2.4 Сухие методы очистки газов от so2

Сухие методы сероочистки основаны на адсорбции диоксида серы твёрдыми сорбентами: оксидами алюминия, марганца, железа, активированным углём. Среди исследованных и опробованных способов некотороую практическую реализацию получил окисно-марганцевый метод (метод фирмы «Мицубиси»).

Тонко размолотый оксид марганца в виде порошка подаётся в горячие дымовые газы (~ 135 °С), где реагирует с SO₂ с образованием сульфата марганца:

MnO_x·nH₂O + SO₂ + (1 – x/2)O₂ → MnSO₄ + nH₂O,

где x = 1,6 – 1,7.

Часть выделенного в пылеуловителях сорбента возвращается на очистку дымовых газов, другая – на регенерацию:

MnSO₄ + 2NH₃ + H₂O + O₂ = MnO₂ + (NH₄)₂SO₄.

Образующийся при регенерации сульфат аммония может быть использован как удобрение. Степень очистки от SO₂ составляет около 90%.

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

2.5 Абсорбционно-каталитический метод

В Иркутском государственном техническом университете был разработан новый абсорбционно-каталитический способ очистки газов от SO₂, в котором объединяются преимущества абсорбционного и каталитического способов. Сущность метода заключается в том, что очищаемый газ пропускают через двухфазную систему вода-катализатор. Содержащийся в нём диоксид серы поглощается водой и на катализаторе превращается в серную кислоту, окисляясь до SO₃ кислородом, содержащимся в газе, рН водной фазы после абсорбционно-каталитической очистке составляет 2 – 2,7. Процесс протекает при низкой температуре (20 – 90 ºС). Катализатор представляет собой активные комплексные соединения металлов переменной валентности (Fe, Mn, Co, Ni), нанесённые на полиэтиленовый носитель в виде гранул. Такой гетерогенный катализатор нового типа обладает рядом преимуществ: высокой каталитической активностью в широком диапазоне концентраций SO₂, высокой механической прочностью на истирание, химической стойкостью, стабильностью работы в течение 3 – 5 лет. Эффективность очистки от SO₂ в экспериментальных условиях достигала 99%.

2.6 Абсорбционная очистка газов

Абсорбционные методы удаления SO₂ совместно с NO_x из-за низкой химической активности оксида азота включают те или иные стадии окисления или восстановления. Степень очистки в комплексных методах обычно составляет 90% от SO₂ и 70 – 90% от NO_x. Одновременная очистка может проводиться щелочными растворами. При абсорбции растворами NaOH и Na₂CO₃ в качестве побочных продуктов образуются Na₂SO₄, NaCl, NaNO₃, NaNO₂, а при абсорбции Са(OH)₂ – CaSO₄, Ca(NO₃)₂.

Окисление NO может быть проведено в жидкой фазе с использованием катализаторов, например, этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТК) с добавками соединений двухвалентного железа, которые вводят в раствор гидроксида натрия или сульфита натрия.

Фирмой «Chisso Engineering» разработан метод очистки газов, образующихся при сжигании высокосернистых топлив, с получением сульфата аммония (рис. 1).

Топочные газы сначала очищают от пыли и хлоридов в скруббере, орошаемом водой. После этого газ подают в тарельчатый скруббер, орошаемый циркулирующей аммонизированной жидкостью, в состав которой входят ионы железа и ЭДТК. При контактировании жидкости поглощается 70 – 85% NO_x и 90% SO₂.Часть жидкости после скруббера отводят на окисление, которое проводят, барботируя через раствор бисульфата аммония атмосферный воздух. Продукты реакции подкисляют серной кислотой до рН = 0,5, затем охлаждают в холодильнике до 0 – (– 10) ºС, что позволяет кристаллизовать 90% ЭДТК. Её отделяют от раствора в центрифуге и возвращают в скруббер. Содержащийся в маточной жидкости имидодисульфонат аммония и дитионат разлагают при нагревании до 120 – 130ºС и при давлении 0,3 МПа до сульфата аммония. Выделяющийся диоксид серы направляют в основной скруббер. Затем жидкость нейтрализуют аммиаком, концентрируют, освобождают от соединений железа и направляют на кристаллизацию сульфата аммония. Сульфат аммония может быть использован в качестве удобрения.