Аммиачный способ очистки от диоксида серы
поступает на осушку. Концентрация SO2 в сухом газе после отгонки в процессе продувки воздухом составляет 94-97 %.
Регенерированный в отгонной колонне раствор охлаждается в холодильнике 4 и возвращается в цикл орошения.
Для выделения из раствора сульфата аммония, образующегося в процессе сорбции вследствие частичного окисления сульфита аммония, часть регенерированного раствора направляется в выпарные колонны 6, а затем в кристаллизатор 7, где при охлаждении раствора выпадают кристаллы сульфата аммония. Кристаллы отжимают на центрифуге 8, а маточный раствор возвращают в цикл орошения абсорбера.
Кроме сульфата аммония, в основном поглотительном растворе может образовываться тиосульфат. В этом случае часть раствора из цикла орошения 1 ступени поступает на переработку в автоклав 9. Здесь под давлением при температуре 140 o С сульфит, бисульфит и тиосульфат аммония разлагаются с образованием сульфата аммония и элементарной серы. Раствор сульфата аммония отделяют от серы отстаиванием и подают в выпарные аппараты 6, а серу сливают в формы.
В цикл орошения абсорбера постоянно добавляется аммиак, чтобы компенсировать его количество, пошедшее на образование сульфата аммония.
Достоинством аммиачного циклического процесса является получение утилизируемых продуктов: концентрированного сернистого газа и сульфата аммония.
К недостаткам способа относятся предварительное охлаждение газа, необходимость выполнения аппаратуры из кислотостойких материалов, высокая стоимость установки и большие эксплуатационные расходы.
Аммиачный кислотный процесс
Этот процесс осуществлен на ряде металлургических и сернокислотных заводов в США (процесс «Коминко»).
Процесс основан на абсорбции SO2 водным раствором сульфита аммония и выделении сернистого ангидрида добавкой серной кислоты к раствору с образованием сульфата аммония в качестве побочного продукта.
Схема процесса представлена на рис. 9.2.
Как и в аммиачных циклических процессах, температура газа, поступающего на абсорбцию, должна быть понижена. Для этого служат оросительные или трубчатые холодильники. Абсорберы в большинстве случаев наполнены деревянной хордовой насадкой.
Источник
Аммиачный способ очистки от диоксида серы
Затем раствор направлялся для извлечения сульфата аммония, а сера сливалась в специальные формы.
Количество добавляемой серной кислоты необходимо регулировать таким образом, чтобы раствор после автоклавной обработки имел нейтральный характер.
На установке около 90 % уловленной серы получали в виде сульфата аммония и около 10 % в виде элементарной серы.
Преимуществом аммиачного автоклавного метода является простота схемы, устранение отрицательного влияния окислительных процессов, а также возможность очистки газов с более высокой температурой, чем по другим аммиачным методам. Недостатком этого метода, как и аммиачного кислотного, является большой расход аммиака.
Разработан французскими компаниями «Южин Кульман» и «Веритам». Схема метода предложена на рис. 9.4.
Дымовые газы промываются в двух последовательно расположенных скрубберах 1 и 2, орошаемых из циркуляционных емкостей 7. Аммиак впрыскивается непосредственно в газы до поступления на установку. При этом SO2 реагирует с аммиаком в газовой фазе, с образованием сульфита и бисульфита аммония.
В первичном скруббере 1 удаляется большое количество золы и сульфоаммиачных продуктов, содержащихся в газе. Здесь также понижается температура дымовых газов (от 120 до 60 o С) перед поступлением их в скруббер 2. Первичная очистка производится раствором из вторичного скруббера. Во вторичном скруббере 2 улавливаются оставшиеся сульфоаммиачные продукты и зола. Часть раствора из цикла орошения вторичного скруббера передается на орошение первичного скруббера. При этом добавляется соответствующее количество раствора. Насыщенный раствор из цикла орошения первичного скруббера поступает в реактор 3, куда одновременно подаются известковое молоко и острый пар. Здесь сульфат, бисульфит и сульфит аммония взаимодействуют с гидратом окиси кальция, при этом образуются сульфат и сульфит кальция, а также выделяется газообразный аммиак:
Аммиак и водяной пар отсасываются газодувкой и подаются вместе с добавляемым свежим аммиаком в поток газа, поступающего на установку.
Источник
Аммиачный способ очистки от диоксида серы
Тиосульфат взаимодействует с бисульфитом аммония, образуя вдвое большее количество элементарной серы:
Сера взаимодействует с сульфитом и, таким образом, скорость реакции разложения рабочего раствора увеличивается.
После достижения критической концентрации тиосульфата аммония (около 0,2 моль/л) наступает автокаталитическое ускорение реакции, в результате чего весь раствор мгновенно разлагается на сульфат аммония и элементарную серу. В условиях температурного режима промышленных процессов реакции саморазложения протекают крайне медленно и обычно не входят в стадию автокатализа.
Для предотвращения лавинообразного увеличения скорости реакции разложения рабочего раствора часть его постоянно удаляют из цикла орошения, добавляя в цикл соответствующее количество аммиака и воды с таким расчетом, чтобы концентрация тиосульфата аммония постоянно была ниже критической величины.
Аммиачный циклический процесс
Принципиальная технологическая схема очистки отходящих газов аммиачным циклическим способом показана на рис. 9.1.
Отходящий газ после предварительной очистки от пыли поступает в скруббер 1, орошаемый циркулирующей водой, где охлаждается до температуры 30 o С, а пыль, оставшаяся после предварительной очистки, удаляется.
В процессе охлаждения отходящих газов в циркулирующей воде накапливаются частицы пыли, а также серная и сернистая кислоты. Количество SO2, поглощаемого в скруббере, составляет около 10 % от общего количества его в газе при начальной концентрации 0,3 % и температуре отходящей воды 50 o С. Вода перед подачей на орошение охлаждается до 27 o С в холодильнике 2. Циркулирующая вода частично выводится из цикла, при этом в цикл добавляется свежая вода, либо должны быть предусмотрены отстойники для очистки воды от накапливающейся пыли.
Источник
Аммиачный способ очистки от диоксида серы
Образующийся сульфит может взаимодействовать с кислотой с образованием бисульфита:
При взаимодействии кислой соли со щелочью снова получается средняя соль:
Сульфит может взаимодействовать с растворенным кислородом, образуя сульфат:
В регенеративных циклических схемах образование сульфата является нежелательным, и, как правило, ведет к усложнению процесса.
9.1.1. Аммиачные методы
Аммиак и SO2 в водных растворах образуют среднюю и кислую соли:
По мере накопления в растворе бисульфита аммония он может быть регенерирован нагреванием под вакуумом, в результате чего выделяется сернистый ангидрид:
Образующийся раствор сульфита аммония может быть снова использован для поглощения SO2.
Упругость паров SO2 над растворами сульфит-бисульфита аммония увеличивается с повышением температуры. Вследствие этого необходимая степень извлечения SO2 может быть достигнута только после охлаждения газов до температуры 30-35 o С.
Сульфит и бисульфит аммония в растворенном состоянии сравнительно быстро окисляются до сульфата, который постепенно образуясь и накапливаясь в растворе, не участвует в процессе сорбции.
Установлена возможность ингибирования этих реакций галловой кислотой, таннином, пирогаллолом и другими восстановителями. Однако разработанные процессы до настоящего времени основываются на удалении сульфата аммония из цикла. В связи с этим в раствор добавляют количество аммиака, эквивалентное его количеству, затраченному на образование сульфата. Кроме того, в растворе возможно разложение сульфита и бисульфита аммония по реакции:
Выделившаяся элементарная сера реагирует с сульфитом аммония, образуя тиосульфат:
Источник
Аммиачный способ очистки от диоксида серы
Рис.9.1. Схема аммиачно-циклического процесса очистки газа от диоксида серы
1 — скруббер; 2,4- холодильники; 3 — поглотительная башня; 5 — отгонная колонна; 6 — выпарной аппарат; 7 — кристаллизатор; 8 — центрифуга; 9 — автоклав
Из скруббера охлажденный газ поступает в поглотительную башню 3. Для достижения требуемой степени очистки поглощение SO2 осуществляется в несколько ступеней. Каждая ступень поглощения орошается по замкнутой циркуляционной схеме, причем часть раствора непрерывно передается на орошение предыдущей по ходу газа ступени. Последняя по ходу газа ступень обычно орошается чистой водой. Это предотвращает потерю аммиака с выбрасываемым газом. Состав раствора, орошающего каждую ступень, поддерживается постоянным. Регенерированный раствор подается на орошение предпоследней по ходу газа ступени. Степень очистки газа при этом составляет 90 %. Избыточный поглотительный раствор из цикла орошения 1 ступени, содержащий наибольшее количество бисульфита аммония, непрерывно выводится и направляется на регенерацию в отгонную колонну 5. Последняя оборудована кипятильником, обогреваемым глухим паром. Предварительный подогрев раствора, направляемого на регенерацию, может быть осуществлен за счет конденсации паров воды, поступающих из отгонной колонны вместе с газообразным SO2.
Кроме разложения бисульфита аммония в отгонной колонне частично разлагаются другие соли аммония с выделением аммиака. 0сновное количество выделившегося аммиака улавливается при конденсации паров воды. Оставшийся аммиак может быть задержан в скруббере, орошаемом водой при 35 o С.
Отогнанный SO2 после конденсации паров воды и улавливания выделившегося аммиака, если этого требует дальнейшая технология,
Источник
