Меню

Методы очистки дымовых газов от оксидов серы

Методы очистки дымовых газов от оксидов серы

date image2015-02-04
views image9619

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Количество поступающих в атмосферу оксидов серы зависит от содержания серы в исходном топливе. Твердое топливо содержит серу в 2 видах: Fe2S – колчеданная сера и FeS2 – пиритная сера

Таблица 4.1 – сернистость топлив, используемых в энергетике

Каменные угли S Р = (0,3 ÷ 6) %
Сланцы S Р = (1,4 ÷ 1,7) %
Торф S Р = 0,1 %
Мазут: малосернистый сернистый высокосернистый S Р Р = 0,5 ÷ 2 % S Р > 2,0%
Дизельное топливо 1 гр. S р – до 0,2% 2 гр. S р – до 0,5%
Котельно-печное топливо: малосернистое сернистое S р ≤ 0,5% S р до 1,1%.
Сланцевое масло S р не более 1%.

Уменьшение выбросов сернистых соединений в атмосферу может идти по следующим направлениям:

1) ограничение использования высокосернистых топлив;

2) выбор процесса сжигания (сжигание в слое размолотого известняка);

3) предварительное извлечение серы из топлива. Обессеренное топливо стоит в 2-3 раза дороже;

4) удаление серы из дымовых газов.

Существует более 200 запатентованных способов очистки от серы.

Наиболее простой способ – улавливание водой в мокрых скрубберах, 10 – 15 % серы улавливается:

Методы очистки газов от оксида серы подразделяются на:

— циклические (абсорбент регенерируется и возвращается в цикл, а уловленный диоксид серы используется);

— нециклические (регенерация сорбента и других веществ не производится).

Кроме того методы очистки подразделяются на сухие и мокрые.

Мокрый известковый (известняковый) метод – нециклический. Обеспечивает очистку газов на 90 %. Метод основан на нейтрализации сернистой кислоты, которая получается в результате растворения SО2 щелочными реагентами — известью или известняком

Дымовые газы после ВЗП (рисунок 4.1) направляются в золоуловитель, затем дымососом направляются в скруббер для очистки от сернистого газа.

1 – брызгоуловитель; 2 – подогреватель; 3 – скруббер; 4 – бак приготовления суспензии; 5 – промежуточная емкость.

Рисунок 4.1 – Схема мокрого способа сероочистки

Скруббер орошается водой, которая содержит мелкоразмолотый известняк и продукты нейтрализации. Очищенные газы освобождаются от брызг раствора в брызгоуловителе, подогреваются в теплообменнике и выбрасывается в атмосферу через дымовую трубу. К вытекающей из скруббера закисленной жидкости добавляется свежая жидкость. С течением времени в орошающей жидкости накапливаются кристаллы сульфита кальция и остатки летучей золы. Когда концентрация твердых частиц достигает 10-15 % от массы жидкости, часть суспензии отводится из цикла на золоотвал.

При всех мокрых способах очистки температура уходящих газов понижается с 130 °С до 50 °С. Подогрев газов осуществляется теплотой неочищенных газов для обеспечения рассеивания после выхода газов из дымовой трубы.

Недостатки способа: сульфид кальция загипсовывает трубы; капли суспензии, орошающие скруббер содержат много взвешенных частиц, которые, осаждаясь, на поверхности элементов брызгоуловителя с течением времени образуют трудноудаляемые отложения, которые увеличивают гидравлическое сопротивление аппарата, что требует периодической очистки; сложность процесса; большие инвестиционные расходы; большая занимаемая площадь.

Мокро-сухой метод – нециклический способ, в основе метода поглощение сернистого газа из дымовых газов неиспаряющихся каплями известкового раствора. Эффективность метода более 90 %.

Отличительная особенность метода: в процессе участвует такое количество известкового молока, чтобы оно полностью испарилось

Сухие продукты реакции осаждаются а пылезолоуловителе (рисунок 4.2), а газы, очищенные от сернистого газа поступают в дымовую трубу. В узле 8 смесь термическим окислителем перерабатывается в конечный продукт – строительный материал.

Преимущества: получения продукта в сухом виде, отсутствие сточных вод, высокая степень использования реагента – извести, умеренное аэродинамическое сопротивление.

Недостатки: метод дорогой, т.к. используется только высококачественная известь; установка занимает много места; необходимость в точной дозировке реагента.

1- уходящие дымовые газы с температурой 130-150 о С; 2 — золоуловитель для предочистки газов; 3 – сушилка-реактор; 4 — промежуточная ёмкость; 5 – летучая зола; 6 – подача раствора извести; 7 — пылезолоуловитель; 8 – узел термической переработки смеси сульфита и сульфата кальция в конечный продукт; 9 – конечный продукт; 10 – очищенные дымовые газы.

Рисунок 4.2 – Схема мокро-сухого способа очистки от оксидов серы

Сухой известковый метод– наиболее простой и требует наименьших капиталовложений.

Суть метода: Добавление к сжигаемому топливу известняка (СаСО3) или доломита (СаMg(CO3)2) в количестве примерно в 2 раза превышающем стехиометрически содержание серы в исходном топливе.

АР – активационный реактор; ЭФ – электрофильтр; ДС — дымосос.

Рисунок 4.3 – Схема сухого известкового метода

Часть двуокиси серы реагирует в топке с образовавшимся СаО, но большая часть в этой стадии ещё не реагирует. Непрореагировавший кальций активизируется в отдельном реакторе (рисунок 4.3) путем повышения влажности дымовых газов.

Распыление воды создает реакционно способные условия, которые позволяют значительно повысить коэффициент использования кальция.

Продукт реакции — сухой порошок, который при сжигании угля смешивается с летучей золой и удаляется из дымовых газов в ЭФ.

Орошение дымовых газов улучшает также эффективность работы ЭФ, ввиду чего уровень пылевых выбросов после ЭФ ниже, чем при сжигании одного угля.

Достоинства: простота, нет рециркуляции, нет сточных вод, конечный продукт сухой, высокая степень улавливания сернистого газа от 45 – 90 %, работает на разных видах топлива, не зависит от типа котла, не занимает много места, экономичность, небольшие инвестиционные расходы, использование дешевого абсорбента — известняка.

Недостатки: образование прочных отложений золы и сульфата кальция на поверхности нагрева.

Источник

Очистка газов от серы, обессеривание отходящих дымовых выбросов, методы и оборудование для десульфуризации и сероочистки промышленных эмиссий

Очистка газов от серы, методы и оборудование для промышленного обессеривания выбросов

Изготовитель установок сероочистки и другого газоочистного и пылеулавливающего оборудования НПО «Центр ШВ» предлагает к детальному рассмотрению особенности такого технологического процесса, как очистка газов от серы, ее оксидов / диоксида, а также методы, аппараты и системы для выполнения процедур обессеривания (десульфуризации) дымовых и иных промышленных выбросов.

Причины высокой востребованности обессеривающего оборудования

Сера (англ. sulphur) – халькоген с порядковым номером 16 – один из наиболее распространенных элементов земной коры.

Являясь веществом высокой активности, сера охотно вступает в реакцию со множеством других элементов и соединений, из-за чего разнообразие серосодержащих веществ чрезвычайно широко – это и чистая S, выбрасывающаяся из вулканов и разломов, и серные газы, и сернистые воды, руды, коллоидные растворы и многие другие конгломераты. Серокомпонентные выбросы образуются почти во всех сферах промышленности, и – как результат – неспадающий спрос на установки промышленного обессеривания.

кристаллы серы

Самородные кристаллы элементарной серы. В таком состоянии она не представляет опасности

Особенно стоит выделить способность серы вступать в связь с кислородом, водородом, галогенами, металлами, (в том числе, щелочными и щелочноземельными), которые повсеместно используются в производственных процессах. На основе последних изготавливаются эффективные абсорбенты для производственной дымоочистки.

выход сероводорода

Серные отложения на грунте (в результате выхода природного сероводорода на поверхность)

Промышленное обессеривание выбросов

Несмотря на множественность серосодержащих соединений, немногие из них нуждаются в нейтрализации. Большинство серокомпонентов находится в твердом состоянии и представляет опасность только в случае горения, поэтому фильтрации подвергаются, как правило, газообразные и летучие вещества, а также их газодымовые комбинации.

скруббер с кипящим слоем

Высокоэффективный скруббер с кипящим слоем для обезвреживания отходящих выбросов, сделано на нашем заводе

Основными объектами, в разрезе очистки газов от серы, являются:

  • Диоксид серы (он же сернистый газ или двуокись) – неизменный спутник практически всех дымовых выбросов, процессов пиролиза и иного термического разложения органического сырья, жидких и твердых топлив;
  • Сероводород – кислый балластный компонент нефти, природного газа, биогаза (биометана);
  • Сероуглерод – токсичное, взрывоопасное летучее вещество, способное к детонации в широких пределах концентраций в воздухе;
  • Тиолы (устаревающее название «меркаптаны») – сернистые аналоги спиртов с общей формулой RSH, например, метантиол, этантиол и т. д. Очистка от меркаптанов наиболее широко востребована в нефтегазовой отрасли;
  • Пары серосодержащих кислот – серная кислота, сернистая, сероводородная, тиосерная, кислота Каро (H2SO5), пиросерная, дитионовая и другие (преимущественно химическая и полимерная промышленность);
  • Сульфоны – производные серной кислоты;
  • Сульфоксиды – вещества с общей формулой R1R2SO, где R1 и R2 являются органическими радикалами (-алкил, -арил, — винил, -алкинил и т. д).
Читайте также:  Бизнес на производстве резиновой плитки

Очистка газов от диоксида серы

Когда говорят о десульфуризации газовых или дымовых потоков, в подавляющем большинстве случаев имеется в виду очистка от диоксида серы SO2, реже – от H2S, RSH, паров H2SO3 и H2SO4.

Удаление из выбросов диоксида серы высококритично, поскольку двуокись S, контактируя с атмосферной влагой, рождает значительные объемы серной кислоты, которая затем выпадает с дождем, снегом, смогами.

последствия кислотных дождей

Результат воздействия кислотных дождей на флору. Крайне негативно такие осадки сказываются и на Человеке, животных, птицах, рыбах

Международный, устоявшийся в технических публикациях термин «DeSOX», (наряду с «DeNOX»), также подразумевает нейтрализацию именно SO2, а объясняется это свойствами двух других серооксидов. Рассмотрим их в таблице.

Оксид Особенности
Монооксид SO Очень нестабилен, почти сразу окисляется до SO2, может образовывать нестабильные димерные монооксиды S2O2 с периодом существования до нескольких секунд.
Сернистый ангидрид SO2 Высокотоксичный, стабильный бесцветный газ с отчетливым запахом селитры – ключевой «объект» газоочистки.
Триоксид серы SO3 Летучая жидкость, сильный дегидратант, ирритант, биоцид. Очень ограниченно используется в химии и металлургии. В небольших количествах может образовываться в дымовых газах в результате взаимодействия SO2 и диоксида азота NO2 (SO2 + NO2 → SO3 + NO), а также в высокотемпературных дымах – как следствие взаимодействия с кислородом при температурах свыше 450 °C (2SO2 + O2 → 2SO3).

Поскольку главными эмиттерами дымовых выбросов являются энергетика, металлургия и нефтегазовая отрасль, основная масса серосодержащих соединений приходится именно на SO2 и – в меньшей степени – на H2S, (который также нуждается в фильтрации в разрезе очистки дымовых газов).

Рассмотрим основные методы и подходы к улавливанию S-производных. Фундаментально, способы фильтрации можно разделить на мокрый (абсорбционный) и сухой (адсорбционный).

Абсорбционный метод обессеривания газов и дымов

Абсорбционный метод – который, для достижения исключительных показателей очистки может быть скомбинирован и с сухим адсорбционным подходом – является одним из наиболее результативных способов промышленного обессеривания.

Индустриальные аппараты, которые реализуют мокрый способ десульфуризации, называются абсорберами и скрубберами.

  • Абсорберы, по большей части, представляют химический тип оборудования и показывают высокую эффективность в нейтрализации изолированных от механических частиц поллютантов (SO2, SO3, H2S, CH3SH, C2H5SH, CS2 и т. д);
  • Скрубберы относятся к пылегазоуловителям и наиболее рациональны в очистке комплексных пылегазовых или пыледымовых сред, (в том числе, содержащих горячие, химически активные пыли, газы или аэрозоли).

Колонный абсорбер производства НПО «Центр ШВ»

Мокрые установки сероочистки

Общий принцип работы жидкостных газоочистителей и дымоуловителей схож – это улавливание загрязнителей в объеме воды или активного абсорбента (щелочного, марганцевого, бромистого и др).

Тем не менее, принципы такого задержания примесей – в зависимости от типа мокрого фильтра – варьируют, и вариация эта также влияет на эффективность и рациональность применения аппаратов в тех или иных производственных условиях. Кликайте по ссылкам для перехода на советующие оборудованию страницы нашего сайта.

  1. Полые ротационные скрубберы – водяные пылеуловители, способные, при заправке активного абсорбента, осуществлять очистку газов от дымовых / сернистых компонентов невысоких концентраций;
  2. Скрубберы Вентури – скоростные инжекторные пылегазоуловители, рассчитанные на широкий спектр газообразных, твердодисперсных и аэрозольных загрязнителей, в том числе, обладающих склонностью к цементации и слипанию;
  3. Пенные абсорберы – агрегаты показывают высочайший КПД обессеривания дымовых выбросов и захвата мягких зольных включений, особенно в энергетическом, металлургическом и нефтехимическом секторах;
  4. Скрубберы с кипящим слоем – тяжелонагружаемые аппараты для фильтрации комплексных пылегазодымовых сред высоких объемов, обильно загрязненных твердой фракцией;
  5. Насадочные абсорберы со стационарной насадкой – химические фильтры для тонкой очистки газовых или аэрозольных сред экстремальной химической реактивности и токсикологической опасности.

насадочный скруббер

Промышленный насадочный скруббер для десульфирования производственных эмиссий, сделано в НПО «Центр ШВ»

Примеры химических реакций нейтрализации серосодержащих веществ в абсорберах и скрубберах

Очистка газов от серы в скрубберах и абсорберах идет на базисе химической сорбции (т.н. хемосорбции), что, фактически, представляет собой активную нейтрализацию искомых компонентов через химическое взаимодействие (с образованием новых или разрывом существующих молекулярных связей).

В силу высокой реактивности, сернистый газ реагирует и с водой:

  • SO2 + H2O ⇔ H2SO3 (результант – сернистая кислота, реакция является обратимой).

Эффективнее интеракция серосодержащих компонентов идет с щелочными сорбентами.

Нейтрализация сернистого газа щелочными растворами

  • SO2 + 2NaOH (каустическая сода) → Na2SO3 (сульфит натрия);
  • SO2 + 2Ca(OH)2 (гашеная известь) → CaSO3 (сульфит кальция) + H2O;
  • SO2 + KOH (едкое кали) → K2SO3 (сульфит калия) + H2O.

Хемосорбция некоторых других соединений щелочными абсорбентами

С растворами, проявляющие основные свойства, реагирует и сероводород:

  • H2S + KOH → K2S (сульфид калия) + H2O;

А также сероуглерод:

  • CS2 + KOH → H2O + K2CO3 (карбонат калия) + K2CS3 (тиокарбонат калия) – изолированный от других примесей сероуглерод еще более результативно захватывается в сухих адсорбционных фильтрах.

И триоксид серы:

Вывод: поскольку очистка выбросов от диоксида серы и других серокомпонентов чаще всего требуется в рамках дымоочистки (или обеззараживания иных комплексных высокотемпературных выбросов), использование щелочных растворов зачастую обладает максимальной целесообразностью и экономичностью, ведь щелочные абсорбенты показывают великолепную результативность в хемосорбционном захвате и других дымовых составляющих – оксидов азота, сероводорода, хлороводорода (HCl + NaOH → H2O + NaCl).

Разумеется, во многих специфических случаях большую рациональность способны демонстрировать и другие реакционные растворы.

Адсорбционный способ десульфуризации выбросов

Другим методом промышленного обессеривания газовых и микроаэрозольных сред является сухая каталитическая адсорбция.

Важные качества любого адсорбента – это его микропористость и способность к значительному емкостному насыщению (напитиыванию) уловленным загрязнителем (т.н. адсорбатом).

активированный уголь под микроскопом

Актикарбон под микроскопом – при большом увеличении видны поры различных размеров

Что касается физической формы и структуры, то массив наполнителя обычно состоит из шарообразных, цилиндрических или иных гранул, таблеток, пеллет или крошки средней / крупной дисперсности.

Наиболее распространенными материалами для изготовления эффективных твердых сорбентов являются: активированный уголь, цеолиты (алюмосиликаты природного, синтетического или полусинтетического происхождения), доломиты, силикагель, а также микропористые полимеры, в том числе, с металлизированной или неметаллической диффузионной пропиткой поверхностного слоя.

типы адсорбентов

Типы адсорбентов: слева направо – пеллеты активированного угля, сорбент с марганцевой пропиткой, цеолитная крошка

Принцип работы обессеривающего адсорбера

Работа промышленного адсорбера строится на фильтрации поллютантов по принципу молекулярного сита – малые молекулы компонентов воздуха (азот, кислород) беспрепятственно минуют фильтр, в то время как молекулярные образования с большим кинетическим диаметром, (например, газы – SO2, SO3, H2S, SF6, а тем более, аэрозоли – сероуглерод, пары кислот и летучие жидкие и другие крупные образования), задерживаются в микропорах соответствующего размера.

Поры условно делят на:

  • Макропоры – свыше 50 нм;
  • Мезопоры – от 2 до 50 нм;
  • Микропоры – менее 2 нм.

На рынке представлен широкий ассортимент недорогих адсорбентов, (с увеличенным количеством пор того или иного размера), которые предназначены для специфических задач газоочистки, включая удаление серосодержащих органических компонентов: ДАК, БАУ, ОУ, NRS CARBON, NORIT, DOPETAC SULPHO, NWM и множество других.

адсорбер для обессеривания выбросов

горизонтальный адсорбер

Горизонтальный двухкамерный адсорбционный модуль нашего производства

Читайте также:  Предварительные и периодические медицинские осмотры

Примечательной особенностью адсорбционного метода сероочистки является потенциальная возможность извлечения из отработанного адсорбента (десорбции) чистой серы и ее производных.

В исключительных деталях с особенностями, принципами и характеристиками газоочистных адсорберов Вы можете ознакомиться в разделе статей нашего сайта.

Технические характеристики оборудования от НПО «Центр ШВ»

Сухие и мокрые сероочистные установки и десульфурирующие аппараты, (а также многоступенчатые обессеривающие комплексы), изготавливаемые на нашем предприятии, демонстрируют нижеследующий перечень технических характеристик:

  • Производительность по среде – от десятков единиц до десятков и сотен тысяч кубометров в час;
  • Любые концентрации загрязнителей;
  • Средняя степень очистки ≈ 99% (для любых типов S-содержащих и других пылегазодымовых поллютантов);
  • Температурные режимы – до + 600 °C (для адсорберов) и до + 900 °C (для мокрых абсорберов и скрубберов);
  • Низкое сопротивление аппаратов и систем, простая интеграция в газоочистную инфраструктуру Заказчика (в рамках ее модернизации или расширения);
  • Богатая комплектность поставки – полный спектр вспомогательного оборудования и обслуживающих конструкций для быстрого ввода оборудования в эксплуатацию, (опционально снабдим оборудование мокрой очистки газов компактными и высокопроизводительными станциями нейтрализации стоков);
  • Исключительная рациональность внедрения при цене, доступной даже для средних и малых предприятий, быстрая окупаемость и экономичность функционирования.

Заказ, проектирование, изготовление и поставка установок промышленной сероочистки газов

По вопросам, связанным с расчетом, проектированием, изготовлением и приобретением промышленного оборудования для очистки газов от серы, а также систем, аппаратов и установок индустриального обессеривания дымов и десульфации иных технологических выбросов, пожалуйста, обращайтесь к нам удобным Вам способом.

доставка газоочистного оборудования

Отгрузка фильтроаппарата Заказчику

производство оборудования для очистки газов от серы

НПО «Центр ШВ» – 30 лет в авангарде промышленной газоочистки.

Источник



Очистка газов от диоксида серы

Отходящие газы, содержащие оксид серы (IV) характеризуются, как правило, низкой концентрацией SO 2, высокими температурами и значительным содержанием пыли.

Для очистки газов от диоксида серы используют, в основном, хемосорбцию. В качестве поглотителей применяют: воду, водные растворы и суспензии щелочных и щелочно-земельных металлов.

Реакция, протекающая при абсорбции водой:

SO 2 + H 2O ↔ H 2SO 3 ↔ H + + HSO 3 —

Так как диоксид серы плохо растворим в воде, для очистки требуется большой её расход и абсорберы с большими объёмами. Процесс ведут при температуре около 100 0 С, следовательно, он сопровождается ещё и высокими энергозатратами.

На рисунке 16а показана схема норвежского процесса, в котором в качестве поглотителя SO 2 используется морская вода, имеющая слабощелочную реакцию, благодаря чему увеличивается растворимость в ней диоксида серы. В электрофильтре (1) происходит очистка от золы, в полых скрубберах Вентурри (2,3) абсорбция и охлаждение, после подогрева в аппарате (4) очищенные газы выбрасываются а атмосферу. Полученные в абсорберах в результате реакции взаимодействия диоксида серы с солями морской воды сульфитные соединения перед сбросом в море окисляются в реакторе (5) до сульфатов.

Известняковые и известковые методы

-простая технологическая схема;

— низкие эксплуатационные затраты;

— доступность и дешевизна сорбента;

— возможность очистки без преварительного охлаждения и обеспыливания.

-зарастание систем охлаждения гипсом;

— коррозия и эррозия оборудования;

В качестве реагентов используются:

Известняк, % масс. : SiO 2 – 5,19; TiO 2 – 0,06; Al 2O 3 – 0,81; Fe 2O 3+FeO – 0,54; MnO – 0,05; CaO — 42,61; MgO – 7,9; K 2O – 0,33; Na 2O – 0,05; H 2O — 0,76; CO 2 — 41,58; P 2O 5 – 0,04; S – 0,09; SO 3 – 0,05; Cl 2 – 0,02

Доломит, % масс. : CaCO 3 + MgCO 3 : CaO – 30,4; MgO – 21,7: CO 2 – 47,9

Мергель ( осадочная горная порода глинисто-карбонатного состава), % масс.: SiO 2 -8,02÷53,32; Al 2O 3 – 1,52÷9,92; Fe 2O 3 – 0,44÷3,3; MgO – 0,26÷1,95; CaO – 18,18÷50,44; SO 3 – 0,05÷0,75.

Известь – Са(ОН) 2, получаемая обжигом карбонатных пород при 1100-1300 0 С:

СаСО 3→ СаО + СО 2

СаО + Н 2О → Са(ОН) 2

Химические реакции, протекаемые в известняковых и известковых методах:

Ca(HSO 3) 2 + 2 CaCO 3↔ Ca(HCO 3) 2 + 2 CaSO 3

Сульфит и сульфат кальция гидратируются с образованием соответствующих осадков:

CaSO 4+ 2Н 2О↔ CaSO 4∙2Н 2О (гипс)

Наличие примесей усложняет процесс очистки.

Известняковые и известковые методы делятся на нерекуперационные и рекуперационные (позвляют выделять хемосорбент и использовать его в новом цикле очистки).

К нерекуперационным методам относится очистка с использованием СаСО 3, схема которой приведена на рисунке 16 б.

В качестве реагента использована суспензия известняка с частицами размером 0,1 мм , соотношением Т:Ж=1:10, рН суспензии 6-6,2; достигаемая степень очистки 85%, коэффициент использования извести около 50 %.

Это один из распространённых методов очистки отходящих газов ТЭС, но главным его недостатком является образование значительных объёмов осадков. Так на ТЭС мощьностью 1000 МВт образуется примерно 780 т шлама в год, содержащего сульфит кальция и до 65% воды. Шлам, как правило, захоранивают после сгущения, но возможна его переработка в материал для дорожного строительства, включающая его предварительное окисление (сульфита в сульфат). Окисление и переработка шлама оправданы экономически.

Также нерекуперационным является способ очистки отходящих газов ТЭС с помощью суспензии летучей золы, являющейся отходом процесса сжигания твердого или жидкого топлива. Схема процесса приведена на рисунке 17 а.

Химический состав золы, % масс.: SiO 2 -30÷68; Al 2O 3 – 10÷40; Fe 2O 3 – 2÷3; MgO – 0,8÷4,8; CaO – 1,5÷50; SO 3 – 0,22÷1,56; TiO 2 -0,3÷0,9; Na 2O – 0,045÷1,1; К 2О – 0,5÷1,3.

Химические реакции процесса:

СаО + Н 2О↔ Са(ОН) 2↔ Са 2+ + 2ОН — рН>7

MgO+ Н 2О↔ Mg(ОН) 2↔ Mg 2+ + 2ОН —

Остальные оксиды образуют соответствующие гидроксиды

HSO 3 — + ОН — ↔ SO 3 2- + Н 2О

Образующиеся в результате осадки, состоящие из отработанной золы и сульфата кальция, могут быть использованы в производстве стройматериалов.

— с использованием хемосорбентов на основе солей натрия;

— двойной щелочной (с использованием солей натрия, калия и аммония);

— с использованием расплавов солей (карбонатов щелочных металлов);

— с использованием ароматических аминов.

В магнезитовом методе, схема которого приведена на рисунке 17 б, в качестве хемосорбента применяется оксид-гидроксид магния. В процессе очистки протекают следующие реакции:

Mg(ОН) 2 + HSO 3 — ↔ Mg (HSO 3) 2 + H 2O

Mg(ОН) 2 + SO 3 2- ↔ Mg SO 3 + H 2O

Mg (HSO 3) 2 + Mg(ОН) 2= ↓2 Mg SO 3 + H 2O

2 Mg SO 3 + О 2 = 2↓ Mg SO 4 – нежелательный процесс

Образовавшийся осадок сульфита магния отделяют и подвергают разложению в аппарате (5): Mg SO 3 = MgO + SO 2↑

Образующийся оксид магния снова используется для приготовления рабочей суспензии (Т:Ж =1:10, рН на входе в абсорбер 6,8-7,5, на выходе 5,5-6), а диоксид серы с концентрацией 7-15 % направляют на переработку в серную кислоту. Абсорбция происходит в скуббере Вентури, орошаемом циркулирующей суспензией.

— возможность очищать горячие газы без предварительного охлаждения;

— получение в качестве продукта серной кислоты;

— доступность и дешевизна хемосорбента;

— высокая эффективность очистки.

— сложность технологической схемы;

— неполное разложение соединений магния при обжиге (Mg SO 4);

— значительные потери хемосорбента при регенерации.

Используют пустотелые абсорберы с форсунками и скрубберы Вентури (одно и двухступенчатые), также абсорберы с подвижной шаровой насадкой из полиэтилена или резины. На рисунке 18 представлен абсорбер, сочетающий полую секцию с форсунками и секцию с барботажными тарелками.

Читайте также:  Приветствуем Вас на е компании Сибвитрина

Требования к аппаратуре:

— высокая пропускная способность по газу;

— низкое гидравлическое сопротивление (до 3кПа);

Источник

Очистка дымовых газов: методы, фильтры, очистка от оксидов азота, оксидов серы, золы, твердых частиц

Методы, технологии, способы очистки дымовых газов

Наиболее эффективные методы очистки дымовых газов зависят от состава загрязнений. При сжигании углеводородов образуется небольшое количество сажи, монооксида углерода и сложных органических веществ, зачастую с канцерогенным действием. Угольные котельные и металлургические заводы выбрасывают в атмосферу также большие количества золы, содержащей соединения металлов, включая токсичные элементы и радиоактивные изотопы.

На химических предприятиях и в цветной металлургии нередко преобладают специфические примеси, зависящие от характера протекающих реакций, состава реагентов. Бывает необходим лабораторный анализ выбросов, чтобы определить, какие способы очистки дымовых газов дадут максимальный эффект. Отдельную категорию составляет дым, образующийся при проведении хирургических операций, для нейтрализации которого созданы специальные мобильные устройства.

Дымовые газы

В целом, технологии дымоочистки можно разделить на:
• сухие механические — задержка твердых частиц с помощью циклонирования (завихрения потоков), силы тяжести, фильтров, контактных поверхностей;
• влажные — с эмульгацией и растворением загрязнителей, прилипанием (адсорбцией) на увлажненных поверхностях;
• химические — за счет протекания глубоких реакций с образованием совершенно новых веществ;
• электрические и магнитные — применимы для улавливания заряженных частиц или ферромагнетиков, статический заряд создается искусственно при помощи коронирования.

Традиционная очистка дымовых газов не ставит цель задержать углекислоту, выделяемую при горении в наибольших количествах, наряду с парами воды. Это требует применения усложненных и дорогостоящих устройств. Некоторые объемы углекислого газа могут поглощаться, контактируя с такими реагентами, как известь, если кальцийсодержащие вещества применяются для других целей.

Для очищения газообразных выбросов широко используется фильтрация, как правило, в сочетании с другими методиками. Фильтрующие приспособления устанавливаются на входе, и в дальнейшем система очистки дымовых газов подвергается меньшим нагрузкам.

Фильтры дымовых газов

Для механической фильтрации применяют пластинчатые и рукавные устройства. Частицы, большие определенного размера, задерживаются ячейками сита (из ткани, полимеров, металлов). Фильтрующие рукава и вставки регулярно очищают автоматическим встряхиванием или вибрацией. Ручная выемка с заменой или установкой на место прежних фильтров эффективнее, но требует значительных трудозатрат, представляет опасность для персонала, иногда замедляет производственный процесс.

Отличаются от сетчатых фильтров конструкцией, но близки по сути действия жалюзийные устройства. Дымопоток проходит через извилистые каналы, многократно меняя направление и теряя кинетическую энергию. Твердая взвесь оседает на пылесборниках, откуда стряхивается для последующей утилизации.

Схема очистки дымовых газов — пример

Циклоны

Центробежный пылеуловитель, или циклон для очистки дымовых газов используется, когда дым содержит много пылевых частиц (зола, сажа). Сухое пылеулавливание не так эффективно, как мокрое, но проще реализуется и обходится гораздо дешевле.

Типичный циклон для дымовых газов представляет собой вертикальный цилиндр с конической нижней частью. Дым подается тангенциально, через круглое, или чаще прямоугольное отверстие. Течение газовоздушных потоков рассчитаны таким образом, что происходит многократное завихрение, с максимальным приближением к стенкам на всем протяжении. Пыль замедляет свое движение, сталкиваясь со стенками и другими пылевидными частичками, затем оседает под силой тяжести. Необходимо периодически очищать конус внизу, заполненный пылевой массой. Очищенный воздух или почти чистая смесь углекислого газа с водными парами выпускается вверху сквозь выходное отверстие.

Скрубберы

Сухая очистка дымовых газов от твердых частиц менее действенна, чем влажная. Поэтому при возрастании требований к остаточным ПДК примесей на предприятиях обычно используют «мокрые» очищающие устройства. Мокрый скруббер для дымовых газов состоит из корпуса, схожего с применяемым для сухого циклонирования, но внутри происходит распыление жидкости (воды с добавками).

Контактируя с каплями, туманом и стекающей по стенкам жидкостью, улавливаются не только частички пыли. Некоторые газообразные вещества, например, серные и азотные окислы, активно взаимодействуют с жидкой фазой, а также растворенными добавками.

Схемы водораспыления различаются, типовой скруббер для очистки дымовых газов оснащен несколькими горизонтальными рядами форсунок (ярусами). Корпус достаточно легко разбирается, форсунки регулярно чистят и ремонтируют, при необходимости заменяют. На предприятиях с непрерывным циклом работы предусматривают запасные уловители, с переключением дымопотоков, когда проводится обслуживание форсуночных колонн.

В барботажных устройствах, помимо распыления воды из форсунок происходит вращательное движение тарелей с мелкими отверстиями, что тоже способствует перемешиванию содержимого циклона. Вода нередко падает сплошной завесой, внутри стоит мельчайший туман, хорошо поглощающий пыль.

Электрофильтры

Электростатическая фильтрация применима на производстве, где исключен взрыв или возгорание из-за воздействия высоковольтных разрядов. Даже искры «холодного» коронирования опасны для легковоспламеняющихся субстанций. К таковым относятся и содержащие органические остатки, помимо негорючих минеральных примесей.

Если дым не взрывоопасен, то одним из лучших методов нейтрализации является электрофильтр для очистки дымовых газов, принцип работы которого основан на генерации статических зарядов.

К преимуществам технологии относится:
• работа при высоких температурах (не требуется предварительное охлаждение);
• улавливание частиц любого размера, вплоть до небольших летучих молекул электрофильных веществ;
• надежное оседание на компактных электродах со сравнительно малой площадью.

Недостатком является высокая стоимость постоянного возбуждения коронного разряда в просвете электрофильтра. Кроме того, не все загрязняющие примеси являются электрофильными. Молекулы многих углеводородов плохо заряжаются при коронировании. Однако, электрофобные свойства инертных газов (азот, аргон) способствуют свободному пропусканию этих безопасных веществ.

Фильтрующая установка состоит из следующих блоков:
• прямоугольный корпус с наружной теплоизоляцией;
• игольчатые коронирующие электроды на подвесных рамах;
• пластинчатые осадительные электроды с газопроходами;
• устройства для автоматического встряхивания.

Коронирующие подвески располагаются ближе к центру пропускного канала, сбор отходов происходит по бокам, что улучшает собираемость заряженной пыли.

Количество улавливающих секций подбирают, ориентируясь на допустимые показатели загрязнения выбросов. В большинстве случаев электрофильтр для очистки дымовых газов рассчитан на удаление только пыли. Сухая методика не позволяет длительно удерживать на электродах низкомолекулярные вещества.

Очистка дымовых газов от оксидов азота, оксидов серы, золы, твердых частиц

Селективная очистка дымовых газов от оксидов азота основана на каталитическом и некаталитическом восстановлении. Каталитическое (СКВ) связано с использованием гетерогенных катализаторов при температуре от 200 до 500 градусов. Некаталитическая технология очистки дымовых газов (СНКВ) реализуется при температурах около 800 градусов. Обе технологии требуют в качестве расходного материала аммиака, солей аммония или мочевины. В результате образуется нейтральный двухатомный азот и вода. Катализатором обычно служит смесь окислов ванадия, титана и алюминия, нанесенных на пластины или подложку сот.

Селективная очистка дымовых газов от оксидов серы намного экономнее, и осуществляется в устройствах, близких по конструкции к стандартным скрубберам. Применяются такие технологии, как сухая сорбция, полувлажная и влажная. Во всех случаях сернистые соединения реагируют с активными веществами. Выпадает осадок или получаются растворимые соединения, безвредные для человека и окружающей среды. Самой эффективной является мокрая сероочистка, применяемая при высоких концентрациях серы (2-4%). Сорбент поглощает 95-99% нежелательных примесей. Для сорбции используют известь, доломит, соду, морскую воду. Существуют методы очистки дымовых газов от оксидов серы с помощью сточных вод.

Зольные примеси хорошо улавливаются практически любым способом. Возможна очистка дымовых газов от золы с применением электрофильтров, циклонов и скрубберов. Основной трудностью является большой объем накопленных отходов. Следует часто встряхивать сухие системы золоочистки. В мокрых применяются поплавки, всплывающие по мере заполнения нижней части скруббера жидким шламом. Когда поплавок замыкает электрический контакт или давит на рычаг, происходит автоматизированное опорожнение емкости. Шлам должен оставаться жидким, чтобы происходило всплывание поплавка.

Источник