2 Очистка дымовых газов от оксидов серы

Благодаря переводу многих ТЭС на сжигание природного газа, выбросы SO₂ предприятиями электроэнергетики за последние 10 лет существенно сократились, особенно в Европейской части России. Проблема сероочистки дымовых газов ТЭС имеет приоритетное значение для некоторых высокосернистых углей (интинского, подмосковного, донецкого, челябинского) и мазутных ТЭС.

Существует большое разнообразие теоретически обоснованных способов очистки дымовых газов от диоксида серы, однако широкое практическое применение нашли только экономически выгодные и технологически несложные процессы.

2.1 Известковый метод

Данный способ очистки основан на нейтрализации сернистой кислоты, получающейся в результате растворения SO₂, содержащегося в дымовых газах, щелочными реагентами: гидроксидом кальция (известью) или карбонатом кальция (известняком). При этом протекают следующие реакции:

Са(ОН)₂ + SO₂ = СаSО₃ + Н₂О;

СаСО₃ + SO₂ = СаSО₃ + СО₂.

В результате этих реакций получается сульфит кальция, частично окисляющийся в сульфат, возможна его переработка на строительные материалы, а также использование в сульфитцеллюлозном бумажном производстве. На практике применяются известняки, мел, доломиты, мергели (осадочные породы глинисто-карбонатного состава). Известь получают обжигом карбонатных пород при температуре 1100 – 1300 ºС.

Достоинством метода является простая технологическая схема, низкие эксплуатационные затраты, доступность и дешевизна сорбента, возможность очистки газа без предварительного охлаждения и обеспыливания. Известковый способ обеспечивает улавливание SO₂ не менее чем на 85%.

2.2 Магнезитовый метод

При очистке по магнезитовому способу дымовые газы поступают в абсорбер типа трубы Вентури, где орошаются суспензией, содержащей оксид магния. При этом происходит химическая реакция:

MgO + SO₂ → MgSO₃.

Полученный сульфит магния снова взаимодействует с диоксидом серы и водой, образуя бисульфит магния, который затем нейтрализуется добавлением магнезита:

MgSO₃ + SO₂ + H₂O → Mg(HSO₃)₂,

Mg(HSO₃)₂ + MgO → 2MgSO₃ + H₂O.

Сульфит магния обжигают при температуре 800 – 900 ºС, получая исходные продукты:

MgSO₃ → MgO + SO₂.

Оксид магния возвращают в процесс, а концентрированный SO₂ может быть переработан в серную кислоту или элементарную серу. Степень очистки газов от SO₂ составляет 90 – 92%, причём предварительное охлаждение газов не требуется, в этом заключается основное достоинство магнезитового метода. К недостаткам относится наличие многочисленных операций с твёрдыми веществами, которые приводят к абразивному износу аппаратуры, и большой расход тепловой энергии на разложение сульфита магния. Способ не нашёл широкого применения.

2.3Аммиачно-циклический метод

Аммиачно-циклический способ очистки дымовых газов от SO₂ основан на поглощении SO₂ из дымовых газов распылённым раствором сульфита аммония (NH₄)₂SO₃ с образованием бисульфита аммония по реакции:

SO₂ + (NH₄)₂SO₃ + H₂O ↔ 2NH₄HSO₃.

Полученный сульфит-бисульфит аммония подаётся в регенератор, где подвергается нагреванию до кипения, вследствие чего реакция смещается влево с выделением SO₂ и сульфита аммония, при этом получают сжиженный 100%-ный сернистый ангидрид. После охлаждения раствор подаётся повторно для улавливания SO₂. Главным недостатком аммиачно-циклического способа является необходимость глубокого охлаждения дымовых газов (до 30 – 35 ºС) перед абсорбцией серы. Кроме того, всё оборудование должно иметь кислотостойкое исполнение. Данный способ находится в стадии освоения.