Sieros dioksido mažinimo procesai
Šiame straipsnyje kalbama apie du sieros dioksido kiekio mažinimo procesus. Taršos mažinimo procesai yra šie: 1. Sausieji procesai ir 2. Šlapias procesai.
Mažinimo procesas # 1. Sausieji procesai:
Šiuose procesuose SO 2 turinčios atliekos yra apdorojamos cheminėmis medžiagomis be vandens.
Sauso išmetimo procesas - kalkakmenio / dolomito procesas :
Šiame procese kalkių arba dolomito milteliai įleidžiami į degimo kamerą, kurioje dalelės ir dūmų dujų srautas yra priešingi. Aukštoje krosnies temperatūroje kalcio / magnio karbonatas skaidosi į oksidą, kuris savo ruožtu reaguoja su SO2, esančiu dūmtraukiuose, kad susidarytų sulfitas ir sulfatas. Bendrosios reakcijos gali būti išreikštos kaip
2 CaCO 3 + 2 SO 2 + ½O 2 CaSO 3 + CaSO 4 + 2 CO 2 … .. …………………………. (5.1)
2 MgCO 3 + 2 SO 2 + ½O 2 -> MgSO 3 + MgSO 4 + 2 CO 2 ……………………… (5.2)
Sulfitas ir sulfatas, susidaręs kartu su nereaguoju CaO / MgO, yra pašalinami iš krosnies ir pašalinami. Dėl nepakankamo kontakto tarp CaO / MgO ir dūmtraukių daugeliu atvejų SO 2 šalinimo efektyvumas yra mažas, nepaisant to, kad karbonatas pridedamas dideliu kiekiu nei stechiometrinis santykis.
Kai kurie tipiniai našumo duomenys yra:
Dolomito procesas:
Optimalus dalelių dydis: 10-15 µm
Optimalus dolomito pridėjimas: 2, 5 karto didesnis už stechiometrinį kiekį.
Pašalinimo efektyvumas:
70% su 250 ppm SO 2
85% su 130 ppm SO 2
Kalkakmenio procesas :
Optimalus kalkakmenio papildymas: 10 proc
Pašalinimo efektyvumas: 40-80% su 550-890 ppm SO 2
Didesnis kirtimo efektyvumas gali būti pasiektas, kai kalkakmenis / dolomitas yra naudojamas krosnių degimo krosnyje.
Nors kalkakmenio / dolomito pagrindu pagamintas sausas procesas yra mažiau efektyvus nei kalkių / kalkakmenio suspensijos drėgnas procesas, jis turi šiuos privalumus:
i) Dūmų dujos gali būti apdorojamos aukštesnėje temperatūroje, \ t
ii) Nereikalaujama kompleksinio apdorojimo įrenginio.
Šis sausas procesas yra pranašesnis už sauso regeneravimo procesus, nes jie patiria pernelyg didelio sugerties praradimo dėl susitraukimo ir didelių investicijų sąnaudų dėl regeneravimo įrenginių sudėtingumo.
Sauso regeneravimo procesai:
A. Metalo oksido procesas:
i) aktyvuotas mangano oksido procesas:
Šį procesą sukūrė „Mitsubishi Heavy Industries“. Ją sudaro šie veiksmai:
I etapas:
Hidrintas mangano oksidas susiliečia su SO2 turinčiais dūmtakiais, dėl kurių susidaro mangano sulfatas.
Mn 2O 3 + 2 SO 2 + ½ O 2 -> 2 MnSO 4 ………………………………… (5.3)
Ll-ll:
Taip gautas mangano sulfatas reaguoja atskirame inde su vandeniniu amoniaku ir oru, kur gaminamas amonio sulfatas ir nusodinamas mangano oksidas.
2MnSO 4 + 4 NH4OH + ½ O 2 -> 2 (NH4) 2SO 4 + Mn 2 O 3 + 2 H 2 O ………………………………… (5.4)
Step-Ill:
Pagaminta srutos filtruojamos. Mangano oksidas džiovinamas ir perdirbamas. Koncentruojamas amonio sulfato tirpalas ir parduodami amonio sulfato kristalai.
Šio proceso SO 2 šalinimo efektyvumas gali būti apie 90%.
ii) Vario oksido procesas :
Šiame procese aliuminio oksido turintys vario oksido granulės reaguoja su SO2 ir O2, esančiais dūmų dujose, kad gautų CuSO 4 maždaug 400 ° C temperatūroje.
Vėliau CuSO4 redukuojamas vandeniliu arba metanu apie 400 ° C, reakcija yra
Naudojant metaną gali susidaryti kokso nusodinimas ir dėl to gali būti pritvirtintas dugnas.
Kitame etape varis oksiduojamas oru ir reaktorius įjungiamas.
Gautas SO 2 gali būti konvertuojamas į sieros rūgštį arba elementinę sierą.
Kadangi procesas vyksta cikle, reikia bent dviejų reaktorių.
Šis procesas atrodo daug žadantis. Tačiau tam reikia brangių reaktorių ir didelės redukcinės dujos (H 2 / CH 4 ).
(iii) Šarminis aliuminio oksido procesas:
Šis procesas atliekamas kontaktuojant su šiuo metu aliuminio natrio oksido granulėmis, kurių skersmuo yra maždaug 1, 60 mm, su SO2 turinčiais dūmtakiais maždaug 330 ° C temperatūroje, todėl susidaro aliuminio natrio sulfatas.
Tada aliuminio-natrio sulfato granulės redukuojamos kitu bokštu, kuris šiuo metu yra H-, o CO maždaug 650 ° C temperatūroje, siekiant regeneruoti aliuminio natrio oksidą, ir taip gaunamas H2S H2S apdorojamas sieros atgavimui.
Šio proceso SO2 pašalinimo efektyvumas gali būti apie 90%. Tačiau pagrindinė problema, su kuria susiduriama šiame procese, yra granulių nusodinimas, dėl kurio jos prarandamos. Šis praradimas neigiamai veikia proceso ekonomiką. Dar reikia rasti komercinį taikymą.
B. Aktyvieji anglies procesai:
i) Reinlufto procesas:
Šis procesas vyksta dviem etapais. Pirmajame etape išmetamųjų dujų, turinčių SO2, adsorbuojama ant judančio aktyvintosios anglies dalelių sluoksnio apie 150-200 ° C. Absorberis veikia priešingai. Šiame procese naudojamos aktyvintosios anglies dalelės gaminamos durpių arba panašių medžiagų vakuuminiu karbonizavimu. Šio proceso ekonominio potencialo raktas yra pigios adsorbento prieinamumas.
Adsorbcijos proceso metu adsorbento paviršiuje vyksta tokia reakcija:
Antrajame etape anglies dalelės, pakrautos iš adsorberio išeinančios sieros rūgšties, yra apdorojamos kaip H2SO4 arba kaip SO2. Regeneruotos anglies dalelės yra perdirbamos atgal į adsorbentą.
Yra du alternatyvūs sieros turinčių junginių atgavimo procesai iš pakrautų anglies dalelių:
a) Anglies daleles nuplaukite vandeniu. Taip gaunamas atskiestas sieros rūgšties tirpalas. Drėgnos anglies dalelės džiovinamos ir perdirbamos atgal. Šio proceso trūkumas yra sunkumai, su kuriais susiduriama laikant, gabenant ir parduodant atskiestą sieros rūgšties tirpalą.
(b) Įkaitintos sieros rūgšties anglies dalelės kaitinamos iki maždaug 380-450 ° C. Šildant SO2, CO 2, CO ir H2O susidaro ir anglies dalelės vėl suaktyvėja. Gaminamos dujos turi apie 10-15% SO 2, kuris gali būti naudojamas sieros rūgščiai gaminti. Regeneruotos anglies dalelės yra perdirbamos į adsorbentą.
Reinlufto proceso pašalinimo efektyvumas yra apie 90%.
ii) Westvaco procesas :
„Westvaco“ procese judančioje lovoje naudojamos aktyvuotos anglies dalelės. Proceso metu susidaręs tarpinis produktas yra sieros rūgštis, bet galiausiai siera yra gaunama kaip elementinė siera.
Procesas atliekamas atlikus šiuos veiksmus.
I etapas:
SO 2, O 2 ir drėgmė, esanti dūmų dujose, jungiasi su aktyvintomis anglies dalelėmis, kad susidarytų sieros rūgštis.
Ll-ll:
Adsorbuota sieros rūgštis reaguoja su H, S, kad gautų anglies dalelių paviršiuje elementinę sierą.
Step-Ill:
Anglies dalelės, turinčios elementarių sieros dalelių, kaitinamos, kad susidarytų sieros garai, kurie kondensuojami ir surenkami kaip išlydyta siera.
IV etapas:
Likusi sieros dalis, esanti anglies dalelėse, paverčiama H2S, reaguojant su vandeniliu (H2) ir taip vėl aktyvuojant anglies daleles. Sukurtas H2S naudojamas II pakopoje, o anglies dalelės pakartotinai naudojamos. Šis procesas buvo vykdomas bandomuoju mastu. Pranešimas apie SO 2 šalinimo efektyvumą yra 90%. Buvo teigiama, kad 99% pašalinimo efektyvumą galima pasiekti naudojant gilesnį anglies sluoksnį.
Šio proceso trūkumai:
i) indo, reikalingo anglies dalelių laikymui, dydis yra didelis ir slėgio kritimas per lovą yra didelis;
(ii) Vandens kiekis, reikalingas likutinei sierai pašalinti (IV pakopa) yra daug didesnis nei stechiometrinis kiekis.
C. Išlydyto karbonato procesas:
Atominės tarptautinės lydyto karbonato proceso metu naudojamas eutektinis lydalas, kurio sudėtyje yra 32% Li 2 CO 3, 33% Na2C03 ir 35% K 2 CO 3, kad absorbuotų SO 2 iš atliekų dujų maždaug 450 ° C temperatūroje. Nustatyta, kad šio proceso SO2 pašalinimo efektyvumas yra apie 99% nuo įterptos dujos, turinčios 0, 1-3% SO2.
Reakcijos gali būti išreikštos taip:
SO 2 + M 2 CO 3 —–> M 2 SO 3 + CO 2 …………………… (5.11)
SO 2 + ½ O, + M 2 CO 3 —–> M 2 SO 4 + CO 2 …………… (5.12)
Tada pakrautas lydinys redukuojamas H ir CO mišiniu, kur kartu su regeneruotais karbonatais gaunamas dujų srautas, turintis H2S, CO ir H20. Regeneravimo procesas vyksta maždaug 525 ° C temperatūroje. Alternatyvus procesas yra sumažinti sulfitą - sulfato lydymą su sulfidu su anglis ir oru maždaug 750 ° C temperatūroje. Sulfido karbonato lydalas toliau reaguoja su garais ir CO 2 maždaug 450 ° C temperatūroje, todėl susidaro H2S ir karbonato lydymas.
Gaminamas H 2S gali būti naudojamas sieros rūgšties gamybai arba elementinės sieros gamybai. Nors vis dar reikia atlikti visą integruotą įrenginį, kuriame naudojamas šis procesas, procesas yra įdomus dėl unikalios technologijos. Šis procesas gali būti naudojamas sieros atgavimui iš dulkių neturinčių kamino dujų.
Mažinimo procesas # 2. Drėgnieji procesai:
Šie procesai atliekami valant SO 2 turinčias išmetamas dujas arba su vandenine suspensija, arba vandeniniu tirpalu.
Šlapias „Throwaway“ procesai:
A. Kalkių ir kalkakmenio procesai:
i) Tradiciniai procesai:
Šiame procese išmetamųjų dujų srautas, pašalintas iš kietųjų dalelių, plaunamas kalkių / kalkakmenio, turinčio 5-10% masės, vandenine suspensija. SO 2, šio proceso pašalinimo efektyvumas yra apie 80–95%.
Nors kalkakmenis yra kur kas pigesnis nei kalkių, kai kuriems tikslams kalkės yra pageidautinos dėl didesnio reaktyvumo. Prieš išleidžiant į atmosferą šveitimo dujos pašildomos dujos per kaminą.
Panaudota suspensija iš šveitimo dugno įleidžiama į recirkuliacinę talpyklą, iš kurios dalis jos yra grąžinama atgal į skruberį su papildomu vandeniu ir šviežiai pridėta kalkių / kalkakmenio milteliais. Likusi dalis išleidžiama į nusodintąjį tvenkinį. Iš tvenkinio nusodintas dumblas išmetamas ir supernatantinis skystis kartu su vandenine suspensija pakartotinai cirkuliuoja. Į skruberį gaminami daugiausia bi-sulfitai ir bi-sulfatai. Jie atlieka tolesnes reakcijas recirkuliacijos / vėlinimo bake.
Valymo metu vykstančios reakcijos yra:
2CaCO3 + 4SO2 + O2 + 2 H20 -> Ca (HSO 3 ) 2 + Ca (HSO 4 ) 2 + 2 CO 2 …… (5.13)
2 Ca (OH) 2 + 4S02 + O2 -> Ca (HSO 3 ) 2 + Ca (HSO 4 ) 2 ………………… (5.14)
Recirkuliacijos / vėlinimo bake reakcijos gali būti apibendrintos taip:
CaCO3 + Ca (HSO 3 ) 2 -> 2 CaS03 + H20 + CO 2 ………… .. (5.15)
CaCO 3 + Ca (HSO 4 ) 2 -> 2 CaS04 + H20 + CO 2 ………… .. (5.16)
Ca (OH) 2 + Ca (HSO 3 ) 2 -> 2 CaS03 + 2H2O… (5.17)
Ca (OH) 2 + Ca (HSO4) 2 -> 2 Ca SO 4 + 2 H 2 O ……………… (5.18)
Šiam procesui labiausiai tinka cheminis kalkakmenis, turintis 95% ar daugiau CaCO 3 . Dolomitas yra gana inertinis, todėl netinka šiam procesui. Kalkių pagrindu atliekamam procesui L / G masės santykis turi viršyti 65, bet kalkių pagrindu pagaminto proceso metu nustatyta, kad L / G masės santykis yra maždaug 35. Kalkių ir SO 2 santykiui pašalinti reikia maždaug 1, 05-1, 15 karto didesnės stechiometrinės proporcijos dėl didesnio reaktyvumo, o kalkakmeniui reikalingas santykis yra maždaug 1, 25–1, 6.
Kalkakmenis, palyginti su kalkėmis, yra pigesnis, tačiau kalkakmenio skruberio dydis būtų didesnis už kalkių skruberio dydį dėl didesnio L / G santykio. Dideliam įrengimui kalkakmenio procesas būtų ekonomiškas, o nedideliam įrengimui kalkių procesas būtų ekonomiškesnis
Skalbiklio veikimas žemu pH (ne mažesnis kaip 5) skatina kietųjų kalcio sulfatų skalių susidarymą (skruberiuose ir recirkuliacinėse sistemose), o veikimas esant aukštesniam pH (įtempiamam skruberiui pH viršija 8) skatina minkšto kalcio sulfito dalelių susidarymą .
Optimalus kalkakmenio sistemos pH yra nuo 5, 8 iki 6. Kalkių sistemai tinkamiausias yra šiek tiek rūgštus pH. Reakcija tarp kalkių ir CO 2 išmetamosiose dujose sukelia CaCO 3 nusodinimą virš pH 6, 7, o tai lemia didesnį kalkių suvartojimą. Todėl kalkių sistemos pH neturėtų viršyti 6, 7.
Nuosėdų laikas recirkuliacinėje talpykloje yra apie 10 minučių kalkakmenio sistemai ir tas pats yra apie 5 minutes kalkių sistemai.
Apytikslė kalkakmenio sistemos ir kalkių sistemos dumblo kompozicija pateikta 5.1 lentelėje.
(ii) „Chiyoda“ veislinių veislių 121 procesas :
Šiame procese kaip absorbentas naudojamas kalkakmenio srutos. Tačiau jis skiriasi nuo įprastinių kalkakmenio procesų trimis aspektais: 1) absorbuojančiu pH. 2) reaktoriaus konstrukcija ir (3) oro įleidimas į apatinę reaktoriaus dalį. SO 2 oksidacijai, SO 3, naudojamas oras.
Šiame procese palaikomas pH yra nuo 4 iki 5; dėl to susidaręs sulfitas oksiduojamas į sulfatą. Procesas atliekamas specialiu vieno tipo reaktoriu, vadinamu reaktyviniu reaktoriumi. Kadangi šis procesas gamina gipso kaip galutinio produkto, skysto perdirbimo nereikia.
Buvo pranešta apie sklandų sklandų darbą ir SO2 šalinimo efektyvumą 97–99% diapazone, kai išmetamųjų dujų SO 2 koncentracija svyruoja nuo 1000-2000 ppm. Buvo pastebėtas aukštas kalkakmenio panaudojimas ir didelis gipso kiekis dumble.
Bendra reakcija gali būti apibendrinta taip:
CaCO3 + SO2 + 1 / 2O2 + 2 H20 -> Ca SO4. 2H 2 O + CO 2 ………… .. (5.19)
iii) Dvigubas šarminis procesas :
Šiame procese dūmų dujos yra apdorojamos natrio sulfito tirpalu, kuris sugeria SO 2,
Pagrindinė reakcija gali būti išreikšta taip:
Na2S03 + SO2 + H20 -> 2 NaH SO3 ……………… .. (5, 20)
Kiti panaudotame tirpale esantys chemikalai gali būti natrio sulfitas, natrio sulfatas ir natrio karbonatas. Dalis panaudoto skysčio yra perdirbama į absorberį. Kita dalis apdorojama kalkėmis arba kalkakmenio milteliais.
Reakcijos produktai yra netirpus kalcio sulfitas ir sulfatas, tirpus natrio sulfitas (ir hidroksidas). Nuosėdos sutirštės. Dumblas nufiltruojamas ir pyragas plaunamas. Skaidrus skystis iš nusodinimo ir filtravimo operacijų kartu su makiažo natrio karbonatu grąžinamas į absorberį.
Dvi nepriklausomos sąnaudų studijos parodė, kad dvigubos šarminės sistemos įrengimo ir eksploatavimo išlaidos yra mažesnės nei kalkakmenio srutų šveitimo sistema, skirta apdoroti santykinai aukštą sieros kuro dūmų dujų kiekį.
iv) atskiestas rūgšties procesas:
Šis procesas yra alternatyva dvigubam šarminiam procesui. Šiame procese SO 2 absorbuojamas praskiestoje sieros rūgšties (2-3% H2S04) tirpale su geležimi kaip katalizatoriumi.
Įvykusios reakcijos:
2S02 + O2 + 2H2O -> 2 H 2 SO 4 ………………… .. (5.21)
2 FeS04 + SO2 + O2 -> Fe2 (SO4) 3 ……………… .. (5.22)
Fe2 (SO4) 3 + SO2 + 2 H20 -> 2 FeS04 + 2H2SO4 ……………… .. (5.23)
Taip susidariusi sieros rūgštis reaguoja su kalkakmeniu gipso nusodinimui.
Buvo pranešta, kad šio proceso SO 2 šalinimo efektyvumas yra apie 90%.
B. Šarminių metalų procesas :
Tai taip pat yra išmestas procesas, kai tiesiogiai ar netiesiogiai nenaudojamas nei kalkinis, nei kalkakmenis. Jis tinka santykinai mažo dūmų dujų srauto, turinčio SO2, apdorojimui. Šveitimui naudojamos šarmos yra natrio hidroksidas arba karbonatas.
Šiame procese iš pradžių išmetamųjų dujų srautas atvėsinamas per jį per Venturi skruberį. Po to valomos, atšaldytos dujos šveičiamos šarminiu tirpalu vienoje sieto kolonėlėje. Galiausiai apdorota dujos yra pašildomos pridedant karšto oro ir išleidžiamos į atmosferą per kaminą.
Venturi skruberis tiekiamas su perdirbtu tirpalu, o sieto padėklo kolonėlė tiekiama šviežia šarminiu tirpalu.
Šio proceso privalumas yra mažos kapitalo sąnaudos. Tačiau bendros eksploatacinės išlaidos, susijusios su cheminėmis sąnaudomis ir panaudoto alkoholinių gėrimų šalinimo sąnaudomis, yra didesnės už mažas kapitalo sąnaudas. Šio proceso SO 2 šalinimo efektyvumas yra apie 85%
Šlapių atkūrimo procesai:
A. Metalo oksido / hidroksido procesai:
i) Magnio oksido procesas :
Šis procesas atliekamas trimis etapais.
I etapas:
Pirmajame etape išvalytas SO 2 turintis dujų srautas yra nuplaunamas vandenine magnezijos suspensija.
Gautos reakcijos:
MgO + 2S02 + H20 ——> Mg (HSO 3 ) 2 ………………… (5.24)
Mg (HSO3) 2 + MgO ——> 2 MgS03 + H20 …………… (5.25)
2 MgS03 + O 2 ——> 2 MgS04 …………………… (5, 26)
Ll-ll:
Šiame etape magnio sulfito sulfato suspensijos dalis kartu su nereaguoju magnezija perdirbama į šveitiklį, sumaišytą su makiažo magnezija ir vandeniu. Kita suspensijos dalis filtruojama ir tortas išdžiovinamas.
Step-Ill :
Trečiajame etape džiovintas pyragas sumaišomas su koksu ir kalcinuojamas krosnyje apie 850–900 ° C.
Kalcinavimo metu vyksta šios reakcijos:
Mg (HSO 3 ) 2 ——> MgO + 2 SO 2 + H 2 O …………… (5.27)
MgS03 ——> MgO + SO 2 …………… .. (5.28)
MgS04 + C + ½ O 2 ——> MgO + SO 2 + CO 2 ……………… (5.29)
Regeneruotas MgO yra perdirbamas į skruberį ir pagamintas SO 2 naudojamas sieros rūgšties gamybai.
Pranešta, kad PECO Craumby Unit 1 gamyklos SO 2 šalinimo efektyvumas yra 96–98%.
ii) Mitsubishi mangano oksihidroksido procesas :
Šis procesas atliekamas išplaunant iš anksto išvalytas dujas, turinčias SO2, su trijų procentų mangano oksi-hidroksido suspensija, kur gaminamas mangano sulfitas ir sulfatas, kaip parodyta žemiau.
Mn (OH) 2 + SO2 ——> MnSO 3 + H 2 O ………… .. (5.30)
Mn (OH) 2 + SO2 + ½ O2 ——> MnSO 4 + H 2 O ……………… (5.31)
Iš skruberio išleidimo išleidžiama suspensija reaguoja su amoniaku ir deguonimi, dėl to susidaro amonio sulfato tirpalas ir regeneruotos Mn (OH) 2 dalelės. Suspensija filtruojama, kad atskirtų Mn (OH) 2, kuris yra perdirbamas į skruberį. Amonio sulfato tirpalas koncentruojamas, kad kristalizuotų (NH4) 2SO 4, kuris yra parduodamas.
MnS03 + 2NH4OH + ½ O2 ——> Mn (OH) 2 + (NH4) 2S04 (5, 32)
MnSO4 + 2NH40H ——> Mn (OH) 2 + (NH4) 2S04 (5, 33)
Šio proceso SO 2 šalinimo efektyvumas gali būti apie 97%.
B. Aktyvintos anglies (Lurgi sulfacid) procesas :
Lurgi sulfato rūgšties procesas vykdomas pro aktyvintosios anglies sluoksnį išmetamas dujas, kurių sudėtyje yra maždaug O.1 iki 1, 5 proc. SO 2 . Anglies sluoksnis katalizuoja SO 2 oksidaciją į SO 3, kuris reaguoja su vandeniu, purškiamu ant lovos.
Gautas praskiestas sieros rūgšties tirpalas, kurio koncentracija yra 10-15% H2S04. Praskiestas rūgštis koncentruojama iki maždaug 60-70%, naudojant gaunamos dujos (190-210 ° C) šilumą, todėl prieš patekimą į anglies sluoksnį dujos atšaldomos iki 40-50 ° C. Dujos, išeinančios iš anglies sluoksnio, pakartotinai šildomos prieš sukraunant.
Šio proceso SO 2 šalinimo efektyvumas yra apie 95%.
C. Citrato procesas:
Šis procesas grindžiamas tuo, kad SO 2 tirpumas vandenyje yra mažas, bet žymiai padidėja, kai vanduo yra buferiuojamas natrio citratu. Pagrindinė proceso metu vykstanti reakcija yra:
SO2 + H20 ——> H2SO3 ……………… .. (5.34)
S02 absorbcijos metu citrato buferiniame tirpale kai SO2 gali būti oksiduotas į SO3, kuris savo ruožtu paverčiamas H2S04. Norėdami slopinti oksidacijos reakciją, į šveitimo tirpalą pridedama tiosulfato. Gautas sieros rūgšties (H2SO3) tirpalas reaguoja su H2S, dėl kurio susidaro elementinė siera. Elementinė siera yra atskiriama nuo tirpalo plūdimu. Tirpalas perdirbamas į skruberį.
Šį procesą sukūrė JAV kalnakasybos biuro Solt Leik Sičio metalurgijos tyrimų centras, kad susigrąžintų SO 2 iš lydymo dujų. Vėliau buvo atlikti bandomųjų įrenginių masto bandymai su anglimi kūrenamų katilinių kamino dujomis. Nustatyta, kad bandymų su katilais ir katilo kamino dujomis rezultatai yra perspektyvūs. Nustatyta, kad sieros šalinimo efektyvumas yra 95–97%.
D. Sulfidino procesas :
Sulfidino procese naudojamas ksilidino ir vandens mišinys, kurio plovimo skystis yra apytiksliai 1: 1. Ksilidinas ir vanduo yra nesimaišomi, bet kai SO2 reaguoja su ksilidinu, sistema tampa maišoma.
Procesas atliekamas dviejuose absorberiuose, veikiančiuose prieš seriją. Dulkių neturinčios SO 2 guolio dujos patenka į pirmojo absorberio dugną, kurio viršuje tiekiamas skysčio srautas, išeinantis iš antrojo absorberio. Dujos, išeinančios iš pirmojo absorberio, yra įvedamos antrojo absorberio apačioje, kuri yra nuplaunama su regeneruotu ksilidino ir vandens mišiniu.
Išvalytos dujos, išplaukiančios iš antrojo absorberio, toliau valomos atskiestu sieros rūgštimi, kad gautų ksilidino garų, prieš galutinai išleidžiant apdorotas dujas. Pirmąjį absorberį paliekantis skystis netiesiogiai pašalinamas iš SO 2 . Duilai iš tirpiklio, turinčio ksilidino ir vandens garų, be SO 2, patenka į aušintuvo kondensatorių ksilidino ir vandens kondensacijai. Toliau dujų (daugiausia SO 2 ) yra nuplaunamas tolesniam ksilidino garų regeneravimui.
Skysčio srautas, atsirandantis iš terminio nuėmiklio, yra atšaldomas ir sumaišomas su:
(1) Skystis iš aušintuvo-kondensatoriaus,
(2) skystis iš vandens plovimo kolonėlės ir
(3) Skystis iš praskiesto sieros rūgšties skruberio.
Dalis šio mišinio vandens sluoksnio pašalinama taip, kad likusiame sraute būtų xilidino ir vandens mišinys, kurio santykis yra 1: 1. Šis srautas yra sugeriamas atgal į antrąjį absorberį. Laikas nuo laiko į recirkuliacinį srautą įdedamas vandeninis natrio pelenų tirpalas, kad sraute esantis ksilidino sulfatas paverstų ksilidinu. Šis procesas nėra ekonomiškas, kai SO2 kiekis išmetamosiose dujose yra mažas dėl ksilidino praradimo.
E. Dimetilanilino (ASARCO) procesas :
AS ARCO procesas yra geresnis už sulfidino procesą ta prasme, kad gali apdoroti išmetamąsias dujas, kurių SO 2 kiekis yra 3, 5% ar daugiau.
SO 2 turinčių išmetamųjų dujų pirmiausia nuplaunama dimetilanilinu ir po to natrio druskos tirpalu, kad pašalintų SO 2 pėdsakus iš apdorotos dujos. Galiausiai išmetamosioms dujoms nuplaunama praskiesta sieros rūgštimi, kad pašalintumėte dimetilaniliną prieš išplaunant jį per kaminą.
SO 2 turtingas dimetilanilinas yra pašalinamas garais, kad gautų SO 2 . Gautas garo SO 2 mišinys plaunamas sieros rūgštimi, siekiant gauti sausą SO2. Išgautas SO 2 gali būti suskystintas arba paverstas sieros rūgštimi. Buvo pranešta apie iki 99% SO 2 regeneracijos. Regeneruotas dimetilanilinas yra perdirbamas į skruberį. Šio proceso privalumai sulfidų proceso metu yra mažas reagentų praradimas, mažas garų suvartojimas ir mažesnis darbo poreikis.
F. Amoniako (COMINCO) procesas :
Šis procesas vyksta dviem etapais. Pirmajame etape SO 2 pašalinama iš skrudintų augalų išmetamųjų dujų valant vandeniniu amoniako tirpalu, kur gaminamas amonio bi-sulfitas:
NH4OH + SO2 ——> NH4 (HSO 3 ) ……………… (5.35)
Antruoju etapu bi-sulfito tirpalas apdorojamas sieros rūgštimi. Gautas mišinys pašalinamas oru. Oro tirpaluose yra amonio sulfato, o dujų sraute yra SO 2, oras ir drėgmė.
2NH4 (HSO3) + H2S04 —— (NH4) 2SO4 + 2H2SO3 ……………… .. (5.36)
(NH4) 2S04 + 2H2SO3 + oras ——> (NH4) 2SO 4 + 2 SO 2 + 2 H 2 O + oras ………… .. (5.37)
Amonio sulfato tirpalas koncentruojamas, kad susidarytų amonio sulfato kristalai. Sieros rūgšties gamybai naudojamas SO 2- dujos dujų mišinys po džiovinimo.
Nustatyta, kad SO 2 šalinimo efektyvumas svyruoja nuo 85–97%.
Pagrindiniai veiksniai, dėl kurių priklauso pašalinimo efektyvumas, yra šie:
i) supakuotos lovos aukštis;
ii) darbinė temperatūra ir
iii) skysčio ir dujų (L / G) masės santykis absorberyje.
G. Natrio sulfito (Wellman-Lord) procesas :
Iš pradžių šis procesas buvo pagrįstas kalio sulfito-bi-sulfito ciklu. Tačiau šiuo metu naudojamos pigesnės natrio druskos. Šiame procese išmetamųjų dujų srautas, turintis SO2, yra nuplaunamas natrio sulfito tirpalu, dėl kurio susidaro natrio bi-sulfitas. Reakcija gali būti apibendrinta kaip
Na2S03 + SO2 + H20 ——> 2 NaHSO 3 ………… (5.38)
Tokiu būdu susidaręs bi-sulfito tirpalas koncentruojamas priverstinės cirkuliacijos garintuve vakuume. Koncentruotas tirpalas po to atliekamas garų pašalinimu aukštesnėje temperatūroje, o tai sukelia bi-sulfito skilimą į sulfitą. Taip gautas natrio sulfitas kristalizuojasi iš tirpalo. Reakcija gali būti išreikšta taip:
2 NaHS03 ——> Na2SO3 + SO2 + H20… (5, 39)
Na 2SO 3 kristalai yra atskiriami, ištirpinami ir tirpalas grąžinamas į absorberį. Drėgnos SO 2 dujos džiovinamos ir tiekiamos į sieros rūgšties gamyklą.
Vidutinė SO šalinimo veiksmingumas buvo stebimas maždaug 91%.
H. Natrio hidroksido procesas :
Dūmų dujų, turinčių SO2, valymas natrio hidroksido tirpalu lemia bi-sulfito ir sulfito susidarymą.
2 Na OH + CO 2 ——> Na 2CO 3 + H 2 O ……………… .. (5.40)
Na2C03 + SO2 ——> Na 2SO 3 + CO 2 ……………… .. (5.41)
Na2S03 + SO2 + H20 ——> 2Na (HSO 3 ) ……………… .. (5.42)
NaOH + SO2 ——> NaHSO3 ……………… .. (5.43)
Tuomet natrio sulfito-bi-sulfito tirpalas apdorojamas cinko oksido (ZnO) dulkėmis, dėl kurių nusodinamas ZnSO 3 ir regeneruojamas NaOH tirpalas. NaOH tirpalas perdirbamas į absorberį.
Po džiovinimo nusodintas Zn SO3 skrudinamas.
Zn SO 3 ——> ZnO + SO 2 ……………… .. (5.44)
ZnO pakartotinai naudojamas ir SO 2 tiekiamas į sieros rūgšties gamyklą.
I. Biologinis procesas :
Šį procesą bendrai sukūrė „Monsanto Enviro-Chem System“ ir UOP sistema FCC išmetamųjų dujų, turinčių N2, O2, H20, CO 2, CO, SO x ir NO x, apdorojimui kartu su kai kuriomis dulkių dalelėmis. SO x koncentracijos intervalas buvo 250-2300 ppm, o NO x - apie 200 ppm dujų.
Procesas susideda iš išmetamųjų dujų valymo atvirkštine šlapia šveitimo priemone su NaHC03 tirpalu. Pagrindinė šveitimo metu vyksta reakcija
Na HCO 3 + SO 2 —–> Na HSO 3 + CO 2 ……………… .. (5.45)
Kai kurie natrio bi-sulfitai gali būti oksiduoti į Na2S04 dėl deguonies, esančios apdorojamoje dujų. Dujų-skysčių mišinys, turintis tam tikrų kietų dalelių, susideda iš dviejų srautų gretimame inde. Dujos išeina laivo viršuje ir skystis teka į maišą. Skystis iš filtravimo iš karterio iš esmės yra perdirbamas į skruberį, o dalis įnešama į anaerobinį bioreaktorių
Bioreaktoriuje sulfitas ir sulfatas redukuojami arba natrio bi-sulfidui, tiekiant ribotą kiekį redukuojančio agento arba H 2 S, kai naudojamas didesnis redukuojančio agento kiekis. Redukuojantis agentas gali būti mažo grynumo vandenilio arba etanolio arba metanolio. Etanolis arba metanolis gali būti naudojami kaip mikroorganizmų anglies šaltinis.
Anaerobiniame reaktoriuje vyksta reakcijos:
(I) su ribotu redukuojančio agento tiekimu -
NaHSO 3 + 3 H 2 —–> NaHS + 3 H 2 O ……………… .. (5.46)
Na 2SO 4 + 4 H 2 + CO 2 —–> NaHS + NaHCO3 + 3 H 2 O ……………… .. (5.47)
(II) su didesniu reduktoriaus kiekiu:
NaHS03 + 3 H 2 + CO 2 —–> NaHCO3 + H 2S + 2 H 2 O ……………… .. (5.48)
Na 2SO 4 + 4 H 2 + 2 CO 2 —–> 2 Na HCO 3 + H 2S + 2 H 2 O …………… (5.49)
Kai gaunamas H 2 S, sumaišytas su CO 2, dujos patenka į amino absorberį arba kitą sieros regeneravimo įrenginį. Iš anaerobinio reaktoriaus išleidimo esančio NaHCO3 turinčio skysčio perdirbama į absorberį.
Tačiau, jei NaHS yra anaerobinio reaktoriaus nuotėkyje, jis tiekiamas į aerobinį reaktorių NaHCO3 regeneravimui ir elementinės sieros gamybai pagal reakciją:
NaHS + ½ O 2 + CO 2 —–> NaHCO 3 + S ……………… .. (5.50)
Srutos, turinčios elementinę sierą, filtruojamos ir filtratas, kuriame yra Na HCO 3, yra perdirbamas į skruberį.
Bendras viso proceso sieros šalinimo efektyvumas gali būti 98%.
