В – аміачно-бісульфітний метод: 1 – абсорбер; 2 – ємність; 3 – відпарна колона; 4 – вузол випарювання; 5 – сушарка

 

Абсорбент регенерують у відпарній колоні парою при 90°С, залишковий тиск складає 665-735 кПа. В результаті розкладання бісульфату амонію і (частково) інших солей оксид сірки (IV), що виділяється з розчину, осушується і його використовують як товарний продукт (після конденсації парів води і абсорбції аміаку) або переробляють в сірку чи сірчану кислоту. Регенерований у відпарній колоні розчин охолоджують і повертають в цикл зрошування.

Для виділення з розчину сульфату амонію частину регене­рованого розчину випаровують, а потім кристалізують і зневод­нюють на центрифузі (ця стадія на схемі не вказана). Готовий продукт має склад (у %): (NH₄)₂SО₄ – 90-93, (NH₄)₂SО₃ – 2-3: NH₄HSО₃ – 0,5-1 і H₂О – 4-5. При підвищених температурах йде реакція:

NH₄HSO₃ + (NH₄)₂SO₃→(NH₄)₂SO₄ + S + H₂O. (3.40)

 

При цьому утворюється колоїдна сірка, яку важко видалити з розчину.

Недоліки методу: великі витрати на відгонку SО₂, великі капітальні і експлуатаційні витрати, можливість очищення газів, що містять більше 0,3-0,35% (об.) SО₂.

Є схеми без попереднього охолоджування газу, за якими для перетворення сульфіту амонію на сульфат в реактор додають сірчану кислоту:

 

(NH₄)₂SO₃ + H₂SO₄→(NH₄)₂SO₄ + Н₂SO₃. (3.41)

 

У Франції розроблений аміачно-бісульфітний процес (рис. 3.5, в), який дозволяє очищати гази будь-якого складу. У даному процесі сульфат амонію розкладають при 300°С. NH₃ і бісульфат амонію, що виділяються, повертаються в процес:

 

(NH₄)₂SO₄ →NH₄HSO₄ + NH₃. (3.42)

 

Недолік методу – велика енергоємність. Запропонований процес, за яким у відхідний газ, що містить SО₂, додають газоподібний аміак. Безпосередньо у трубі утворюється аерозоль сульфіту і сульфату, який уловлюють в електрофільтрах.

Розроблений аміачно-азотнокислотний метод очищення відхідних газів від оксиду сірки (IV) сульфіт-бісульфітним розчином з подальшим розкладанням отриманих розчинів азотною кислотою:

 

(NH₄)₂SO₃ + 2 HNO₃→2 NH₄NO₃ + SO₂ + H₂O, (3.43)

NH₄HSO₃ + HNO₃→NH₄NO₃ + SO₂ + H₂O. (3.44)

 

В результаті виходить газ, що містить 15–30% SО₂. Його переробляють в сірчану кислоту, і нітрат амонію, який викори­стовується як добриво. На 1 т утилізованого оксиду сірки (IV) можна отримати 1,3 т сірчаної кислоти, 3 т рідких азотних добрив і близько 0,2 т сульфату амонію з домішкою нітрату амонію.

Можливий аміачно-фосфорнокислотний спосіб очищення, при якому утворюються фосфорні добрива і оксид сірки (IV):

 

3 (NH₄)₂SO₃ + 2H₃PO₄→2 (NH₄)₃PO₄ + 3 SO₂ + H₂O, (3.45)

NH₄HSO₃ + H₃PO₄→(NH₄)₃PO₄ + 3 SO₂ + 3 H₂O. (3.46)

 

Абсорбція розплавленими солями. Для очищення газів при високій температурі використовується евтектична суміш карбонатів лужних металів складу (у %): Li₂CO₃ – 32; Na₂CО₃ – 33; K₂CО₃ – 35. Точка плавлення суміші 397°С. При 425°С суміш має в'язкість
0,012 Па·с і густину 2000 кг/м³. При вмісті SО₂ в газі від 0,3 до 3% суміш абсорбує 99% SО₂.

Процес складається із стадій абсорбції, відновлення і регенерації абсорбенту. Абсорбція SО₂ проводиться карбонатами з утворенням сульфітів і сульфатів металів. Швидкості реакцій дуже великі, тому процес лімітується швидкістю перенесення оксиду сірки (IV). Абсорбцію проводять в зрошувальному скрубері при швидкості газу 7,5 м/с. Реакції, що проходять в скрубері, екзотермічні, це дозволяє частково компенсувати втрату тепла.

На стадії відновлення використовують генераторний газ. Процес проводять при 600°С. Відбувається відновлення сульфатів до сульфідів металів:

 

4Me₂SO₃ →3 Me₂SO₄ + Me₂S, (3.47)

Me₂SO₄ + 4 H₂ → Me₂S + 4 H₂O, (3.48)

Me₂SO₄ + 4 CO → Me₂S + 4 CO₂. (3.49)

 

Реакції відновлення протікають повільно. На стадії регенерації сульфіди реагують із сумішшю СО₂ і води при 425°С:

 

Me₂S + CO₂ + H₂O → Me₂CO₃ + Н₂S. (3.50)

 

Реакція протікає швидко. Отриманий розплав солей знову повертають в процес. Газ, що виходить з реактора регенерації, містить 30% H₂S, оксид вуглецю і воду. Його направляють на установку, що працює за методом Клауса, для отримання сірки.

Форміат калію можна застосовувати як абсорбент у вигляді розплаву при 177°С або у вигляді водного розчину при 93°С. Послідовність реакцій, що протікають в процесі очищення: абсорб­ція (у водному розчині)

 

2 HCOOK + 2 SO₂ →K₂S₂O₃ + 2 CO₂ + H₂O, (3.51)

 

регенерація:

4 HCOOK + K₂S₂O₃ → 2 K₂CO₃ + 2 KHS + 2 CO₂ + H₂O, (3.52)

2 KHS + CO₂ →K₂CO₃ + 2 Н₂S, (3.53)

K₂CO₃ + 2 CO → 2 HCOOK + CO₂+ H₂O. (3.54)

 

Сірководень рекуперується у вигляді сірки.

Абсорбція ароматичними амінами. Для абсорбції SО₂ з відхідних газів кольорової металургії (концентрація SО₂ в газі 1-2% (об.)) застосовують розчини ксилідину або диметиланіліну. У одному з розроблених процесів абсорбентом є суміш (1:1) ксилідину і води. Ксилідин і вода зазвичай не змішуються, але при взаємодії SО₂ з ксилідином утворюється деяка кількість ксилідинсульфату розчинного у воді:

 

2 С₆H₃(CH₃)₂NH₂ + SO₂ →2C₆H₃(CH₃)₂NH₂· SO₂. (3.55)

 

При концентрації SО₂ 100 кг/м³ суміш стає гомогенною. Схема очищення газу від SО₂ сумішшю ксилідин – вода наведена на рис. 3.6. Після видалення пилу газ із вмістом 0,5–8% SO₂ абсорбується в двох абсорберах. Концентрація SO₂ після абсорбції знижується до 0,05–0,1%. Пари ксилідину, що виносяться з абсорберів, рекуперують розбавленою сірчаною кислотою (5–10%) в промивній колоні. Після цього газ викидають в атмосферу. Насичений абсорбент із вмістом 130–180 г/дм³ SО₂ і доданим розчином соди насосами подають у відпарну колону, де нагрівають глухим паром до 100°С. Десорбований SО₂ промивають водою і направляють на подальшу переробку.

Для концентрації SО₂ у відхідних газах вище 3,5% (об.) диметиланілін є ефективнішим абсорбентом, ніж суміш ксилідин – вода. Технологічна схема процесу аналогічна описаній (рис. 3.6).

Спочатку газ очищають від твердих домішок в електро­фільтрах. Після абсорбції промивають розчином карбонату натрію для видалення слідів SО₂, а потім розбавленою сірчаною кислотою, яка абсорбує сліди диметиланіліну. Видалення SО₂ проводять у відпарній колоні. Після осушення SО₂ переробляють в сірчану кислоту. Абсорбери і відпарна колона забезпечені ковпачковими тарілками.

 

Рисунок 3.6 – Схема установки очищення газів від SO2 сумішшю ксилідин – вода