

Хранение и упаковка

30



Выводы

Для оптимизации размеров установки необходима установка концентрирования SO2 с использованием физического растворителя, что также способствует сокращению эксплуатационных расходов.

Для ослабления ухудшения свойств растворителя, необходимо проводить очистку отходящего металлургического газа с целью удаления всех примесей, таких как тяжелые металлы, сернокислотный пар.

SO2 отходящих металлургических газов можно эффективно извлекать используя модифицированный процесс Клауса со специальным термическим реактором. Назначение реактора сводится к оптимизации соотношения SO2 и H2S перед подачей технологического газа в конвертеры Клауса.

С помощью данного процесса можно производить извлечение серы значением не менее 95%, понижая уровень загрязнения окружающей среды.

31



Автор благодарит

LE GAZ INTEGRAL

MECS

GEA BISCHOFF

за разрешение использовать представленные сведения.

Благодарность

32


«Environmental protection and industrial activity in the North» - Norilsk. 11-14 September, 2012 32

Микеле Дженова - email: [email protected]. +39 02 4384 7651 – mobile +39 335 7750 947

Спасибо за внимание

Удаление SO2 из отходящих газов металлургического производства

Удаление SO2 из отходящих газов металлургического...

Documents

Transcript of Удаление SO2 из отходящих газов металлургического...