plik


ÿþ Odsiarczanie gazów odlotowych. Referat nr 8. Dominika Przebid Natalia Siuzdak Jagoda Osuch IZ 4 Spis tre[ci. 1. Na czym polega odsiarczania gazów odlotowych. [str. 2] 2. Rodzaje metod odsiarczania ze wzgldu na u|ycie cieczy. 2.1. Metoda sucha. [str. 2] 2.2. Metoda póBsucha. [str. 2] 2.3. Metoda mokra. [str. 3] 3. Rodzaje metod odsiarczania ze wzgldu na ilo[ odpadów. 3.1. Metoda odpadowa. [str. 3] 3.2. Metoda póBodpadowa. [str. 3] 3.3. Metoda bezodpadowa. [str. 4] 4. Charakterystyka metod odsiarczania i ich opis. 4.1. Metoda wapniowo-wapienna. [str. 4] 4.2. Metoda glinowo-miedziowa. [str. 5] 4.3 Metoda amoniakalna. [str. 6] 4.4. Metoda sodowa. [str. 7] 4.5. Metoda alkaiczna. [str. 7] 4.6 Metoda magnezowa. [str. 8] 5. Odsiarczanie w zBo|u fluidalnym. [str. 8] 6. Tabela. [str. 10] 7. Bibliografia. 1 1. Na czym polega odsiarczanie gazów. Jest to najstarsza metoda w walce z zanieczyszczeniami znalazBa ona najszersze zastosowanie. Liczba metod cigle wzrasta. Metody te opieraj si przede wszystkim na absorpcji i adsorpcji s one czsto poBczone z katalityczna reakcja chemiczna. Odsiarczanie polega przede wszystkim na przeksztaBceniu 5ØFÜ5ØBÜ2w substancje Batwe do usunicia z gazów i ukBadu oczyszczania. Odsiarczanie w najwikszym stopniu jest zwizane z oczyszczaniem spalin kotBowych oraz gazów odlotowych z przeróbki ropy naftowej wytopu i przeróbki metali produkcji kwasu siarkowego. Ogóln zasad odsiarczania jest przeksztaBcenie 5ØFÜ5ØBÜ2 w substancj Batw do usunicia zarówno z gazu, jak i z ukBadu oczyszczania. Najszerzej s stosowane procesy sorpcyjne poBczone z utlenianiem 5ØFÜ5ØBÜ2. Stosowany podziaB technologii odsiarczania gazów wi|e si z odzyskiem siarki w postaci produktów handlowych lub wytwarzaniem odpadów siarkowych. W metodach regeneracyjnych 5ØFÜ5ØBÜ2 reaguje chemicznie z absorbentem, który jest nastpnie regenerowany i zwracany do procesu absorpcji. Dwutlenek siarki odzyskuje si w postaci st|onej siarki elementarnej lub 5Ø;Ü25ØFÜ5ØBÜ4. Sprzeda| wymienionych produktów przy du|ej ich poda|y z innych zródeB nie kompensuje wysokich kosztów odsiarczania i stanowi dodatkowy problem. 2. Rodzaje metod odsiarczania ze wzgldu na u|ycie cieczy. 2.1 Metody mokre. Metody te s do[ kosztowne powodem tego jest usuwanie wody. Masa w tej metodzie przenoszona jest do powierzchni ciekBego reagentu, jest to bardzo efektywne a niszczenie absorbentów nie jest problemem. Mo|liwe komplikacje zwizane s z reakcjami ubocznymi i odwrotnymi. 2.2 Metody póBsuche. Najbardziej zanana metoda póBsucha jest metoda absorpcji 5ØFÜ5ØBÜ2w suszeniu rozpyBowym. Jest ona metoda do[ skuteczn ok. 90% , kolejnym jej plusem jest fakt ze wykorzystuje niewielkie nakBady inwestycyjne. Najcz[ciej jest wykorzystywane w elektrociepBowniach komunalnych. Sorbentami w tej metodzie s wapno palone lub wapno hydratyzowane s one niestety kosztowne. Za minus nie wtpliwie mo|na uzna tak|e bezu|yteczno[ 2 produktów odsiarczania. PrzykBadami tej metody jest np. metoda polegajc na poBczeniu metody suchej wapiennej i dodatkowym zraszaniu. Metoda ta nie eliminuje wad charakterystycznych dla metody mokrej takich jak: -zmniejszenie zapylenia spalin przed elektrofiltrem -zmniejszenie ilo[ci niewykorzystanych sorbentów -zwikszenie skuteczno[ci odsiarczania spalin Do ujemnych cech tej metody nale|: -zwikszenie kosztów inwestycyjnych i eksploatacyjnych -wiksze zapotrzebowanie na miejsce pod zabudow i obsBug zraszacza. W porównaniu z metoda sucha koszt zabudowy rekompensuje si ze wzrostem skuteczno[ci odsiarczania o ok. 20-30 % . 2.3. Metody suche. Charakteryzuj si tym, |e procesy wizania chemicznego SO2 przebiegaj w stanie suchym, tzn. w ukBadzie gaz-ciaBo staBe, lub produkty, które powstaj podczas odsiarczania s w stanie suchym. Unika si dziki temu problemów z: osadzaniem si w aparaturze ciaB staBych kontrol pH, podgrzewaniem gazów, które zostaBy oczyszczone oraz gromadzeniem ciekBych odpadów. Metody suche oparte s na adsorbcji na sorbentach staBych i absorbcji z reakcj chemiczn, nastpuje jednocze[nie suszenie produktów odsiarczania. 3. Rodzaje metod odsiarczania ze wzgldu na ilo[ odpadów. 3.1 Metody odpadowe. produkt odsiarczania (mieszanina gipsu, siarczynu wapnia i popioBu) wydalany jest w caBo[ci na skBadowiska, do wypeBnieD górniczych lub do morza; skBadowiska wymagaj rekultywacji 3.2 Metody póBodpadowe. produktem jest gips 5Ø6Ü5ØNÜ5ØFÜ5ØBÜ4·25Ø;Ü25ØBÜ, który mo|na wykorzysta np. w budownictwie, ale czsto jest skBadowany (mniejsze zagro|enie dla [rodowiska ni| produkt odsiarczania metod odpadow) 3 3.3 Metody bezodpadowe. absorbent zostaje zregenerowany, a wydzielony 5ØFÜ5ØBÜ2 wykorzystuje si do produkcji 5Ø;Ü25ØFÜ5ØBÜ4, siarki elementarnej lub w innych gaBziach przemysBu (najkorzystniejsze rozwizanie). 4. Charakterystyka metod odsiarczania i ich opis. 4.1 Metoda wapniowo-wapienna. Metoda ta polega na wizaniu dwutlenku siarki z tlenkiem wapniowym, wodorotlenkiem wapnia lub wglanem wapniowym. Metoda ta mo|e by realizowana metoda mokra sucha i póBsucha. W metodzie mokrej sorbentem dwutlenku siarki jest zawiesina wodorotlenku wapniowego lub wglanu wapniowego. W tej metodzie trudne jest utrzymywanie staBego pH =8. Przy maBym pH powstaje 5Ø6Ü5ØNÜ5ØFÜ5ØBÜ4. Zwizek ten osadza si na [ciankach powodujc blokad wntrza aparatury. Otrzymany w procesie szlam siarczynu wapniowego utlenia si zgodnie z reakcj: 1 5Ø6Ü5ØNÜ5ØFÜ5ØBÜ3+25Ø;Ü25ØBÜ + 5ØBÜ2 = 5Ø6Ü5ØNÜ5ØFÜ5ØBÜ4 " 25Ø;Ü25ØBÜ 2 Siarczan wapnia uzyskiwany w tej metodzie jest stosowany w budownictwie. Metody mokre s stosunkowo tanie i proste i mimo tego ze urzdzenia zarastaj cigle osadami czy tez niezbyt wysoki stopieD oczyszczania gazów od 80% - 90%, s stosowane coraz cz[ciej. Metody suche wapniowe polegaj na procesach wi|cych dwutlenek siarki. Odbywa si on w ukBadzie gaz-ciaBo staBe. Wapienie lub dolomity s sorbentami s one wprowadzanie, lecz wcze[niej rozdrabniane do strefy spalania ponad palnikiem pyBowym. Reakcje zachodzi w wysokiej temperaturze: 5Ø6Ü5ØNÜ5Ø6Ü5ØBÜ3 = 5Ø6Ü5ØNÜ5ØBÜ + 5Ø6Ü5ØBÜ2 5Ø6Ü5ØNÜ(5ØBÜ5Ø;Ü)2 = 5Ø6Ü5ØNÜ5ØBÜ + 5Ø;Ü25ØBÜ 4 1 5Ø6Ü5ØNÜ5ØBÜ + 5ØFÜ5ØBÜ2 + 5ØBÜ2 = 5Ø6Ü5ØNÜ5ØFÜ5ØBÜ4 2 Reakcja osiga efektywno[ w temperaturze 1050-1480 K. przy stosunku molowym (5Ø6Ü5ØNÜ5ØBÜ + 5Ø@Ü5ØTÜ5ØBÜ): 5ØFÜ5ØBÜ2 równym 2,5 mo|na uzyska 50-60 % sprawno[ odsiarczania w palenisku. Gazy mog by kierowane do skrubera ju| odpylone i ochBodzone, bdz odpylanie i absorpcja s prowadzone jednocze[nie w jednym aparacie. W tym ostatnim przypadku projektuje si specjalne rozwizanie, by oddzieli stref absorpcji od strefy wydzielania ciaBa staBego. Produktem jest gips, który mo|e by otrzymywany w postaci pByt lub proszku. 4.1 Metoda glinowo-miedziowa. Jest to bezodpadowa metoda usuwania 5ØFÜ5ØBÜ2 z gazów przemysBowych za pomoc odpowiedniego sorbentu. Sorbent ten musi by wytrzymaBy mechanicznie na [cieranie, odporny termicznie i Batwy do regeneracji. Najlepszymi sorbentami s tlenki miedzi i |elaza, ale poBczone np. z tlenkiem glinu gdy| samodzielnie nie s wytrzymaBe mechanicznie. Metoda glinowo-miedziowa polega na sorpcji z gazów odlotowych w wielopaBkowym reaktorze z warstw fluidaln oraz regeneracji w urzdzeniu krzy|owym przepBywem reagentów. Swoj bezodpadowo[ koncepcja ta zawdzicza zamkniciu obiegu sorbentu a co za tym idzie nie powstawanie haBd odpadowych. Z analizy termodynamicznej ukBadu Cu-S-O wynika, |e najlepsz temperatur do przeprowadzenia sorpcji dwutlenku siarki na tlenku miedzi jest temperatura ni|sza od 918 K (powy|ej 960 K proces ten nie wystpi wcale; 918- 960 K wystpi, ale CuO nie bdzie w peBni wykorzystane). Na podstawie tej analizy mo|emy stwierdzi, |e CuO mo|e nam posBu|y, jako sorbent w suchej metodzie usuwania dwutlenku siarki z gazów odlotowych. Weryfikacja odpowiedniej technologii otrzymywania sorbentów w celu znalezienia najkorzystniejszej metody. Sorbenty glinowo-miedziowe wykazuj najlepsze wBasno[ci fizykochemiczne i mechaniczne, niezale|nie od sposobu ich otrzymywania; zarówno metod rozkBadu termicznego jak i modelowego, uzyskanego z nasczenia 5Ø4Ü5ØYÜ25ØBÜ3 siarczanem miedzi. Metoda rozkBadu termicznego charakteryzuje si maB ilo[ci procesów i operacji, niskim zu|yciem wody i maB ilo[ci odpadów. Im wy|sza temperatura procesu tym lepsze wskazniki zdolno[ci sorpcyjnej sorbentów. 5 Do uzyskania sorbentu na skal wielkolaboratoryjn u|ywa si kwasu azotowego w obiegu zamknitym w grzejniku fluidalnym. W ten sposób uzyskujemy sorbent w formie granulatu. Ta technologia: - wykorzystuje w 80% odpady procesu rafinacji aluminium, - nie zatruwa wody ani powietrza - zu|ywa znaczne ilo[ci ciepBa Regeneracja sorbentu Temperatura sorpcji w przedziale 653- 693 K zapewnia najwikszy odzysk siarki. Odbywa si to za pomoc gazu miejskiego, który zawiera 50% wodoru i metanu niezbdnego przy regeneracji sorbentu. CaBy proces polega na wprowadzeniu gazów zasiarczonych do aparatu fluidalnego gdzie w obiegu zamknitym, za pomoc sorbentu glinowo-miedziowego nastpuje pochBonicie dwutlenku siarki. Odsiarczone gazy podlegaj odpylaniu i s wypuszczane. U|yty sorbent podlega regeneracji za pomoc gazu miejskiego lub wodoru w aparacie z krzy|owym przepBywem reagentów. Nastpnie wracaj one, transportowane pneumatycznie do reaktora fluidalnego. Po regeneracyjne gazy zostaj zutylizowane i przerobione na siark. Metoda ta pozwala na usunicie z gazów powy|ej 90% dwutlenku siarki a jako produkt utylizacji otrzymywana jest siarka. Proces odbywa si w tej samej temperaturze, przez co nie jest wymagane doprowadzanie ciepBa. Technologia ta jest bezodpadowa i nie produkuje zanieczyszczeD. 4.3 Metoda amoniakalna. W tej metodzie do absorpcji stosuje si gazowy amoniak, roztwory wodne amoniaku lub jego zwizki. Produktem koDcowym jest siarczan amonu stosowany, jako nawóz albo gips. Po wstpnym odpyleniu i schBodzeniu gazy s kierowane do absorpcji gdzie zachodzi reakcja: 2NH4OH + 5ØFÜ5ØBÜ2= (NH4)25ØFÜ5ØBÜ + 5Ø;Ü25ØBÜ (NH4)25ØFÜ5ØBÜ3 + 5ØFÜ5ØBÜ2 + 5Ø;Ü25ØBÜ = 2NH4HSO3 6 Odczyn po absorpcyjny zawiera siarczyny, siarczany oraz niewielkie ilo[ci innych soli. Najcz[ciej w kolumnie utleniajcej przetworzony na siarczan amonu. Roztwór siarczanu amonu jest kierowany do suszarni rozpyBowej a nastpnie granulowany. 2NH4HSO3 + 2NH3 = (NH4)25ØFÜ5ØBÜ3 1 (NH4)25ØFÜ5ØBÜ3 + 5ØBÜ2 = (NH4)25ØFÜ5ØBÜ4 2 4.4. Metoda sodowa. SkBada si z 3 cykli absorpcyjnych 5ØFÜ5ØBÜ2obróbki roztworów po absorpcyjnych i ostatecznie odzysku dwutlenku siarki, poBczonego z regeneracja roztworu. W cyklu pierwszym w wyniku absorpcji 5ØFÜ5ØBÜ2 zachodzi nastpujca reakcja: 5ØFÜ5ØBÜ2+5ØAÜ5ØNÜ25ØFÜ5ØBÜ3+5Ø;Ü25ØBÜ = 25ØAÜ5ØNÜ5Ø;Ü5ØFÜ5ØBÜ3 5ØAÜ5ØNÜ25ØFÜ5ØBÜ3 + 25ØAÜ5ØNÜ5Ø;Ü5ØFÜ5ØBÜ3 = 25ØAÜ5ØNÜ25ØFÜ5ØBÜ3 + 5Ø6Ü5ØBÜ2 + 5Ø;Ü25ØBÜ Poniewa| wszystkie zwizki s rozpuszczalne, nie wystpuje zarastanie przewodów instalacji. W cyklu 3 nastpuj odparowanie i rozkBad termiczny produktów absorpcji. 25ØAÜ5ØNÜ25ØFÜ5ØBÜ3 = 5ØAÜ5ØNÜ25ØFÜ5ØBÜ3 + 5ØFÜ5ØBÜ2+5Ø;Ü25ØBÜ Siarczyn sodowy jest zawracany do absorpcji. Natomiast gazowy dwutlenek siarki podlega utylizacji. Sprawno[ odsiarczanie w tej metodzie to 90-98%. 4.5 Metoda dwu alkaiczna. Absorpcje dwutlenku siarki prowadzi si w roztworach wglanu lub wodorotlenku sodu: 25ØAÜ5ØNÜ5ØBÜ5Ø;Ü + 5ØFÜ5ØBÜ2 = 5ØAÜ5ØNÜ25ØFÜ5ØBÜ3 + 5Ø;Ü25ØBÜ 1 25ØAÜ5ØNÜ5ØBÜ5Ø;Ü + 5ØFÜ5ØBÜ2 + 5ØBÜ2 = 5ØAÜ5ØNÜ25ØFÜ5ØBÜ4 + 5Ø;Ü25ØBÜ 2 5ØAÜ5ØNÜ5ØFÜ5ØBÜ3 + 5ØFÜ5ØBÜ2 + 5Ø;Ü25ØBÜ = 25ØAÜ5ØNÜ5Ø;Ü5ØFÜ5ØBÜ3 Regeneracja roztworu po sorpcyjnego jest prowadzona w oddzielnym wzBem regeneracyjnym za pomoc wodorotlenku lub wglanu wapniowego. Jako produkt otrzymuje 7 si5Ø6Ü5ØNÜ5ØFÜ5ØBÜ3 /5Ø6Ü5ØNÜ5ØFÜ5ØBÜ4. Sprawno[ odsiarczania wynosi 95% Otrzymany 5Ø6Ü5ØNÜ5ØFÜ5ØBÜ4i 25Ø;Ü25ØBÜ jest produktem handlowym. 4.6 Metoda magnezowa. Di-tlenek siarki absorbowany jest w wodnym roztworze soli magnezu. Produktem jest mieszanina siarczynów i siarczanów magnezu. Po wysuszeniu mieszanina jest poddawana kalcynacji w wyniku odzyskuje si tlenek magnezu i dwutlenek siarki kierowany do produkcji kwasu siarkowego. Odsiarczanie poprzez napromieniowanie spalin wizk elektronów. Metoda ta oddziaBuje na przepBywajce spaliny wysokoenergetyczna wizk elektronów w atmosferze amoniaku. Metoda ta polega na utlenianiu tlenków siarki i azotu do 5ØFÜ5ØBÜ3 i 5ØAÜ5ØBÜ2 a nastpnie w reakcji z para wodna i amoniakiem, wytworzeniu staBych soli amonowych wychwytywanych w urzdzeniach odpylajcych. Produkt uboczny wykorzystywany jest, jako nawóz sztuczny. Jest to unikalny proces jednoczesnego odsiarczania i odazotowania gazów na wysoka warto[ u|ytkow produktów. Elektrony oddziaBuj z gazem powodujc powstawanie jonów, rodników i innego rodzaju wzbudzonych zwizków chemicznych. SkBadniki mieszaniny gazowej absorbuj energie, 99% energii absorbowane jest przez azot, tlen, par wodna i dwutlenek wgla. Wydajno[ tej metody zale|y w du|ej mierze od temperatury i wilgotno[ci gazów, maleje wraz ze wzrostem temperatury. Nie jest ona jednak zale|n od dawki promieniowania zachodzi nawet przy zerowych dawkach. 5. Odsiarczanie w zBo|u fluidalnym. Odsiarczanie w zBo|u fluidalnym czynnych chemicznie ziaren sorbentu jest metod najbardziej odpowiedni dla maBych i [redniej wielko[ci (100-200 tys. m3 /h) zródeB emisji. Proces suchego odsiarczania spalin odbywa si w temperaturze okoBo 70 ° C i wykorzystuje wapno do absorpcji SO2, SO3 , HF i HCl . Ze wzgldu na wysoki poziom wapna hydratyzowanego w spalinach oraz na du| prdko[ w zBo|u fluidalnym absorbera, sprawno[ redukcji SO2 do 99 % mo|na osign przy minimalnych wymagaD przestrzennych. 8 PopióB i produkty uboczne odsiarczania przechowywane s w silosie przed zmieszaniem i nawodnieniem w instalacji stabilizator. Produkt ten stosowany jest do wypeBnienia odkrywkowych kopalni wgla brunatnego. Inne mo|liwe zastosowania dla produktu ubocznego odsiarczania w absorberze ze zBo|em fluidalnym ( po zmieszaniu z popioBem lub bez), s nastpujce: " Architektura krajobrazu " SkBadowiska dla górnictwa odkrywkowego " WypeBnianie ubytków ( górnictwo) " Ekrany akustyczne " Budowa dróg " Jastrych " PByty [cienne gipsowe " Nawozy " przy odsiarczaniu spalin wapieniem " Produkcja cementu i H2SO4 ( wedBug procesu Muller - Kühne ) " Kalcynowanie do bezwodnych Nie ma potrzeby stosowania ochrony przed korozj w absorberze, poniewa| wewntrzne obszary absorbera s, ze wzgldu na du| reaktywno[ zaBadunków staBych i niemal caBkowity wychwyt SO3, stale czyszczone tak, |e |rce substancje skalujce, takie jak CaCl2 lub podobne nie maj mo|liwo[ci formowania si, wic u|ycie okBadzin lub innych materiaBów specjalnych jest zbdne. Oczyszczanie spalin w absorberze ze zBo|em fluidalnym zalety: " Prosty, niezawodny proces " Niskie zapotrzebowanie na miejsce " Suche produkty uboczne " Brak konieczno[ci ponownego podgrzewania spalin " poziom odsiarczania ponad 99 % " DoskonaBe poziomy wychwytywania 5ØFÜ5ØBÜ3 " Usuwanie metali ci|kich " Niskie koszty eksploatacji 9 7. Tabela  podsumowanie. typy [sucha, metody [odpadowe, sprawno[ produkt póBsucha, póBodpadowe, [%] koDcowy mokra] bezodpadowe] metoda siarczan wapnia, wapniakowi - mokra odpadowa 60% gips wapienna ciekBe 5ØFÜ5ØBÜ2, metoda glinowo - sucha bezodpadowa >90% siarka miedziowa elementarna siarczan amonu metoda  nawóz mokra póBodpadowa >90% amoniakalna azotowy, 5Ø;Ü25ØBÜ 5ØAÜ5Ø;Ü3 5ØFÜ5ØBÜ2 metoda sodowa mokra 90-98% metoda sucha odpadowa 98% gips dwualkaiczna siedmiowodny siarczan metoda magnezu mokra bezodpadowa >95% magnezowa (MgSO4·7H2O)  nawóz mineralny 10 8. Bibliografia 1. Kacperski W., In|ynieria [rodowiska ochrona powietrza, Wydawnictwo Politechniki Radomskiej, Radom 2003 2. Mazur M., Systemy ochrony powietrza, Uczelniane wydawnictwo N-D, Kraków 1990 3. Misik A., Moskwa A., Moskwa A. S., Wilkosz I., Sucha glinowo-miedziowa metoda usuwania dwutlenku siarki z przemysBowych gazów odlotowych, Wydawnictwo PAN, 1985 4. Warych J., Oczyszczanie gazów-procesy i aparatura, Wydawnictwa Naukowo- Techniczne, Warszawa 1998 11

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Absorpcyjne odsiarczanie odlotowych gazów przemysłowych
10 Kinetyczna teoria gazow
budowa i wlasnosci czasteczkowe gazow
OGRANICZANIE SZKODLIWOŚCI GAZÓW
Gęstość cieczy i gazów w 20 stopniach C
Budowa i wlasnosci czasteczkowe gazow
16 Kinetyczna teoria gazow i termodynamika I (5)
Zasady doboru drutów i gazów w metodach MIG MAG i TIG
instrukcja przeciwpozarowa dla magazynow i skladow butli gazow technicznych
Jak możesz zapobiec nadmiernej emisji gazów cieplarnianych
Wymiennik ciepła gazów poreakcyjnych
instrukcja przeciwpozarowa przy przewozie gazow

więcej podobnych podstron