Эффект интенсивного окисления сероводорода дымовых газов содорегенерационного котла при производстве целлюлозы
DOI:
https://doi.org/10.37482/0536-1036-2024-5-188-202Ключевые слова:
эжекторный скруббер Вентури, дымовые газы, сульфатная пыль, сероводород, самообразование пероксида водорода, конденсация, мелкие капли, окислениеАннотация
Несмотря на переход к шведской технологии регенерации черного щелока предприятий по производству целлюлозы, даже в тех регионах России, где достигнуты нормативные среднесуточные показатели по содержанию в воздухе населенных мест сероводорода и метилмеркаптана, остается ряд проблем с выбросами восстановленной серы. Во многих городах разовые концентрации восстановленной серы, особенно в ночное время суток, могут превышать допустимые. Кроме выбросов дымовых газов содорегенерационных котлов, существуют другие, менее интенсивные источники вредных выбросов в варочном, выпарном и лесохимическом цехах, в цехах каустизации и регенерации извести, есть выбросы из неорганизованных источников, с открытой поверхности сооружений очистки сточных вод. Население, живущее рядом с такими предприятиями, ощущает неприятный запах метилмеркаптана. Данное исследование направлено на разработку новой, применимой для разных источников технологии снижения газовых выбросов восстановленной серы в окружающую среду. Представлены результаты испытания промышленной установки очистки газовых выбросов содорегенерационного котла в скруббере с форсуночным орошением. На основании измерений технологических параметров режима работы газоочистной установки и определения состава орошающего раствора выполнен анализ полученных результатов. Во время испытаний был получен эффект высокой степени улавливания сероводорода при низком рН. Установлено, что улавливание сероводорода происходило в результате его окисления до попадания в орошающий раствор в мелких каплях конденсата, образующегося на микронных пылинках сульфата и карбоната натрия. Проведено сравнение результатов настоящей работы с результатами исследований Стенфордского университета и института океанологии им. П.П. Ширшова РАН. Проанализирована возможность образования пероксида водорода в условиях наших испытаний в поверхностном слое мелких капель, которые образуются в процессе конденсации паров воды на частицах пыли. Определена предполагаемая причина полученного эффекта, которая заключается в термомеханической деформации поверхностного слоя капель.
Скачивания
Библиографические ссылки
Анискин С.В. Конденсация сульфатной пыли дымовых газов содорегенерационных котлов в струйном газопромывателе // Вестн. СПГУТД. Сер. 1: Естеств. и техн. науки. 2018. No 3. С. 81–83. Aniskin S.V. Condensation of Sulphate Dust of Flue Gases of Sodoregeneration Boilers in a Jet Gas Washer. Vestnik of St. Petersburg State University of Technology and Design. Series 1: Natural and Technical Science, 2018, no. 3, pp. 81–83. (In Russ.).
Анискин С.В., Куров В.С. Полидисперсная модель эжекции газа в прямоточных распылительных аппаратах вытеснения целлюлозного производства // Вестн. СПГУТД. Сер. 4: Пром. технологии. 2021. No 4. C. 91–102. Aniskin S.V., Kurov V.S. Polydisperse Model of Gas Ejection in Direct-Flow Atomizing Devices of Pulp Production Displacement. Vestnik of St. Petersburg State University of Technology and Design. Series 4: Industrial Technologies, 2021, no. 4, pp. 91–102. (In Russ.). https://doi.org/10.46418/2619-0729_2021_4_11
Анискин С.В., Яковлев В.А., Телюкин Г.В. Реконструкция установки для очистки дымовых газов // Бум. пром-сть. 1989. No 6. С. 12–13. Aniskin S.V., Yakovlev V.A., Telyukin G.V. Reconstruction of the Flue Gas Purification Plant. Bumazhnaya promyshlennost’, 1989, no. 6, pp. 12–13. (In Russ.).
Вилесов Н.Г. О некоторых особенностях взаимодействия сернистого ангидрида с сероводородом во влажных газах // Журн. приклад. химии. 1980. Т. 53, No 1. С. 2401–2403. Vilesov N.G. On Some Features of the Interaction of Sulfur Dioxide with Hydrogen Sulfide in Wet Gases. Zhurnal prikladnoy khimii, 1980, vol. 53, no. 1, pp. 2401–2403. (In Russ.).
Дело No А78-4663/2020 о выбросах Селенгинского целлюлозно-бумажного комбината. Режим доступа: http://www.chita.arbitr.ru (дата обращения: 25.09.24). Case no. A78-4663/2020 on the Emissions from the Selegninsk Pulp and Paper Mill. Available at: http://www.chita.arbitr.ru (accessed 25.09.24). (In Russ.).
Домрачев Г.А., Селивановский Д.А. Роль звука и жидкой воды как динамически нестабильной полимерной системы в небиогенном происхождении кислорода и возникновении жизни на Земле. Препринт No 1. Горький: ИМХ АН СССР. 1990. 17 с. Domrachev G.A., Selivanovsky D.A. The Role of Sound and Liquid Water as a Dynamically Unstable Polymer System in the Non-Biogenic Origin of Oxygen and the Emergence of Life on Earth. Preprint no. 1. Gorky, Institute of Organometallic Chemistry of the USSR Academy of Sciences, 1990. 17 p. (In Russ.).
Косиченко Ю.М., Сильченко В.Ф. Технологии удаления сероводорода в процессе обработки подземных вод // Экология и вод. хоз-во. 2020. No 1 (04). С. 43–59. Kosichenko Yu.M., Silchenko V.F. Hydrogen Sulfide Removal Technologies in Groundwater Treatment. Ekologiya i vodnoe khozyajstvo = Ecology and Water Management, 2020, no. 1 (04), pp. 43–59. (In Russ.). https://doi.org/10.31774/2658-7890-2020-1-43-59
Латынина С. Группа «Илим» приговорила Братск к вечному запаху метилмеркаптана // МК-Байкал. 16.12.2014. Режим доступа: https://baikal.mk.ru/articles/2014/12/16/gruppa-ilim-prigovorila-bratsk-k-vechnomu-zapakhu-metilmerkaptana.html (дата обращения: 19.09.24). Latynina S. The “Ilim” Group Has Condemned Bratsk to the Eternal Smell of Methylmercaptan. MK-Baikal, 16.12.2014. (In Russ.).
Марьяш С.А., Дрововозова Т.И. Очистка подземных вод, содержащих сероводород, пероксидом водорода // Инженер. вестн. Дона. 2017. No 4 (47). Ст. No 176. Режим доступа: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2017/4444 (дата обращения: 19.09.24). Mariach S.A., Drovovozova T.I. Purification of Hydrogen Sulfide-Containing Groundwater by Hydrogen Peroxide. Inzhenernyj vestnik Dona = Engineering Journal of Don, 2017, no. 4 (47), art. no. 176. (In Russ.).
Мошкова Н. Больше не «горячая точка»! Производство, которое заботится об экологии // АиФ Архангельск. 04.03.2020. Режим доступа: https://arh.aif.ru/money/bolshe_ne_goryachaya_tochka_proizvodstvo_kotoroe_zabotitsya_ob_ekologii (дата обращения: 19.09.24). Moshkova N. No Longer a “Hot Spot”! Production that Cares about the Environment. AiF Arkhangelsk, 04.03.2020. (In Russ.).
Наилучшие существующие технологии в целлюлозно-бумажной промышленности: сб. Ч. 1, 2. СПб.: Экология и бизнес, 2004. The Best Available Technologies in the Pulp and Paper Industry: Collection. Part 1, 2. St. Petersburg, Ekologiya i biznes Publ., 2004. 509 p. (In Russ.).
Обнародованы результаты эко-экспертизы, проведенной по требованиям жителей Сегежи // КарелИнформ. 10.09.2020. The Results of the Eco-Expertise Conducted at the Request of Segezha Residents Have Been Made Public. KarelInform. 10.09.2020. (In Russ.).
Стунжас П.А. Механохимическая нестабильность воды // Физика водных растворов: сб. тр. Второй всерос. конф. М., 2019. С. 28–30. Stunzhas P.A. Mechanochemical Instability of Water. Fizika vodnykh rastvorov = Physics of Aqueous Solutions: Book of Abatracts of the 2nd Russian Conference. Moscow, 2019, pp. 28–30. (In Russ.).
Фесенко Л.H., Бабаев А.А., Игнатенко С.И., Черкесов А.Ю. Каталитическая очистка воды от сероводорода кислородом методом сухой фильтрации на антрацитовой загрузке // Водоснабжение и водоотведение: качество и эффективность: сб. тр. ХI Междунар. науч.-практ. конф. Кемерово: ЭКСПО-Сибирь, 2008. С. 55–60. Fesenko L.N., Babaev A.A., Ignatenko S.I., Cherkesov A.Yu. Catalytic Purification of Water from Hydrogen Sulfide with Oxygen by Dry Filtration on Anthracite Medium. Water Supply and Sanitation: Quality and Efficiency: Proceedings of the XI International Scientific and Practical Conference. Kemerovo, EKSPO Sibir’ Publ., 2008, pp. 55–60. (In Russ.).
Широков Ю.А. Экологическая безопасность на предприятии. 3-е изд., стер. СПб.: Лань, 2022. 360 с. Shirokov Yu.A. Environmental Safety at the Enterprise. 3rd ed., reprint. St. Petersburg, Lan’ Publ., 2022. 360 p. (In Russ.).
Яковлев В.А., Григорьева Н.В., Макаренко В.А., Верх Е.А., Полторацкий Г.М. Изучение равновесий, имеющих место при абсорбции серосодержащих соедине ний из газовых выбросов ЦБП // Изв. вузов. Лесн. журн. 1991. No 2. С. 91–93. Yakovlev V.A., Grigorieva N.V., Makarenko V.A., Verkh E.A., Poltoratsky G.M. The study of Equilibria Occurring during the Absorption of Sulfur-Containing Compounds from Gas Emissions of the Pulp and Paper Industry. Lesnoy Zhurnal = Russian Forestry Journal, 1991, no. 2, pp. 91–93. (In Russ.).
Dulay M.T., Huerta-Aguilar C.A., Chamberlayne C.F., Zare R.N., Davidse A., Vukovic S. Effect of Relative Humidity on Hydrogen Peroxide Production in Water Droplets. QRB Discovery, 2021, vol. 2, art. no. e8. https://doi.org/10.1017/qrd.2021.6
Katsuhiko K., Takayuki F. Gas Purification Method. Patent Japan no. 3-109, 1991.
Lee J.K., Han H.S., Chaikasetsin S., Marron D.P., Waymouth R.M., Prinz F.B., Zare R.N. Condensing Water Vapor to Droplets Generates Hydrogen Peroxide. PNAS, 2020, vol. 117 (49), pp. 30934–30941. https://doi.org/10.1073/pnas.2020158117
Lee J.K., Samanta D., Nam H.G., Zare R.N. Micrometer-Sized Water Droplets Induce Spontaneous Reduction. Journal of the American Chemical Society, 2019, vol. 141, iss. 27, pp. 10585–10589. https://doi.org/10.1021/jacs.9b03227
Lee J.K., Samanta D., Nam H.G., Zare R.N. Spontaneous Formation of Gold Nano-Structures in Aqueous Microdroplets. Nature Communications, 2018, vol. 9, art. no. 1562. https://doi.org/10.1038/s41467-018-04023-z
Lee J.K., Walker K.L., Han H.S., Kang J., Prinz F.B., Waymouth R.B., Nam H.G., Zare R.N. Spontaneous Generation of Hydrogen Peroxide from Aqueous Micro-droplets. PNAS, 2019, vol. 116 (39), pp. 19294–19298. https://doi.org/10.1073/pnas.1911883116
Mondal S., Acharya S., Biswas R., Bagchi B., Zare R.N. Enhancement of Reaction Rate in Small-Sized Droplets: A Combined Analytical and Simulation Study. The Journal of Chemical Physics, 2018, vol. 148, iss. 24, art. no. 244704. https://doi.org/10.1063/1.5030114
Rafson H.J. Method for Removing Volatile Organic Compounds from Air Streams. Patent US no. 4844874, 1990.
Rafson H.J., Vries de E. Apparatus for Neutralizing Odors. Patent US no. 4308040, 1981.
Study Reveals Benefits of Atomized Mist Scrubbing at Waste Water Plants. Water and Sewage International, 1991, no. 13, art. no. 12.
Veselov Yu.S. Effect of Hydrogen Peroxide Accumulation at Reverse-Osmosis Freshening of Seawater Desalination. Khimiya i Tekhnologiya Vody, 1991, vol. 13, no. 8, pp. 741–745.
Vries de E. Condensation. Patent US no. 4308241, 1981.
Vries de E. Method and Means of Operating Mist Scrubber. Patent US no. 4844874, 1989.
Vries de E. Removal of Odors from Gas Streams. Patent US no. 4238461, 1980.
Vries de E. Two-Stage Odor Control System. Patent US no. 4416861, 1983.
Wei Z., Li Y., Cooks G., Yan X. Accelerated Reaction Kinetics in Microdroplets: Overview and Recent Developments. Annual Review of Physical Chemistry, 2020, vol. 71, pp. 31–51. https://doi.org/10.1146/annurev-physchem-121319-110654
Xiong H., Lee J.K., Zare R.N., Min W. Strong Electric Field Observed at the Interface of Aqueous Microdroplets. The Journal of Physical Chemistry Letters, 2020, vol. 11, iss. 17, pp. 7423–7428. https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.0c02061
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 С.В. Анискин, В.С. Куров (Автор)
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
