Удаление SO2 из отходящих газов металлургического производства Микеле Дженова

1. «Охрана окружающей среды и промышленная деятельность на Севере» Норильск, 11-14 сентября 2012 г. Удаление SO2 из отходящих газов металлургического производства МикелеДженова

2. 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. Наша группа Доходы группы Techint: Более 24 миллиардов USD по состоянию на 31 декабря 2011 г. Объем продаж по компаниям 3% 5% 5% 8% 41% 38%

5. Чем мы занимаемся • 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

6. 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. ВВЕДЕНИЕ

7. ВВЕДЕНИЕ Используемые процессы включают следующее : • Очистка и охлаждение потока дымовых газов • Физическая абсорбция диоксида серы • Десорбция диоксида серы • Охлаждение и сжатие продукта диоксида серы • Восстановление диоксида серы до сероводорода • Установка регенерации серы • Сооружения для хранения серы в жидком и твердом состоянии

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. ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ

10. Резкое охлаждение горячего газа Удаление твердых частиц Абсорбция кислого газа Используются диафрагменные форсунки жидкости большого диаметра Без распыления Без закупорки ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ Обратный струйный скруббер Источник: MECS

11. Эффективное использование перепада давления Удвоение эффективности удаления Сокращение затрат за счет использования множества струй в одной «вводной воронке» ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ Многоструйный скруббер Некоторые преимущества технологии: Источник: MECS

12. ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ Мокрые электростатические осадители Источник: GEA Bischoff

13. ОЧИСТКА ДЫМОВЫХ ГАЗОВ Источник: GEA Bischoff

14. КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ SO2 • Система физической абсорбции • Селективная абсорбция SO2из газового потока • Выбросы SO2 - 300 ppmv или менее • Адсорбция, но в меньшей степени, других загрязняющих веществ, таких как CO2 • Десорбция SO2из растворителя с помощью тепла Источник: MECS

15. Физическая 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 КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ SO2 Физическая и химическая абсорбция

16. 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. КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ SO2 Отличия процессов с химическим и физическим растворителем

17. КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ SO2

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/Нм3твердых частиц (требуемое значение) • 20 мг/Нм3кислотного 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 SO2 Пример проекта • Исходные данные проектирования • 300,000 Нм3/ч • 0,2% SO2 • Эксплуатационные характеристики • 100 ppm SO2 • 98% SO2после десорбции CO2 Источник: MECS

20. Установка регенерации серы 20

21. Установка регенерации серы Установка регенерации серы может включать следующее: • Подачу SO2в установку • Термическую стадию (горелка, печь и котел-утилизатор) • Каталитическую стадию (реактор Клауса и конденсаторы) • Печь дожига остаточного газа и регенерацию тепла • Дегазацию серы, хранение и вывоз • Отверждение серы (при необходимости) и системы погрузки-разгрузки твердой серы 21

22. Установка регенерации серы • 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. Установка регенерации серы • Сердцем данной установки является термический реактор, в котором происходит восстановление SO2до 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, CS2и серным паром. 23

24. 2SO2 + CH4 S2 + 2H2O + CO2 при~1200 °C 6SO2 + 4CH4 S2 + 4H2O + 4CO2 + 4H2S (4n+m) mH2O + 2nCO2 2CnHm + Установка регенерации серы Общие реакции в термальном реакторе во время восстановления SO2 можно обобщить следующим образом: при ~ 1200 °C Тепло получают за счет сжигания топливного газа: O2 2 24

25. Установка регенерации серы • Газы, нагретые до требуемой температуры с помощью парового подогревателя, поступают в реакторы Клауса, где реагируют H2S и SO2с 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% H2и 6% CO, дожигают при 800C для преобразования всех серных соединений в SO2. 25

26. Установка регенерации серы • 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. 26

27. Установка регенерации серы • 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. 27

28. Установка регенерации серы Пример 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. Хранение и упаковка 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.

30. Выводы • SO2отходящих металлургических газов можно эффективно извлекать используя модифицированный процесс Клауса со специальным термическим реактором. Назначение реактора сводится к оптимизации соотношения SO2и H2S перед подачей технологического газа в конвертеры Клауса. • 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. • С помощью данного процесса можно производить извлечение серы значением не менее 95%, понижая уровень загрязнения окружающей среды.

31. Благодарность • Автор благодарит • LE GAZ INTEGRAL • MECS • GEA BISCHOFF • за разрешение использовать представленные сведения.

32. Спасибо за внимание Удаление SO2 из отходящих газов металлургического производства МикелеДженова- email: michele.genova@techint.it Tel. +39 02 4384 7651 – mobile +39 335 7750 947