RU90854U1

RU90854U1 - GAS CHLORINE EMISSION EMISSION NEUTRALIZATION SYSTEM

Info

Publication number: RU90854U1
Application number: RU2009129893/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Кожевников; Ованес Петрович Петросян; Андрей Анатольевич Баранов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Фирменное специализированное предприятие "КРАВТ"
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2010-01-20

Abstract

Система нейтрализации аварийных выбросов газообразного хлора с растворным блоком, содержащая емкость для нейтрализующей жидкости, нейтрализующую жидкость, линию подачи хлоровоздушной смеси, линию вывода очищенного воздуха, линию циркуляции нейтрализующей жидкости, в которую включен насос, отличающаяся тем, что в линию подачи хлоровоздушной смеси встроен эжектор и в линию циркуляции нейтрализующей жидкости дополнительно встроен растворный блок приготовления, замены и утилизации нейтрализующего раствора.A system for neutralizing accidental emissions of gaseous chlorine with a mortar block, which contains a container for a neutralizing liquid, a neutralizing liquid, a supply line for chlorine-air mixture, a discharge line for cleaned air, a line for circulating a neutralizing liquid, which includes a pump, characterized in that an ejector is built into the line for supplying chlorine-air mixture and in the line of circulation of the neutralizing liquid, an additional solution unit for preparing, replacing and disposing of the neutralizing solution is additionally integrated.

Description

Изобретение относится к области нейтрализации газообразного хлора и может быть использовано на предприятиях, применяющих хлор, для нейтрализации аварийных выбросов в воздух хлора с одновременной регенерацией абсорбента, для обеспечения безопасности людей, находящихся в помещении, где хранится жидкий хлор или установлены устройства дозирования хлора.The invention relates to the field of neutralization of gaseous chlorine and can be used at enterprises that use chlorine to neutralize accidental emissions of chlorine into the air while regenerating the absorbent, to ensure the safety of people in the room where liquid chlorine is stored or chlorine dosing devices are installed.

Известны адсорбционные и абсорбционные устройства нейтрализации хлора и массообменные аппараты, применяемые для этих целей. (Химическая энциклопедия Т.1, М. 1992, стр.4-14, 52-62 и Т.3, М. 1992, стр.335-339). Адсорбционные устройства для нейтрализации хлора - адсорберы, где в качестве адсорбента применяют твердые среды (технические активированные угли), по степени нейтрализации считаются достаточно эффективными, но имеют существенные недостатки: не являются технологичными, так как требуют больших объемов адсорбентов, соответственно, габариты этого оборудования весьма значительны, а после регенерации адсорбента, которую обычно проводят водяным паром, снова выделяется хлор и снова встает задача его нейтрализации.Known adsorption and absorption devices for the neutralization of chlorine and mass transfer apparatuses used for these purposes. (Chemical Encyclopedia T.1, M. 1992, pp. 4-14, 52-62 and T.3, M. 1992, pp. 335-339). Adsorption devices for neutralizing chlorine - adsorbers, where solid media (technical activated carbons) are used as adsorbent, are considered quite effective in terms of degree of neutralization, but have significant drawbacks: they are not technologically advanced because they require large volumes of adsorbents, respectively, the dimensions of this equipment are very significant, and after regeneration of the adsorbent, which is usually carried out with water vapor, chlorine is released again and the task of neutralizing it again arises.

Абсорбционные устройства для нейтрализации хлора - абсорберы или насадочные колонны традиционно используются в типовых проектах хлораторных и складах хлора, где в качестве абсорбента применяют жидкие щелочные среды (NaOH, Na₂CO₃, Ca(ОН)₂, СаСO₃ и др.) В насадочной колонне поглощающая хлор щелочная жидкость (NaOH, Na₂СО₃) подается на насадку сверху через распределитель, а снизу противотоком подается воздух, загрязненный хлором. При столкновении потоков газа и жидкости на развитой поверхности насадки, смоченной поглощающей жидкостью, происходит взаимодействие хлора и жидкости. Очищенный от хлора воздух идет на выход, а поглощающий раствор перетекает в сливную камеру и выводится из колонны. Насадочная колонна для очистки газов содержит корпус с патрубками для ввода и вывода газа и жидкости, группу поддерживающих решеток, на которых размещены насадки, распределитель и перераспределители жидкости и камеру слива жидкости.Absorption devices for chlorine neutralization - absorbers or packed columns are traditionally used in typical projects of chlorination plants and chlorine warehouses, where liquid alkaline media (NaOH, Na ₂ CO ₃ , Ca (OH) ₂ , CaCO ₃ , etc.) are used as absorbent. the column absorbing chlorine alkaline liquid (NaOH, Na ₂ CO ₃ ) is supplied to the nozzle from above through a distributor, and from the bottom countercurrent air is supplied contaminated with chlorine. In the collision of gas and liquid flows on the developed surface of the nozzle moistened with an absorbing liquid, chlorine and liquid interact. The air purified from chlorine goes to the outlet, and the absorbing solution flows into the drain chamber and is discharged from the column. The nozzle column for gas purification contains a housing with nozzles for input and output of gas and liquid, a group of supporting grids on which nozzles are placed, a distributor and redistributors of liquid, and a liquid discharge chamber.

По Регламенту Окского водозабора г.Калуги в основу системы аварийного поглощения газообразного хлора положен абсорбционный способ нейтрализации, которая состоит из двух санитарных колонн, изготовленных из железобетона диаметром 2 м и высотой 5,5 м, железобетонная емкость для хранения нейтрализующего раствора соды 7,8 м³, железобетонная емкость отработанного нейтрализующего раствора объемом 30 м³, металлический бак для хранения не менее 1,5 тонн сухого реагента, два химических насоса и электрифицированная задвижка.According to the Regulation of the Oka water intake in the city of Kaluga, the emergency chlorine gas absorption system is based on the neutralization absorption method, which consists of two sanitary columns made of reinforced concrete with a diameter of 2 m and a height of 5.5 m, a reinforced concrete tank for storing a neutralizing soda solution of 7.8 m ³ , a reinforced concrete tank of spent neutralizing solution with a volume of 30 m ³ , a metal tank for storing at least 1.5 tons of dry reagent, two chemical pumps and an electrified valve.

В данном устройстве предусмотрена система приготовления и замены нейтрализующего раствора (емкость для приготовления нейтрализующего раствора, емкость для слива отработанного раствора, бак для хранения исходных реактивов, насосы для перекачки растворов), без оговаривания режимов утилизации отработанного раствора.This device provides a system for the preparation and replacement of a neutralizing solution (a tank for preparing a neutralizing solution, a tank for draining the spent solution, a tank for storing the initial reagents, pumps for pumping solutions), without specifying the modes of disposal of the spent solution.

Однако данное устройство имеет следующие существенные недостатки - недостаточно технологично из-за того, что не обеспечивают полноту нейтрализации аварийных выбросов хлора, так как насадочная колонна при запуске должна быть заполнена поглотительным раствором, что требует значительного времени и усугубляет результаты аварии. Во-вторых, при подаче хлора в колонну насадка требует выведения ее в рабочий режим, т.е. обеспечить равномерное пленочное течение жидкости по поверхности насадки. Поэтому в начальный период пуска колонны происходит проскок хлора, причем максимальной концентрации. К тому же насадочная колонна чрезмерно громоздка, требует наличия сложной схемы обвязки трубопроводами и занимает большое пространство.However, this device has the following significant drawbacks - it is not technologically advanced due to the fact that it does not completely neutralize accidental chlorine emissions, since the packed column must be filled with an absorption solution at start-up, which takes considerable time and aggravates the results of the accident. Secondly, when supplying chlorine to the column, the nozzle requires putting it into operation, i.e. ensure uniform film flow of fluid along the surface of the nozzle. Therefore, in the initial period of the start-up of the column, a leakage of chlorine occurs, with a maximum concentration. In addition, the packed column is excessively bulky, requires a complex piping scheme, and occupies a large space.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство нейтрализации хлора с помощью массообменного аппарата (патент РФ 2195358, B01D 53/18, B01D 3/28), реализованное в установках ОХТА-9000К и ХПА-9000К, которое эксплуатируется «Водоканалом» Санкт-Петербурга для нейтрализации аварийных выбросов хлора и по степени очистки удовлетворяет требованиям Правил ПБ 09-594-03.The closest in technical essence and the achieved result is a chlorine neutralization device using a mass transfer apparatus (RF patent 2195358, B01D 53/18, B01D 3/28), implemented in the OKHTA-9000K and KhPA-9000K units, which is operated by Vodokanal St. St. Petersburg for the neutralization of accidental emissions of chlorine and the degree of purification meets the requirements of Rules PB 09-594-03.

Массообменный аппарат содержит корпус, газораспределительное контактное устройство, патрубки для подачи и вывода газа, емкость для жидкости, причем выход патрубка подачи газа расположен ниже газораспределительного контактного устройства, при этом он снабжен дополнительной сеткой, расположенной ниже уровня выхода патрубка подачи газа, а емкость для жидкости сообщена магистралью, в которую включен насос, с полостью корпуса выше газораспределительного контактного устройства. В качестве поглощающей жидкости используют раствор Na₂СО₃. Объем и концентрация поглощающей жидкости готовят в соответствии с объемом газа, который должен быть поглощен, однако в патенте не оговаривается система приготовления нейтрализующего раствора, его замены и утилизации.The mass-exchange apparatus contains a housing, a gas distribution contact device, nozzles for supplying and discharging gas, a container for liquid, and the outlet of the gas supply pipe is located below the gas distribution contact device, while it is equipped with an additional grid located below the outlet level of the gas supply pipe, and a container for liquid communicated by the main line into which the pump is connected, with the body cavity above the gas distribution contact device. As the absorbing liquid, a solution of Na ₂ CO _{3 is used} . The volume and concentration of the absorbing liquid is prepared in accordance with the volume of the gas to be absorbed, however, the patent does not specify the system for preparing the neutralizing solution, its replacement and disposal.

Данное устройство для нейтрализации хлора исключает полностью проскок хлора в начальный пусковой период, обеспечивая подачу хлора в поглощающий раствор с первых минут аварии, поэтому не требуется дополнительного времени на подготовку и запуск, т.е. процесс безынерционный, и этим обеспечивается полнота нейтрализации хлора, однако имеет следующие существенные недостатки:This chlorine neutralization device completely eliminates the leakage of chlorine in the initial start-up period, ensuring the supply of chlorine to the absorbing solution from the first minutes of the accident, therefore, additional time for preparation and start-up, i.e. the process is inertialess, and this ensures the complete neutralization of chlorine, however, it has the following significant disadvantages:

при использовании в качестве поглощающего раствора 10% Na₂CO₃ в силу невысокой его химической активности требуется большее время взаимодействия хлора с поглощающим раствором, т.е. нужно вести процесс при невысоких скоростях газового потока 0,3-4 м/сек. Эти пределы достаточно узки и выход за эти пределы приводит к снижению полноты нейтрализации хлора. Так, при V<0,3 м/сек не обеспечивается эффективный объем обработки газа, а при V>4 м/сек происходит вторичный унос жидкости. Также, хотя данное устройство для нейтрализации газообразного хлора значительно проще и технологичнее и более компактно по сравнению с известными аналогами, однако, по сравнению с заявляемым решением также достаточно сложно.when using 10% Na ₂ CO ₃ as an absorbing solution, due to its low chemical activity, a longer interaction time of chlorine with an absorbing solution is required, i.e. it is necessary to conduct the process at low gas flow rates of 0.3-4 m / s. These limits are quite narrow and going beyond these limits leads to a decrease in the completeness of neutralization of chlorine. So, at V <0.3 m / s, the effective volume of gas treatment is not provided, and at V> 4 m / s, secondary liquid ablation occurs. Also, although this device for neutralizing gaseous chlorine is much simpler and more technologically advanced and more compact in comparison with the known analogues, however, compared with the claimed solution is also quite difficult.

Техническим результатом изобретения является повышение полноты нейтрализации выбросов газообразного хлора в момент аварии и обеспечение безопасности людей, находящихся в помещениях, где хранится хлор, или установлены устройства для дозирования хлора, а также повышение технологичности и упрощение конструкции устройства.The technical result of the invention is to increase the completeness of the neutralization of chlorine gas emissions at the time of the accident and to ensure the safety of people in rooms where chlorine is stored, or devices for dosing chlorine are installed, as well as improving manufacturability and simplifying the design of the device.

Технический результат достигается тем, что в систему нейтрализации аварийных выбросов газообразного хлора с растворным блоком приготовления, замены и утилизации нейтрализующего раствора, содержащую емкость для нейтрализующей жидкости, нейтрализующую жидкость, линию подачи хлоровоздушной смеси, линию вывода очищенного воздуха, линию циркуляции нейтрализующей жидкости, в которую включен насос, дополнительно в линию подачи хлоровоздушной смеси встроен эжектор и в линию циркуляции нейтрализующей жидкости дополнительно встроен растворный блок приготовления, замены и утилизации нейтрализующего раствора.The technical result is achieved by the fact that in the system for neutralizing accidental emissions of gaseous chlorine with a solution unit for preparing, replacing and disposing of a neutralizing solution, comprising a container for a neutralizing liquid, a neutralizing liquid, a line for supplying chlorine-air mixture, an outlet line for purified air, a line for circulating a neutralizing liquid into which the pump is turned on, an ejector is additionally integrated in the chlorine-air mixture supply line, and an additional solution is integrated in the neutralizing liquid circulation line ny preparation unit, the replacement and disposal of the neutralizer solution.

Технический результат достигается благодаря наличию в заявляемом устройстве эжектора, встроенного в линию подачи хлоровоздушной среды, который обеспечивает эффективное смешение двух сред, т.е. эжекцию (процесс специально предназначенный для смешения двух сред и их взаимодействие), обеспечивая сразу же в начальный момент аварии поглощение хлора, предотвращая проскок хлора в атмосферу. Также по сравнению с прототипом, в заявляемом устройстве нет ограничений по скорости газового потока благодаря более эффективному эжекционному смешению двух сред.The technical result is achieved due to the presence in the inventive device of an ejector built into the supply line of a chlorine-air medium, which provides effective mixing of the two media, i.e. ejection (a process specially designed for mixing two media and their interaction), ensuring the absorption of chlorine immediately at the initial moment of the accident, preventing the leakage of chlorine into the atmosphere. Also, compared with the prototype, in the inventive device there are no restrictions on the speed of the gas stream due to more efficient ejection mixing of the two media.

Также достигается дополнительный технический эффект - повышение технологичности и упрощение конструкции устройства. В связи с более высокой эффективностью абсорбции газообразного хлора нейтрализующим раствором в заявляемом решении за счет более эффективного эжекционного смешивания с помощью эжектора исчезает по сравнению с прототипом необходимость сложной конструкции газораспределительного контактного устройства, где происходит смешение, и устройство становится еще более компактным. Повышение технологичности достигается также тем, что в устройство дополнительно встроен растворный блок приготовления, замены и утилизации нейтрализующего раствора.An additional technical effect is also achieved - improving manufacturability and simplifying the design of the device. Due to the higher efficiency of absorption of gaseous chlorine by the neutralizing solution in the claimed solution due to more efficient ejection mixing with an ejector, the need for a complicated gas distribution contact device design where mixing occurs and the device becomes even more compact. Improving manufacturability is also achieved by the fact that the device is additionally integrated mortar unit for the preparation, replacement and disposal of a neutralizing solution.

На фиг.1 изображено заявляемое устройство, общий вид.Figure 1 shows the inventive device, General view.

Устройство состоит из емкости для нейтрализующей жидкости 1 (один или более резервуаров СНГХ), патрубка подачи хлоровоздушной смеси 2, патрубка вывода воздуха с воронкой 3, эжектора 4 для смешивания хлора с нейтрализующей жидкостью, насоса 5, встроенного в линию циркуляции нейтрализующей жидкости 6, для прокачки раствора при нейтрализации хлора, нейтрализующей жидкости 7, патрубка с вентилем для слива отработанной жидкости 8 и вентиля 9 подачи жидкости на эжектор 4. Емкость для нейтрализующей жидкости 1 соединена с растворным блоком 10 с помощью линии залива нового раствора 11 (в один или более резервуаров), линии перелива отработанного раствора 12, линии рециркуляции 13. В линию рециркуляции 13 встроены насос 14 и эжектор 15. Растворный блок 10 представляет собой емкость 16, с патрубком 17 для вывода воздуха, с воронкой 18 для загрузки реагентов и воды для приготовления нейтрализующего раствора, патрубок 19 с вентилем для слива утилизированного нейтрализующего раствора, патрубок 20 с вентилем для взятия пробы на анализ.The device consists of a container for neutralizing liquid 1 (one or more LPG tanks), a supply pipe for chlorine-air mixture 2, an air outlet pipe with a funnel 3, an ejector 4 for mixing chlorine with a neutralizing liquid, a pump 5, which is integrated in the neutralizing liquid circulation line 6, for pumping the solution during neutralization of chlorine, neutralizing liquid 7, a pipe with a valve for draining the spent liquid 8 and valve 9 for supplying liquid to the ejector 4. The capacity for the neutralizing liquid 1 is connected to the solution block 10 by filling lines for a new solution 11 (into one or more tanks), overflow lines for the spent solution 12, recycling lines 13. A pump 14 and an ejector 15 are built into the recycling line 13. The solution block 10 is a container 16, with a pipe 17 for air outlet, s a funnel 18 for loading reagents and water for preparing a neutralizing solution, a pipe 19 with a valve for draining the utilized neutralizing solution, a pipe 20 with a valve for taking samples for analysis.

Пример осуществления устройства.An example implementation of the device.

В момент аварийного выброса (аварийная ситуация) детектор хлора обнаруживает присутствие газообразного хлора в помещении и автоматически включается система аварийной сигнализации и автоматически включается насос 5, который обеспечивает движение потока нейтрализующего раствора 7 по линии циркуляции нейтрализующей жидкости 6 через создающий вакуум эжектор 4, благодаря которому хлоровоздушная среда через патрубок 2 засасывается из помещения непосредственно в поток нейтрализующего раствора и далее в емкость 1 с тем же нейтрализующим раствором 7.At the time of the emergency release (emergency), the chlorine detector detects the presence of gaseous chlorine in the room and the alarm system automatically turns on and the pump 5 automatically turns on, which ensures the flow of the neutralizing solution 7 along the neutralizing liquid circulation line 6 through the vacuum ejector 4, due to which the chlorine air the medium through the pipe 2 is sucked from the room directly into the flow of the neutralizing solution and then into the tank 1 with the same neutralizing solution 7 thief.

В результате поэтапно обеспечивается нейтрализация хлора: сначала в первый момент при его попадании в эжектор 4, а затем в емкости 1 с нейтрализующим раствором 7. Очищенный от хлора воздух выдавливается из емкости 1 через патрубок 3.As a result, neutralization of chlorine is provided in stages: first, at the first moment, when it enters the ejector 4, and then in the tank 1 with a neutralizing solution 7. The air purified from chlorine is squeezed out of the tank 1 through the pipe 3.

По завершении процесса нейтрализации отработанный раствор поступает в растворный блок 10 через вентиль 8 для утилизации.Upon completion of the neutralization process, the spent solution enters the solution block 10 through the valve 8 for disposal.

В заявляемом устройстве используется нейтрализующая жидкость следующего состава, мас.%:In the inventive device uses a neutralizing liquid of the following composition, wt.%:

Гидроксид натрия (NaOH)Sodium hydroxide (NaOH) 10-1510-15 Тиосульфат натрия (Na₂S₂O₃)Sodium Thiosulfate (Na ₂ S ₂ O ₃ ) 3-10.3-10.

Объем и концентрация нейтрализующего раствора должны соответствовать максимально возможному количеству хлора, заполняющего помещение в результате аварийной ситуации.The volume and concentration of the neutralizing solution should correspond to the maximum possible amount of chlorine filling the room as a result of an emergency.

Нейтрализующий раствор готовится заранее следующим образом: в растворный блок 10 через воронку 18 заливается вода ¾ необходимого объема. В этом объеме медленно и постепенно растворяется необходимое количество тиосульфата натрия. Затем жидкий NaOH (49%) в количестве, соответствующем максимально возможному количеству хлора, которое может быть выброшено в помещение в результате аварии, медленно и постепенно добавляется через воронку 18 в емкость 16, не перегревая раствор выше 35°С, и доводится водой до необходимого объема. Для перемешивания реагентов и предотвращения перегрева производится рециркуляция раствора с помощью эжектора 15.The neutralizing solution is prepared in advance as follows: water ¾ of the required volume is poured into the solution block 10 through a funnel 18. In this volume, the required amount of sodium thiosulfate is slowly and gradually dissolved. Then, liquid NaOH (49%) in an amount corresponding to the maximum possible amount of chlorine that can be released into the room as a result of the accident is slowly and gradually added through a funnel 18 to the tank 16, without overheating the solution above 35 ° C, and brought to the required water volume. To mix the reagents and prevent overheating, the solution is recycled using the ejector 15.

Приготовленный нейтрализующий раствор насосом 14 перекачивается по линии залива нового раствора 11 в емкость 1 для нейтрализующего раствора. Отработанный нейтрализующий раствор 7 перед сбросом в канализацию по линии перелива отработанного раствора 12 поступает в растворный блок 10 для утилизации. С помощью соляной кислоты HCl pH раствора доводится до нейтрального уровня. В результате получается раствор, содержащий NaCl и ионы сульфата.The prepared neutralizing solution by the pump 14 is pumped along the line of the gulf of the new solution 11 into the tank 1 for the neutralizing solution. The spent neutralizing solution 7 before being discharged into the sewer through the overflow line of the spent solution 12 enters the solution block 10 for disposal. Using hydrochloric acid HCl, the pH of the solution is brought to a neutral level. The result is a solution containing NaCl and sulfate ions.

По международным стандартам допускается сброс в канализацию без дополнительной химической и биологической очистки раствор NaCl при концентрации 2%, ионы сульфата при концентрации не более 0,3%.According to international standards, a NaCl solution at a concentration of 2% and sulfate ions at a concentration of not more than 0.3% are allowed to be discharged into the sewers without additional chemical and biological treatment.

Для получения допустимых концентраций пошагово, порциями, раствор по 10% от массы всего нейтрализующего раствора переливают в емкость 16, в которую предварительно налито необходимое количество воды и добавлена HCl. Это повторяют до тех пор, пока рН всего раствора не будет доведен до нейтрального уровня. Затем производится сброс его в канализацию.To obtain acceptable concentrations, step by step, in portions, a solution of 10% by weight of the total neutralizing solution is poured into a container 16, into which the required amount of water is preliminarily poured and HCl is added. This is repeated until the pH of the whole solution is brought to a neutral level. Then it is dumped into the sewer.

Использование заявляемого устройства для нейтрализации аварийных выбросов газообразного хлора с растворным блоком для приготовления, замены и утилизации нейтрализующего раствора обеспечивает по сравнению с прототипом повышение полноты нейтрализации выбросов газообразного хлора в момент аварии и обеспечивает безопасность людей, находящихся в помещениях, где хранится хлор, а также обеспечивает повышение технологичности, упрощение конструкции устройства и предусматривает утилизацию отработанного раствора.The use of the inventive device for the neutralization of emergency emissions of gaseous chlorine with a mortar unit for the preparation, replacement and disposal of a neutralizing solution provides, in comparison with the prototype, an increase in the completeness of neutralization of emissions of gaseous chlorine at the time of the accident and ensures the safety of people in rooms where chlorine is stored, and also ensures improving manufacturability, simplifying the design of the device and provides for the disposal of waste solution.

Claims

A system for neutralizing accidental emissions of gaseous chlorine with a mortar block containing a container for a neutralizing liquid, a neutralizing liquid, a line for supplying chlorine-air mixture, a line for discharging clean air, a line for circulating a neutralizing liquid, which includes a pump, characterized in that an ejector is built into the line for supplying chlorine-air mixture and a solution unit for preparing, replacing and disposing of the neutralizing solution is additionally integrated into the neutralizing liquid circulation line.