§ 2. Очистка газов от различных газообразных химических элементов и соединений

Очистка газов от хлористого водорода. Хлористый водород выделяется в магниевом и некоторых других производствах. Простейшим способом улавливания НС1 является промывка газов водой с получением соляной кислоты. При высоком содержании НС1 в газах возможно получение стандартной соляной кислоты с содержанием — 27 % НС1. При растворении НС1 в воде выделяется значительное количество тепла, которое необходимо отводить. Улавливание НС1 производят в последовательно установленных скрубберах со сборными баками, внутри которых размещаются змеевики, через которые непрерывно пропускают воду, отводящую выделяющееся тепло.

При малой концентрации НС1 в газах получаемую низкоконцентрированную (не товарную) соляную кислоту перед спуском в канализацию нейтрализуют известью, известковым молоком или щелочами. В таких случаях очищать газы от НС1 лучше поглощением его не водой, а водной суспензией извести непосредственно в безнасадочных скрубберах.

В том случае, если на предприятии имеются щелочные отходы, целесообразно использовать их для орошения скрубберов. Применение для этой цели товарных щелочей (соды или каустика) нерационально, так как они дефицитны и дороги.

Очистка газов от хлора. Хлор выделяется при вскрытии сырья редких металлов в хлораторах, а также в газах катодных отсосов электролизеров. Наиболее распространенным способом очистки газов от хлора является промывка их в скоростных полых скрубберах с каплеуловителями, известковым молоком или молоком оксида магния, при которой идут следующие реакции:

2С1₂ + 2Са (ОН)₂ = Са (ОС1)₂ + СаС1₂ + 2Н₂О; (38.1)

2С1₂ + 2Mg (OH)₂ = Mg (OCl)₂ + MgCl₂ + 2Н₂О; (38.2)

Приведенные реакции идут при избытке в орошающей жидкости соответствующего гидроксида; в противном случае полнота улавливания хлора понижается. Полученные в результате проведения реакций растворы Са(ОС1)₂ и Mg(OCl)₂ перед сбросом в отвал подвергают обработке соляной кислотой или нагревом с катализаторами — солями меди и никеля.

Очистка газов от фтористого и кремнефтористого водорода. Эти соединения выделяются на криолитовых заводах в алюминиевом производстве и могут служить для получения плавиковой кислоты и фтористого натрия. Получение плавиковой кислоты осуществляют по схеме, состоящей из четырех—пяти последовательно установленных скрубберов со сборными баками, внутри которых размещены змеевики. Через змеевики непрерывно пропускают воду, отводящую выделяющееся при прохождении реакции тепло (рис. 38.1). Первый скруббер орошают наиболее крепкой кислотой и из него получают готовую продукцию. Последний скруббер орошают слабой 3—5%-ной кислотой, в его сборный бак подается вода, а избыточная жидкость перекачивается в предпоследние сборники, бак и т.д. Все элементы установки должны быть выполнены из кислотоупорных материалов.

Рис. 38.1. Схема очистки от HF с получением плавиковой кислоты: 1 — башни для улавливания; 2 — баки со змеевиками; 3 — насосы. Условные обозначения: - - - - - движение газов; ^___________- — движение жидкости.

Более высокую очистку газов от HF можно получить при промывке газа раствором соды. В этом случае достаточно пропускать газ через один скруббер. Получаемый при этом раствор HF можно использовать для получения криолита.

При применении насадочных скрубберов, особенно для очистки газов от кремнефтористого водорода, во избежание забивания насадки осадком SiO₂, являющимся побочным продуктом реакции H₂SiF₆ с водой, рекомендуется работать с высокими плотностями орошения: 15—20 м³/(м²·ч) и более.

Очистка газов от оксида углерода (СО). Вследствие плохой организации процессов горения в газоходах печных агрегатов содержится иногда значительное количество СО. Наиболее реальным способом борьбы с СО является каталитическое окисление СО до СО₂, осуществляемое теми же способами, что и в черной металлургии (см. гл. 25).

Очистка газов от сероводорода (H₂S). В некоторых производствах цветной металлургии выделяются газы, содержащие сероводород. Обычно количество этих газов невелико и концентрации H₂S низкие, вследствие чего утилизация H₂S нерентабельна. В целях санитарной очистки газ промывают в скрубберах содовым раствором:

H₂S + Na₂CO₃ = NaHS + NaHCO₃ (38.3)

Необходимая концентрация содового раствора 25—30 г/дм³, а в случае употребления поташа — до 15—20%. Полученный в результате реакции раствор можно регенерировать, продувая через него при кипячении СО₂. Существуют и другие методы поглощения Н₂S — железной болотной рудой, мышьяковисто-кислым натрием, фенолятом натрия и др., но промышленного применения в цветной металлургии они не получили.

Очистка газов от оксидов азота (NO_X). В цветной металлургии оксиды азота образуются в некоторых пирометрических производствах, а также в процессе вскрытия сырья азотной кислотой. Наиболее простым способом очистки газов от NO_x является промывка их в скрубберах водными растворами щелочей, однако высоких степеней очистки при этом способе получить нельзя. Другим способом является термическое разложение оксидов азота с выделением N₂ и О₂, например, в плазматроне в присутствии восстановителей при температурах около 1000 °С. Однако промышленного применения этот способ пока не получил. Наиболее перспективным для металлургии способом является восстановление оксидов азота аммиаком при 250—300 °С в присутствии ванадиевого катализатора, что более подробно описано в гл. 25