• 5

4.6. ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ДИОКСИДА СЕРЫ

Недостатки абсорбционных методов очистки газов от диоксида серы привели к разработке процессов, основанных на исполь­зовании твердых хемосорбентов — путем их введения в пыле­видной форме в топки и (или) газоходы теплоэнергетических агрегатов. В качестве хемосорбентов могут быть использованы; известняк, доломит или известь. Для увеличения активности хемосорбентов, подавления процесса окисления S02 в SOa и решения некоторых других задач наряду с поглотителем диок­сида серы вводят ряд специальных добавок в виде дешевых неорганических солей, оксихлорида меди, оксида магния и дру­гих веществ.

Наряду с перечисленными хемосорбентами в качестве аген­тов для связывания диоксида серы могут быть использованы и некоторые оксиды металлов. С позиций обеспечения приемле­мых скоростей поглощения диоксида серы и регенерации насы­щенных хемосорбентов наиболее перспективными среди них яв­ляются оксиды Al, Bi, Се, Со, Cr, Си, Fe, Hf, Мп, Ni, Sn>. Th, Ti, V, U, Zr. Среди исследованных и опробованных методов некоторую практическую реализацию получил окисно-марган- цевый метод (метод фирмы «Мицубиси»).

По этому методу горячие дымовые газы («135°С) обраба­тывают оксидом марганца в виде порошка. В процессе контак­та оксида марганца с диоксидом серы и кислородом происхо­дит реакция

Mn0,.nH20+S03+(l —-г/2)Оа —>- MnS04+nH20,            (1.262)

где *=» 1,6—1,7.

Образующийся сульфат марганца после его выделения из газа обрабатывают в виде водной пульпы аммиаком с цельк> регенерации оксида марганца:

MnS04+2NH3+ («+1)Н30+ (х—1),/20j —>- Mn0,-nH20+(NH4)2S0*.

(1.263).

В соответствии с рис. 1-42 инжектируемый в дымовые газы оксид мар­ганца взаимодействует с содержащимся в них диоксидом серы в адсорбере. Выходящие из адсорбера газы освобождают от взвешенных примесей в цик­лоне и электрофильтре, после чего через дымовую трубу при s«115°C очи-

 

Рис. 1-42. Схема установки оксидно-марганцевой очистки дымовых газов от диоксида серы:

I — адсорбер; Я —- циклон; 3 — алектрофильтр; 4—-дымовая труба; 5—аммонийный скруббер; 6 — реактор; 7 — сепаратор; И— фильтр; 9 — кипятильник; 10 — кристаллиза­тор; // — центрифуга; 12— циклон

щениые газы поступают в атмосферу. Основное количество хемосорбеита из. циклона и электрофильтра вновь направляют на контактирование с дымо­выми газами, а небольшую его часть в виде водной пульпы с целью реге­нерации оксида марганца последовательно обрабатывают в аммонийном: скруббере и реакторе водным раствором аммиака и воздухом. Уловленную в процессе газоочистки сажу, находящуюся в поступающей из реактора- пульпе, отделяют в сепараторе. Регенерированный оксид марганца выделяют из раствора на фильтре и направляют в голову процесса. Освобожденный, от взвешенных веществ раствор сульфата аммония через кипятильник пере­дают на вакуум-кристаллизацию. Образующиеся кристаллы сульфата аммо- иия отделяют от маточного раствора на центрифуге и после высушивания горячим воздухом отделяют от последнего в циклоне. При содержании ди­оксида серы в подаваемом на очистку газе 0,16% (об.) окисно-марганцевый метод в соответствии с такой технологией обеспечивает его 90%-е извлечение..

Сухие процессы санитарной очистки газов от диоксида серьг обеспечивают, как следует из изложенного, возможность реали­зации обработки газов при повышенных температурах без ув­лажнения очищаемых потоков, что позволяет снизить коррозию- аппаратуры, упрощает технологию газоочистки и сокращает капитальные затраты на нее. Наряду с этим они обычно преду­сматривают возможность цикличного использования поглотителя и (или) утилизацию продуктов процесса очистки газов.

К сухим способам относят также каталитическое окисле­ние диоксида серы (см. разд. б.З) и поглощение диоксида серы: адсорбентами.

Среди сухих способов адсорбционного улавливания диоксида серы в наибольшей степени исследованы и опробованы в произ­водственных условиях (применительно к газам процессов сжига­ния твердого и жидкого топлива) углеродные поглотители (в основном активные угли и полукоксы), позволяющие прово­дить обработку газов при 110—150 °С.

Динамическая активность углеродных адсорбентов по диоксиду серы при содержании сто в газах 0,5% (об.) в интервале температур 50—100"С нахо­дится в пределах 3—43 г/кг. В присутствии в очищаемых газах кислорода и паров воды величина адсорбции возрастает, а поглощение углеродными ад­сорбентами диоксида серы сопровождается каталитическими процессами окисления, приводящими к образованию серной кислоты концентрация ко­торой определяется условиями сорбции и влагосидсржанием обрабатываемо­го газового потока.

Углеаде.орбционное извлечение диоксида серы из дымовых газов основа­но и а использовании как стационарного, так и движущегося слоя углерод­ных адсорбентов. Установки характеризуются эффективностью очистки 90— 95%, высоким гидравлическим сопротивлением (0,4—6,0 кПа) и способно­стью очищать дымовые газы, содержащие 20 г/ма и более золы. Отдельные разновидности таких процессов наряду с диоксидом серы позволяют частич­но извлекать из дымовых газов оксиды азота.

Для регенерации насыщенных поглотителей могут быть использованы термический и экстракционный способы. При термической регенерации необ­ходимы нагрев адсорбента газовым или твердым теплоносителем до 400— 450°С с целью разложения серной кислоты (Н2504-Ю,5 С—>-S02 + H20-|- + 0,5С.02) и эвакуация продуктов десорбции определенным количеством от- дувочного агента, что обеспечивает возможность получения газов десорбции, концентрация диоксида серы в которых может достигать 40—50% (об.). Та­кие газы могут служить источником производства cepnof кислоты, элемент­ной серы, жидкого диоксида серы. Экстракционная регенерация сводится к, обработке насыщенного поглотителя подогретой водой, приводящей к полу­чению разбавленных растворов серной кислоты (10—15%-й). Последние не­обходимо концентрировать упариванием.

Разработанные способы улавливания диоксида серы угле­родными адсорбентами («Reinluft» в ФРГ, «Hitashi» в Японии, «Westvaco» в США) ввиду дефицитности н высокой стоимости адсорбентов могут быть рекомендованы лишь для обработки относительно небольших объемов отходящих газов в производ­ствах серной кислоты и целлюлозы, на нефтеперерабатывающих предприятиях и в ряде других процессов.

Сорбциоиная способность силикагелей по диоксиду серы составляет су­щественную величину даже при высоких температурах (150—200 °С) и низ­ких концентрациях целевого компонента в газах [< 1 % (об.)], что объясня­ют происходящим окислением адсорбированного SOs в SOa кислородом, со­держащимся з обрабатываемых потоках. Регенерацию насыщенного погло­тителя ввиду сто негорючести можно проводить нагретым воздухом. Если в очищаемых газах содержатся пары воды, величина поглощения силикагеля- ми диоксида серы резко уменьшается.

В качестве поглотителей диоксида серы из газов исследованы ионооб­менные смолы — аниониты. Их сорбционная способность по S02 практиче­ски пе зависит от концентрации последнего в газе и влагосодержаиия об­рабатываемого потока в широком диапазоне этих параметров, она может достигать «20%. Оптимальные температуры газоочистки находятся ■ в ии-

тервале 25—60 °С. Использование ионообмеипиков предусматривает тщатель­ную очистку обрабатываемых газов от твердых взвешенных примесей. Реге­нерация насыщенных по диоксиду серы аниоиитов возможна 1 и. раствором гидроксида натрия.

Как эффективные агенты улавливания диоксида серы из отходящих га­зов зарекомендовали себя кислотостойкие цеолит!,г, в том числе природные (в основном клнноптнлолит- и морденитгодержащие породы).

Способность цеолитов поглощать значительные количества диоксида се­ры при повышенных температурах и низких концентрациях S02 в газах вы­годно отличает их от других промышленных адсорбентов при использовании в процессах санитарной газоочистки. В то же время, присутствующая в об­рабатываемых газах влага ухудшает поглощение SOg цеолитами. Наряду с этим цеолиты катализируют реакцию окисления SO? в SO:!, что приводит к накоплению последнего в цеолитах и постепенной их дезактивации по отно­шению к S02. Утилизация отработанных цеолитов остается задачей, тре­бующей эффективного решения, что наряду со значительными энергозатра­тами на десорбцию насыщенных поглотителен и рядом других обстоятельств сдерживает решение вопросов практической реализации процессов санитар­ной очистки газов от диоксида серы цеолитами.

Большинство сухих методов очистки газов от диоксида серы требует значительных затрат тепла на регенерацию. Их реализа­ция связана также с повышенными капитальными затратами ввиду необходимости выполнения адсорбционной аппаратуры из дорогостоящих специальных материалов, поскольку она пред­назначается для работы в условиях коррозионных сред при по­вышенных температурах. Это препятствует внедрению адсорб­ционных процессов для очистки газов.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я