Очистка дымовых газов с получением серы

В Финляндии и в ряде других стран разработан регенерационно-циклический способ очистки дымовых газов ТЭЦ от оксидов серы с получением серы. Эффективность очистки превышает 90 %, с увеличением содержания серы в угле экономичность процесса за счет получения серы возрастает.

Топочные газы предварительно очищаются от пыли в электрофильтрах и доочищаются водой, при этом происходит очистка от тяжелых металлов. Далее SO₂ взаимодействует в адсорбере с раствором сульфида натрия:

2SO₂ + Na₂S → Na₂SO₄ + 2S.

Образовавшаяся пульпа (раствор Na₂SO₄ и S) подкисляется и нагревается в автоклаве до 150-170 ^оС, сера при этом плавится и отделяется, а раствор сульфата натрия взаимодействует далее с оборотным сульфидом бария:

Na₂SO₄ + BaS → BaSO₄ + Na₂S.

Раствор сульфида натрия направляется на начальную стадию процесса на улавливание диоксида серы, а осадок сульфата бария - в печь для восстановления коксом:

BaSO₄ + 2C → BaS + 2СО₂.

 

2.4. Очистка отходящих газов от оксидов азота

Основными источниками оксидов азота NO, NO₂ и продуктов их взаимодействия (N₂O₄ и N₂O₃) являются газы, образующиеся при сжигании топлива на стационарных установках, выхлопные газы двигателей внутреннего сгорания, отходящие газы производства азотной кислоты, газы, образующиеся при получении катализаторов и различных солей, травлении металлов азотной кислотой и в ряде других процессов. Однако основным антропогенным источником выбросов оксидов азота в атмосферу в настоящее время являются процессы сжигания органического топлива на стационарных установках и в двигателях внутреннего сгорания. На их долю приходится более 95% всех выбросов. Одна из основных трудностей улавливания оксидов азота из отходящих газов, как и оксидов серы, связана со сравнительно малой их концентрацией (в основном 0,1-1 г/м³) при огромных объёмах выбрасываемых газов.

Абсорбционные методы

Для абсорбции оксидов азота используют воду, растворы щелочей, селективные сорбенты, кислоты и окислители.

При абсорбции NO₂ водой в газовую фазу выделяется часть оксида азота, скорость его окисления при низких температурах мала:

3NO₂ + H₂O ↔ 2HNO₃ + NO.

Для утилизации оксидов можно использовать разбавленные растворы H₂O₂ с получением азотной кислоты:

NO + H₂O₂ → NO₂ + H₂O;

3NO₂ + H₂O ↔ 2HNO₃ + NO.

При этом расходуется 6 кг H₂O₂ на 1 т кислоты в сутки.

Хемосорбция NO₂ раствором соды протекает по уравнению:

2NO₂ + Na₂CO₃ → 2NaNO₃ + CO₂.

При абсорбции растворами аммиака образуются соединения с низкой температурой разложения. Например, нитрат аммония NH₄NO₂ при 56 ^оС полностью распадается:

NH₄NO₂ → N₂ + 2H₂O.

Для очистки газов от NO при отсутствии в газовой фазе кислорода, могут быть использованы растворы FeSO₄, FeCl₂, Na₂S₂O₃, NaHCO₃. При этом для первых двух растворов протекают реакции с образованием комплексов:

FeSO₄ + NO ↔ Fe(NO)SO₄;

FeCl₂ + NO ↔ Fe(NO)Cl₂.

При нагреве до 95-100 ^оС комплекс Fe(NO)SO₄ распадается и NO выделяется в чистом виде, а восстановленный раствор вновь возвращается в производство. Аналогично разлагается комплекс Fe(NO)Cl₂.

Использование растворов Na₂S₂O₃, NaHSO₄, (NH₂)₂CO приводит к дефиксации азота:

2 Na₂S₂O₃ + 6NO → 3N₂ + 2Na₂SO₄ + 2SO₂;

2NaHSO₃ + 2NO → N₂ + 2NaHSO₄;

2(NH₂)₂CO + 6NO → 5N₂ + 4H₂O + 2CO₂.

При температуре выше 200 ^оС NO взаимодействует с аммиаком:

4NH₃ + 6NO → 5N₂ + 6H₂O.

Серная кислота используется для поглощения NO₂ и N₂O₃ с образованием нитрозилсерной кислоты:

H₂SO₄ + 2NO₂ ↔ NOHSO₄ + HNO₃;

2H₂SO₄ + N₂O₃ ↔ 2NOHSO₄ + H₂O.

При нагревании нитрозилсерной кислоты или при разбавлении её водой происходит выделение оксидов азота:

2NOHSO₄ + H₂O → 2H₂SO₄ + NO + NO₂.

Взаимодействие оксидов азота с жидкими сорбентами наиболее эффективно при 20-40 ^оС.

Адсорбционные методы

В случае небольших объемов газов нашли применение адсорбционные методы. Хорошим сорбентом оксидов азота служит активированный уголь, но его применение затрудняется из-за легкой окисляемости, что может привести к сильному разогреву и даже к возгоранию угля (при значительных концентрациях оксидов азота). Силикагель по адсорбционным свойствам несколько уступает углю, но он более прочен и не окисляется кислородом, а окисление NO в NO₂ в его присутствии протекает даже быстрее. Однако широкому распространению этих методов препятствует то, что одновременно сорбируются и другие примеси, в результате снижается адсорбционная ёмкость сорбентов и осложняются процесс десорбции и использование ценных компонентов.