 |
Аммиачно-известковый процесс
|
|
|
|
Разработан французскими компаниями “Южин Кульман” и “Ве-
ритам”. Схема метода предложена на рис. 9.4.
Дымовые газы промываются в двух последовательно располо- женных скрубберах 1 и 2, орошаемых из циркуляционных емкостей 7. Аммиак впрыскивается непосредственно в газы до поступления на ус- тановку. При этом SО2 реагирует с аммиаком в газовой фазе, с образо- ванием сульфита и бисульфита аммония.
В первичном скруббере 1 удаляется большое количество золы и сульфоаммиачных продуктов, содержащихся в газе. Здесь также пони- жается температура дымовых газов (от 120 до 60 оС) перед поступле- нием их в скруббер 2. Первичная очистка производится раствором из вторичного скруббера. Во вторичном скруббере 2 улавливаются ос- тавшиеся сульфоаммиачные продукты и зола. Часть раствора из цикла орошения вторичного скруббера передается на орошение первичного скруббера. При этом добавляется соответствующее количество раство- ра. Насыщенный раствор из цикла орошения первичного скруббера по-
ступает в реактор 3, куда одновременно подаются известковое молоко и острый пар. Здесь сульфат, бисульфит и сульфит аммония взаимо- действуют с гидратом окиси кальция, при этом образуются сульфат и сульфит кальция, а также выделяется газообразный аммиак:
(NH4)2SO4 + Ca(OH)2 = CaSO4 + 2NH3 + 2H2O; NH4 HSO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + NH3 + 2H2O; (NH4)2SO3 + Ca(OH)2 = CaSO3 + 2NH3 + 2H2O.
Аммиак и водяной пар отсасываются газодувкой и подаются вме-
сте с добавляемым свежим аммиаком в поток газа, поступающего на установку.
Рис. 9.4. Схема аммиачно-известкового процесса очистки газа
1.2 - скрубберы; 3 - реактор; 4 - холодильник; 5 - центрифуга; 6,7 - емкости
Пульпа из реактора 3 охлаждается в холодильнике 4 и поступает на фильтрующую центрифугу 5, где отделяется шлам. Часть маточного раствора возвращается в цикл орошения скруббера 2, другая часть по- ступает в емкость 6 для приготовления известкового молока. Осадок, отделяемый на центрифуге, не содержит растворимого бисульфита кальция и может быть сброшен или использован при строительстве до- рог как намывной грунт и т.д.
|
|
|
При изготовлении скрубберов использованы покрытия на основе полиэфирных смол. Это решает проблемы, связанные с коррозией ме- талла.
Преимуществом метода по сравнению с аммиачным является очень малый расход аммиака и возможность очистки газов со сравни- тельно большим содержанием пыли и относительно высокой темпера- турой. Преимуществом процесса по сравнению с известковыми являет- ся высокая производительность оборудования.
К недостаткам процесса относится большое количество неутили- зируемых отходов.
Известковый способ
Наиболее дешевыми и доступными материалами для улавливания SО2 из выбросных газов по известковому способу являются известняк, известь, мел.
В основе процесса лежат следующие реакции:
CaCO3 + SO2 ® CaSO3 + CO2;
CaO + SO2 ® CaSO3; 2CaSO3 + O2 ® 2CaSO4.
Сульфит кальция плохо растворим в воде (0,136 г/л), в процессе очистки быстро пересыщает раствор и выпадает в виде мелких кри- сталлов. Если сернистая кислота в растворе нейтрализована, то SО2 растворяется с максимальной скоростью и практически полностью мо- жет быть извлечен из газа.
Одним из вариантов этого метода является промывка газа суспен- зией извести или известняка и состоит из следующих стадий:
1) очистка отходящих газов от пыли и золы;
2) промывка газа известковым молоком;
3) отделение кристаллов сульфита и сульфата от жидкости.
Предварительная очистка отходящих газов связана с тем, что пыль легче выделить в сухом виде, чем из раствора. В качестве золо- уловителей обычно применяют батарейные циклоны.
|
|
|
Схема очистки приведена на рис. 9.5.
Предварительно очищенный от пыли газ поступает в скруббер 1, где происходит удаление SО2. Скруббер орошается по замкнутому циклу. К вытекающей из скруббера кислой жидкости постоянно добав- ляется свежее известковое молоко.
По мере насыщения жидкости в ней накапливаются кристалло- гидраты сульфита и сульфата кальция состава CaSO3.0,5H2O и CaSO4.2 H2O и частицы золы, не задержанные циклонами. Для предотвращения забивки насадки и коммуникаций кристаллами в цикле оборота оро- шающего раствора установлен кристаллизатор 2, представляющий со- бой полый аппарат, в котором находится раствор в течение времени, необходимого для образования и роста кристаллов сульфита и сульфа- та. Из кристаллизатора часть раствора поступает на орошение скруббе- ра, а часть отбирается и подается на вакуум-фильтр 3, где кристаллы отделяются от фильтрата, который возвращается в систему орошения, а шлам направляется в отвал.
Рис. 9.5. Схема известкового процесса очистки газа
1 - скруббер; 2 - кристаллизатор; 3 - вакуум-фильтр; 4 - емкость; 5 - мельница;
6 - дробилка
Схема реализована на опытной промышленной установке на Ка- ширской ГРЭС. Степень очистки газа достигала 98 %.
Несколько измененный известковый метод очистки был приме- нен на крупной ТЭЦ Баттерси в Англии (процесс “Баттерси”). В этом процессе использовалась щелочная вода реки Темзы с добавкой водной взвеси мела.
Схема процесса приведена на рис. 9.6.
Дымовой газ с температурой 120 оС поступал в абсорбер 1. Рас- твор, выходящий из нижней части скруббера, через отстойник 3 посту-
пал в аэратор 4, где происходило окисление образовавшихся средних солей до сульфатов. Для интенсификации этого процесса к раствору добавлялось небольшое количество катализатора - неочищенного сульфата марганца или солей железа. Окисление необходимо для сбро- са отходящего раствора в реку. Проведение окисления в скруббере снижало растворяющую способность воды при очистке газов с низким содержанием SО2. Шлам из отстойника 3 отделяется на барабанных фильтрах 2 и направляется в отвал.
Степень очистки газа по этому способу не менее 95 %.
 |
Более совершенный процесс очистки газов известковой суспензи-
|
|
|
Рис. 9.6. Процесс «Баттерси»
1 - абсорбер; 2 - барабанный фильтр; 3 - отстойник; 4 - аэратор
ей был осуществлен в Японии (процесс “Jecco”). Конечным продуктом этого процесса являлся товарный гипс. В основе процесса лежат реак- ции:
CaCO3 + SO2 ® CaSO3 + CO2; Ca(OН)2 + SO2 ® CaSO3 + Н2О; 2CaSO3 + O2 ® 2CaSO4.
Схема очистки приведена на рис. 9.7.
Отходящий газ после предварительной очистки от пыли поступа- ет в орошаемый водой охладитель - промыватель 1 для окончательной очистки от нее. Температура газа снижается до 60 оС. Далее большая часть газа поступает в поглотительный скруббер 4, орошаемый раство- ром бисульфит - сульфита кальция, к которому постоянно добавляется свежая известковая суспензия. Меньшая часть газа охлаждается в хо- лодильнике 2 до температуры 40 оС и поступает в скруббер 3, орошае- мый бисульфит – сульфитным раствором, отбираемым из цикла оро- шения скруббера 4. Орошение скрубберов и охладителя - промывателя осуществляется по замкнутому циклу из емкостей 5. Количество рас- твора, отбираемого на орошение скруббера 3, равно количеству свежей суспензии, добавляемой к раствору, орошающему скруббер 4. В скруб- бере 3 происходит окисление бисульфита в сульфит. Степень очистки газа в этом аппарате невелика, поэтому газ из скруббера 3 направляет- ся на доочистку в скруббер 4.
Часть насыщенного раствора, содержащего кристаллы сульфита кальция, из цикла орошения скруббера 3 непрерывно подается в сгу- ститель 6. Отсюда сгущенная пульпа поступает в промежуточную ем-
Рис. 9.7. Схема известкового процесса с получением товарного гипса 1,3,4 - скрубберы; 2 - холодильник; 5,7,8 - емкости; 6 - сгуститель; 9 - окисли- тель; 10 - центрифуга
кость 8, снабженную мешалкой, а осветленный раствор направляется для приготовления свежей известковой суспензии в емкость 7.
Из промежуточной емкости 8 сгущенная пульпа питательным на- сосом подается в окислитель 9. Окисление осуществляется воздухом под давлением. Пузырьки воздуха образуются в жидкости аэраторами специальной конструкции. Кислотность раствора поддерживается оп- тимальной для устойчивого роста кристаллов гипса. Полученный гипс обезвоживается в центрифуге 10.
|
|
|
Наиболее полная очистка достигается при использовании этого метода для сильно разбавленных газов. К достоинствам метода отно- сятся небольшие капитальные затраты и возможность изготовления оборудования из обычных некислотоупорных материалов. Следует от- метить также простоту и надежность работы установок, относительно небольшую площадь для их сооружения.
Магнезитовые методы
Эти способы основаны на связывании SО2 окисью магния с обра- зованием сульфита магния:
MgO + SO2 = MgSO3.
Сульфит магния, взаимодействуя с SО2, может образовывать би- сульфит:
MgSO3 + SO2 + H2O = Mg(HSO3)2.
Часть сульфита магния под действием кислорода, содержащегося в очищаемом газе, окисляется до сульфата:
2MgSO3 + O2 = 2MgSO4.
Сульфат магния не активен по отношению к SО2, поэтому по- следняя реакция является нежелательной. Скорость окисления сульфи- та в сульфат магния может быть сведена к минимуму добавлением к поглотительному раствору 0,005-0,01 % ингибитора - парафенилен- диамина (ПФДА).
Образовавшийся в процессе насыщения бисульфит магния под- вергается нейтрализации добавлением соответствующих количеств свежей окиси магния:
Mg(HSO3)2 + MgO = 2MgSO3 + H2O.
Растворимость сульфита магния в воде ограничена, поэтому обра- зовавшийся при нейтрализации избыток сульфита выпадает в осадок в виде кристаллов гексагидрата MgSO3.6H2O. При температуре выше 50о последний может переходить в тригидрат MgSO3.3H2O.
Кристаллы выводятся из суспензии, сушатся и подвергаются тер- мическому разложению при температуре 800-900 оС.
MgSO3 ® MgO + SO2.
Окись магния возвращается в процесс, а концентрированный SО2
может быть переработан в серную кислоту или элементарную серу.
|
|
|
