К вопросу очистки отходящих газов ТЭС и металлургических предприятий от SО2: регенерация карбонатно-сульфатного расплава природным газом

PDF файл (Скачать)

№2-2022

https://doi.org/10.53939/15605655/2022_2_17

Досмухамедов Н.К., Егизеков М.Г., Жолдасбай Е.Е., Курмансейтов М.Б., Аргын А.А.

Аннотация. В настоящей работе предложена общая концепция построения технологии очистки отходящих газов ТЭС и металлургических предприятий от SO2 и CO2. Показана принципиальная возможность проведения процесса регенерации карбонатно-сульфатного расплава природным газом. На основании экспериментальных опытов установлено, что процесс регенерации карбонатно-сульфатного расплава природным газом обеспечивает высокие скорости восстановления сульфатов и достижение максимального до 99 % извлечения серы из расплава в виде H2S. Установлено, что удаление серы из карбонатно-сульфатного расплава путем барботирования природным газом может быть осуществлено в диапазоне рабочих температур абсорбционной колонны очистки отходящих газов – 500-550 ºС. Показано, что процесс регенерации карбонатно-сульфатного расплава природным газом – это относительно простой одностадийный процесс, протекающий с высокой скоростью. Это позволяет интегрировать регенерационную колонну с абсорбционной колонной, где осуществляется улавливание серы из отходящих газов. Удаление серы в форме H2 S обеспечивает значительную свободу выбора конечного товарного продукта: либо серная кислота (путем сухого сжигания H2 S), либо элементная сера (путем процесса Клауса), которые представляют значительную коммерческую ценность. Предложенный способ регенерации карбонатно-сульфатного расплава значительно упрощает технологию очистки отходящих газов от сернистого ангидрида карбонатным расплавом щелочных металлов и без особых материальных и энергетических затрат легко интегрируется в общую технологическую схему действующих металлургических предприятий.

Ключевые слова: отходящие газы, сернистый ангидрид, абсорбция, карбонатно-сульфатный расплав, регенерация, природный газ, сера.

Список литературы

1 Калыгин В. Г. Промышленная экология: учебное пособие для вузов. - М.: Академия. – 2010. – 432 с.
2 Dosmukhamedov N.K., Zholdasbay Е.Е., Kurmanseitov M.B., Argyn A.A., Zheldibay M. A. Technological experiments of joint smelting of lead intermediate products, recycled materials and high-sulfur copper-zinc concentrate. // Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a. – №2 (313). – 2020. – P.5-13.
3 Dosmukhamedov N. K., Argyn A. A., Zholdasbay Е. Е., Kurmanseitov M. B. Converting of copper-lead matte: loss of gold and silver with slag // Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a. – 2020. – № 3 (314). – P.5- 14.
4 Алиев Г.М. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. - М.: Металлургия. – 2012. –544 с.
5 Crundwell F.K., et al., Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum-Group Metals. 2011, Oxford: Elsevier. 583.
6 Davenport W.G., et al., Extractive Metallurgy of Copper. 2002, Oxford: Pergamon. 417.
7 Habashi F. Copper metallurgy at the crossroads // Journal of Mining and Metallurgy B: Metallurgy. – 2007.– Vol.43(1). – P. 1-19.
8 Nolan P. Flue Gas Desulfurization Technologies for Coal-Fired Power Plants // in Coal-Tech 2000 International Conference. 2000. Jakarta, Indonesia.
9 Mcillroy R.A., Atwood G.A. and Major C.J. Absorption of Sulfur-Dioxide by Molten Carbonates // Environmental Science & Technology. – 1973. – Vol.7(11). – P. 1022-1028.
10 Yosim S.J., et al., Chemistry of Molten Carbonate Process for Sulfur Oxides Removal from Stack Gases // Advances in Chemistry Series. – 1973. – Vol.127. – P. 174-182.
11 Moore K.A. Recovery of Sulfur Values from Molten Salt. 1973: US Patent 3867514.
12 Krebs T. and Nathanson G.M. Reactive collisions of sulfur dioxide with molten carbonates // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. – 2010. – Vol.107(15). – P. 6622-6627.
13 Kaplan V., Wachtel E. and Lubomirsky I. Carbonate melt regeneration for efficient capture of SO2 from coal combustion // RSC Advances. – 2013. – Vol.3(36). – P. 15842-15849.
14 Lubomirsky I. and Kaplan V. Apparatus and method for removing sulfur dioxide from flue gases US Patent 8852540. – 2014.
15 Lubomirsky I. and Kaplan V. Apparatus and method for removing sulfur dioxide from flue gases EP Patent 2723473. – 2016.
16 Schlesinger M.E., et al., Extractive Metallurgy of Copper. – 2011. Amsterdam: Elsevier.
17 Sinclair R.J. The Extractive Metallurgy of Zinc // Carlton Victoria, Australia: The Australasian Institute of Mining and Metallurgy. – 2005. – P. 303.
18 Sinclair R.J. The Extractive Metallurgy of Lead // Carlton Victoria, Australia: The Australasian Institute of Mining and Metallurgy. – 2009. – P. 311.
19 Kaplan V., Dosmukhamedov N., Lubomirsky I. Development of highly efficient technology of purification of SO2-containing flue gases with production of valuable secondary product // The 40th International Technical Conference on Clean Coal & Fuel Systems. May 31 to June 4, 2015, Clearwater, Florida, USA.
20 Dosmukhamedov N., Kaplan V., Wachtel E., Lubomirsky I. Carbonate melt-based flue gas desulphurization:material balance and economic advantage // International Journal Oil, Gas and Coal Technology. – 2018. –Vol. 18, Nos. ½. – Р. 25-38.
21 Досмухамедов Н.К., Каплан В., Жолдасбай Е.Е., Любомирский И. Физико-химические основы технологии очистки серосодержащих отходящих газов расплавами карбонатов щелочных металлов // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2015. – № 9, Ч.2. – С.255-259.
22 Dosmukhamedov N.K., Lezin A.N., Tokenov N.M. Ecoanalytics in mining metallurgy // Internationaler Kongress Fachmesse EURO-ECO. – 2012. Hannover, (Germany), 29-30 November. – P. 44-45.

References

1 Kalygın V. G. Promyshlennaya ekologiya: uchebnoe posobie dlya vuzov. - M.: Akademiya. – 2010. – 432 s.
2 Dosmukhamedov N.K., Zholdasbay Е.Е., Kurmanseitov M.B., Argyn A.A., Zheldibay M. A. Technological experiments of joint smelting of lead intermediate products, recycled materials and high-sulfur copper-zinc concentrate. // Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a. – №2 (313). – 2020. – P.5-13. 3 Dosmukhamedov N. K., Argyn A. A., Zholdasbay Е. Е., Kurmanseitov M. B. Converting of copper-lead matte: loss of gold and silver with slag // Kompleksnoe Ispol’zovanie Mineral’nogo Syr’a. – 2020. – № 3 (314). – P.5- 14.
4 Aliev G.M. Tehnika pyleulavlivaniya i ochistki promyshlennyh gazov. - M.: Metallurgiya. – 2012. –544 s.
5 Crundwell F.K., et al., Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum-Group Metals. 2011, Oxford: Elsevier. 583.
6 Davenport W.G., et al., Extractive Metallurgy of Copper. 2002. Oxford: Pergamon. 417.
7 Habashi F. Copper metallurgy at the crossroads // Journal of Mining and Metallurgy B: Metallurgy. – 2007. – Vol.43(1). – P. 1-19.
8 Nolan P. Flue Gas Desulfurization Technologies for Coal-Fired Power Plants // in Coal-Tech 2000 International Conference. 2000. Jakarta, Indonesia.
9 Mcillroy R.A., Atwood G.A. and Major C.J. Absorption of Sulfur-Dioxide by Molten Carbonates // Environmental Science & Technology. – 1973. – Vol.7(11). – P. 1022-1028.
10 Yosim S.J., et al., Chemistry of Molten Carbonate Process for Sulfur Oxides Removal from Stack Gases // Advances in Chemistry Series. – 1973. – Vol.127. – P. 174-182.
11 Moore K.A. Recovery of Sulfur Values from Molten Salt. 1973: US Patent 3867514.
12 Krebs T. and Nathanson G.M. Reactive collisions of sulfur dioxide with molten carbonates // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. – 2010. – Vol.107(15). – P. 6622-6627.
13 Kaplan V., Wachtel E. and Lubomirsky I. Carbonate melt regeneration for efficient capture of SO2 from coal combustion // RSC Advances. – 2013. – Vol.3(36). – P. 15842-15849.
14 Lubomirsky I. and Kaplan V. Apparatus and method for removing sulfur dioxide from flue gases US Patent 8852540.- 2014.
15 Lubomirsky I. and Kaplan V. Apparatus and method for removing sulfur dioxide from flue gases EP Patent 2723473. – 2016.
16 Schlesinger M.E., et al., Extractive Metallurgy of Copper. – 2011. Amsterdam: Elsevier.
17 Sinclair R.J. The Extractive Metallurgy of Zinc // Carlton Victoria, Australia: The Australasian Institute of Mining and Metallurgy. – 2005. – P. 303.
18 Sinclair R.J. The Extractive Metallurgy of Lead // Carlton Victoria, Australia: The Australasian Institute of Mining and Metallurgy. – 2009. – P. 311. Florida, USA.
19 Kaplan V., Dosmukhamedov N., Lubomirsky I. Development of highly efficient technology of purification of SO2-containing flue gases with production of valuable secondary product // The 40th International Technical Conference on Clean Coal & Fuel Systems. May 31 to June 4, 2015, Clearwater, Florida, USA.
20 Dosmukhamedov N., Kaplan V., Wachtel E., Lubomirsky I. Carbonate melt-based flue gas desulphurization: material balance and economic advantage // International Journal Oil, Gas and Coal Technology. – 2018. – Vol.18, Nos. ½. – Р. 25-38.
21 Dosmukhamedov N.K., Kaplan V., Zholdasbay E.E., Lubomirski I. Fiziko-himicheskie osnovy tehnologii ochistki serosoderjashih othodyashih gazov rasplavami karbonatov shelochnyh metallov // Mejdunarodnyi jurnal prikladnyh i fundamentalnyh issledovanii. – 2015. – № 9, Ch.2. – S.255-259.
22 Dosmukhamedov N.K., Lezin A.N., Tokenov N.M. Ecoanalytics in mining metallurgy // Internationaler Kongress Fachmesse EURO-ECO. – 2012. Hannover, (Germany), 29-30 November. – P. 44-45.

Авторлар туралы мәліметтер
Досмухамедов Н.К - т.ғ.к., профессор, Satbayev University, Алматы, Казахстан nurdos@bk.ru, n.dosmukhamedov@satbayev.university
Егизеков М.Г - т.ғ.к., басты ғылыми қызметкер, Satbayev University, Алматы, Казахстан maksut.egizekov@mail.ru
Жолдасбай Е.Е. - PhD, жетекші ғылыми қызметкер, Satbayev University, Алматы, Казахстан zhte@mail.ru
Курмансейтов М.Б. - PhD, аға ғылыми қызметкер, Satbayev University, Алматы, Казахстан murat.kmb@mail.ru
Аргын А.А.- металлургия магистрі, PhD докторант, Satbayev University, Алматы, Казахстан aidarargyn@gmail.com

Cведения об авторах
Досмухамедов Н.К. – к.ф.н., профессор, Сатбаев Университет, Алматы, Казахстан nurdos@bk.ru, n.dosmukhamedov@satbaev.university
Егизеков М.Г. – к.ф.н., главный научный сотрудник, Сатбаев Университет, Алматы, Казахстан maksut.egizekov@mail.ru
Жолдасбай Э.Э. – к.б.н., ведущий научный сотрудник, Сатбаев Университет, г. Алматы, Казахстан zhte@mail.ru
Курмансеитов М.Б. - к.т.н., старший научный сотрудник, Сатбаев Университет, г. Алматы, Казахстан murat.kmb@mail.ru
Аргын А.А. - магистр металлургии, аспирант, Сатбаев Университет, г. Алматы, Казахстан aidarargyn@gmail.com

Information about the authors
Dosmukhamedov N.K - Ph.D., professor, Satbayev University, Almaty, Kazakhstan nurdos@bk.ru, n.dosmukhamedov@satbayev.university
Egizekov M.G - Ph.D., chief researcher, Satbayev University, Almaty, Kazakhstan maksut.egizekov@mail.ru
Zholdasbay E.E. - PhD, leading researcher, Satbayev University, Almaty, Kazakhstan zhte@mail.ru
Kurmanseitov M.B. - PhD, senior researcher, Satbayev University, Almaty, Kazakhstan murat.kmb@mail.ru
Argyn A.A. - master of metallurgy, PhD student, Satbayev University, Almaty, Kazakhstan aidarargyn@gmail.com