Очистка топочных газов от диоксида серы

  2. Очистка газов от диоксида серы  

      Сернистый газ – одно из основных загрязнений  атмосферного воздуха, оказывающее сильное негативное воздействие на живые организмы. В обычных  условиях это бесцветный газ с резким характерным запахом.  В атмосфере он постепенно окисляется до серного ангидрида, а последний при взаимодействии с водой образует серную кислоту. Из атмосферы  сернистый газ и продукты его химических превращений  вымываются с осадками, поступая в водоемы, почву. Время пребывания сернистого газа в атмосфере зависит от многих факторов и составляет от нескольких часов до 4-5 суток. Предельно допустимая концентрация этого вещества  в воздухе  (среднесуточная) составляет 0,005 мг/м³.

Сернистый газ – кислотный оксид, способы  улавливания SO₂ из загрязненных промышленных  газов основаны на  способности его взаимодействовать с водой, основными оксидами, некоторыми солями.

                                                                                                                                                      

Методы  очистки газов от  SO₂. 

 

      Известковый метод очистки  газов от SO₂. Это один из наиболее простых в техническом отношении методов. Однако в процессе очистки образуются твердые отходы, которые не находят практического применения, сбрасываются в отвалы. Поэтому метод применим только при небольших содержаниях SO₂ в очищаемом газе. Метод основан на необратимом химическом взаимодействии сернистого газа с известняком (известью или мелом), в результате чего образуется сульфит кальция, который на воздухе окисляется до сульфата кальция.

      Аммиачный метод очистки газов от SO₂ имеет несколько вариантов, отличающихся условиями проведения процесса. Однако во всех вариантах этого метода первая стадия одинакова - это поглощение сернистого газа водным раствором сульфита аммония с образованием гидросульфита аммония. Далее варианты метода отличатся по направлениям переработки гидросульфита аммония. Наибольший интерес с точки зрения эколога представляют те методы, в которых происходит  превращение SO₂ в какой-либо  продукт, используемый в других производствах или в сфере потребления. При таком подходе  более интересен аммиачно-автоклавный метод. Здесь на второй стадии процесса  гидросульфит аммония разлагается в автоклаве при  повышенных температурах и давлениях  с получением в качестве товарных продуктов серы и сульфата аммония:

2 NH₄HSO₃    +  (NH₄)₂SO₃   =  2(NH₄)₂SO₄   +  S  + H₂O

      Поглощение  SO₂ углеродными пористыми сорбентами является одним из наиболее перспективных методов. При контакте содержащего SO₂ газа с пористым сорбентом вначале происходит сорбция SO₂ и других компонент загрязненного газа  на активной поверхности сорбента. Далее в результате взаимодействия сорбированных веществ между собой образуются вещества, представляющие  собой товарные продукты. Так образование серной кислоты может быть представлено следующей схемой: 
 

SO₂           H₂O     О₂                    SO₂ + H₂O  = H₂ SO₃

                                                H₂ SO₃ + ½ O₂  = H₂ SO₄ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Заключение 

     Для очистки отходящих газов от диоксида серы предложено большое количество хемосорбционных методов, применение нашли только некоторые из них. Это из-за того, что объёмы отходящих газов велики, а концентрации SO₂ в них малы, газы характеризуются большой температурой и значительным содержанием пыли. Для абсорбции могут быть использованы вода, водные растворы и суспензии солей щелочных и щелочноземельных металлов.

     Адсорбционные методы очистки. Недостатки абсорбционных методов очистки газов от диоксида серы привели к разработке процессов, основанных на использовании твердых хемосорбентов – путем их введения в пылевидной форме в топки и (или) газоходы теплоэнергетических агрегатов. В качестве хемосорбентов могут быть использованы известняк, доломит или известь. Для увеличения активности хемосорбентов, подавления процесса окисления SO₂ в SO₃ и решения некоторых других задач наряду с поглотителем диоксида серы вводят ряд специальных добавок в виде дешевых неорганических солей, оксихлорида меди, оксида магния и других веществ.

     Наряду  с хемосорбентами в качестве агентов  для связывания диоксида серы могут  быть использованы некоторые оксиды металлов.

     Сухие процессы санитарной очистки 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 нее. Наряду с этим они обычно предусматривают возможность цикличного использования поглотителя и (или) утилизацию продуктов процесса очистки газов.

      Диоксид серы  SO2  оказывает   сильное  токсическое  действие  уже  при концентрации в воздухе 0,25 – 0,50 мг/м3, а при средней  концентрации  более 0,50г/м3 отмечается повышение смертности и  числа  госпитализаций.  В  нашей

стране на  SO₂  установлены следующие предельно допустимые  концентрации: ПДКр.з. – 10мг/м3, ПДКм.р. – 0,3мг/м³, ПДКс.с. – 0,005 мг/м³.

      ПДКр.з. – предельно допустимая  концентрация рабочей зоны;

      ПДКм.р. – максимально – разовая;

      ПДКс.с. – среднесуточная. 

  Возможность применения стримерной короны для очистки  газов от экологически вредных примесей, таких как SO₂, NO_x, СО и др. активно исследуется в странах Западной Европы, США, Японии, а с недавнего времени и в России. Перспективность развития данного метода определяется ожиданием его высокой экономичности. Существующие на сегодняшний день методики очистки газов характеризуются расходом энергии порядка нескольких кВт на нормокубометр газа.

  Авторы работы поставили перед собой цель добиться дополнительного снижения энергозатрат на примере очистки дымовых газов ТЭЦ от SO_2, NO_x. В процессе исследований применялся стримерный разряд при повышенных средних напряженностях электрического поля в реакционной камере, имеющей коаксиальную конструкцию (провод-цилиндр). Для получения импульсов требуемой длительности использовался кабельный генератор, выполненный по схеме Блюмляйна с последующим удвоением напряжения при помощи параллельного соединения вспомогательных кабелей на выходе генератора с последовательным соединением у реакционной камеры. Такую организацию процесса очистки авторы считают с энергетической точки зрения наиболее оптимальной.

  В результате проведённых исследований, было установлено следующее.

1. Способ очистки газов на основе использования стримерной короны позволяет добиться необходимой в практических случаях чистоты очистки (степень чистоты зависит от энергетических затрат).
2. Организация процесса очистки, предложенная авторами, позволяет существенно (в 2-3 раза) снизить энергозатраты при достижении одинаковой степени очистки.
3. Выбор в качестве объекта исследований дымовых газов ТЭЦ (один из наиболее сложных вариантов) определяет высокую достоверность сделанных выводов.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

  Используемая  литература 

1. Основы  химической технологии: Учебник для  студентов хим.-технол.спец. вузов / И.П. Мухленов, А.Е. Горштейн, Е.С. Тумаркина; Под ред. И.П. Мухленова. – 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. школа, 1991.
2. Глинка Н.Л. Общая химия. Изд. 17-е, испр. — Л.: «Химия», 1975.
3. Кузнецов В.В., Усть-Качкинцов В.Ф. Физическая и коллоидная химия. Учеб. пособие для вузов. — М.: Высш. школа, 1976.
4. Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология: Учебник, 4-е изд.: перераб. и доп. — М.: Изд-во МГУ, 1994.
5. Труды 1-го Международного Симпозиума по АОР, США, 1995.
6. Поляков О.В. Высокоэффективный метод уничтожения органических загрязнений в воде. Письма в ЖТФ, том 22, 1996.