Очистка газов от загрязняющих веществ

Очистка топочных газов от диоксида серы

Уменьшение содержания серы в топочных газах может достигаться разными методами: использованием малосернистых углей, предварительным удалением серы из угля, снижением количества серы, выделяющейся в газовую фазу при горении (связывание серы, например, в сульфат кальция), удалением серы из топочных газов, предварительной переработкой нефти, угля, сланца в жидкое или газообразное горючее (с удалением серы). Поскольку наиболее широко в мировой практике применяются методы обессеривания топочных газов и предварительное удаление серы из нефти и угля, этим методам уделяется основное внимание. Удаление серы при переработке нефти является стандартной операцией.

Основными промышленными методами очистки топочных газов от диоксида серы являются абсорбция и добавление сорбентов в зону горения. С помощью этих методов из топочных газов можно удалять более 90% SO2. Обычно применяются абсорбционные методы - известковый и известняковый, мокры, полусухие и сухие. Основные их недостатки - образование большого объема сульфитов и сульфатов и сложность утилизации последних. Известны также циклические (регенерационные) методы, например магнезитовый, применение которых позволяет получать концентрированный поток SO2 и возвращать сорбент в начало процесса. Однако эти методы имеют свои недостатки и используются значительно реже. [2]

Применяется также подача известняка в зону горения, в кипящий слой или подачу пульпы (известняка и воды) в газовый тракт. Но проблема та же: использование золы и шлака ограничено из-за вторичного загрязнения воды и почвы сульфатами.

Известковый и известняковый методы. Основные химические реакции, протекающие при взаимодействии SO2 с пульпой гидроксида кальция или известняка, описываются следующими уравнениями:

СаО + Н2О = Са(ОН)2

Са(ОН)2 + СО2 = Са СО3 + Н2О

Са СО3+ СО2+ Н2О = Са(НСО3)2

Са(НСО3)2 + SO2 + Н2О = СаSО3 2Н2О + 2СО2

СаSО3 2Н2О + ½ О2 = СаSО4 2Н2О

Образующийся в процессе улавливания SO2 сульфит кальция плохо растворим в воде и образует мелкокристаллический осадок СаSО3 2Н2О. Под действие воздуха он частично переходит в сульфат кальция. При абсорбционном выделении SO2 происходит также очистка газа от частиц летучей золы и других веществ. Поэтому образующаяся пульпа имеет сложный переменный состав и содержит смесь сульфита и сульфата кальция, непрореагировавшего СаСО3 или Са(ОН)2, частиц летучей золы и других веществ. Это в значительной мере затрудняет дальнейшее использование образующего шлама. В большинстве случаев его сбрасывают в отвал, где он является источником вторичного загрязнения окружающей среды.

Разработаны и освоены в промышленности методы очистки дымовых газов от SO2 с получение строительного гипса. Окисление сульфита кальция и кристаллизация гипса. Окисление сульфита кальция и кристаллизация гипса протекают при подкислении, поэтому предусмотрены подача серной кислоты и продувка воздухом.

Магнезитовый метод.

Сущность метода состоит во взаимодействии SO2 с суспензией Mg(ОН)2 по реакции:

Mg(ОН)2 + SO2 + 5 Н2О = MgSO3 6Н2О

Достоинствами метода являются его цикличность, высокая эффективность (степень очистки 90-92%), возможность утилизации SO2. Основной недостаток процесса - большое количество твердофазных стадий, что приводит к сильному абразивному износу аппаратуры и загрязнению среды твердыми частицами. Весьма значительными являются и энергетические расходы на разложение сульфита и сульфата магния.

Аммиачные методы

В основе этих методов лежит процесс абсорбции SO2 раствором сульфита аммония:

SO2 + (NН4)2 SO3 + Н2О = 2NН4НSО3

В дальнейшем в результате химических превращений из образующегося гидросульфата аммония выделяют оборотный раствор (NН4)2 SO3 и концентрированный поток SO2.

Недостатком всех аммиачных методов очистки является необходимость глубокого охлаждения газов перед стадией абсорбции.

Общий недостаток всех абсорбционных методов - необходимость дополнительного нагрева очищенных газов перед их выбросом в атмосферу.

Очистка дымовых газов с получением серы

В ряде стран разработан регенерационный циклический способ очистки дымовых газов от оксидов серы с получением серы. Топочные газы очищаются от пыли в электрофильтрах и дочищаются водой, при этом происходит очистка от тяжелых металлов. Далее SO2 взаимодействует в абсорбере с раствором сульфида натрия:

SO2 + Na2 S = Na2 SО4 + 2 S

Еще статьи по экологии

Экологическое состояние и техногенная нагрузка реки Белая
На качество воды в р. Белой ниже г. Белорецка (д/о “Арский камень”) оказывали влияние сбросы ОАО «Белорецкий металлургический комбинат» (черная металлургия), завода тракторных рессор и пружи ...

Современные хладагенты и проблемы экологии
Всем нам хорошо известно, что искусственное охлаждение связано с осуществлением термодинамических циклов холодильных машин, которые основаны главным образом на фазовых превращениях тел, называемых раб ...

Технология фиторемедиации
Для обезвреживания ядовитых органических веществ, попадающих в окружающую среду с отходами химических предприятий, уже давно и довольно успешно используют различные микроорганизмы. Однако о ...