Технические пути сокращения выбросов диоксида серы

Как известно, диоксид серы образуется при сгорании серы, которая входит в состав природного топлива. Одна из возможностей уменьшения содержания диоксида серы в выбросах состоит в обессеривании топлива. Из угля можно удалять 25-50% серы, если его предварительно мелко измельчить, просеять через сито и промыть водой. При этом сера отделяется от частиц угля в результате седиментации пирита вследствие его относительно большой плотности (5,0-5,2 г/см³). Полного отделения серы от угля таким методом достичь не удается.

В США сейчас как вновь строящиеся, так и действующие на угле станции переводят на цикл с газификацией угля. Газ очищается лучше и его сжигание более полное. Благодаря этому американцы снизили нормы по выбросам как SO₂, так и NO_x более чем в два раза. Этому способствует и система торговли разрешениями на выбросы.

Нефть и нефтепродукты можно гидрировать при высоких температурах и под большим давлением в присутствии катализатора, при этом сера переходит в H₂S. При охлаждении сероводород остается в газовой фазе и легко отделяется от вновь сконденсированного топлива. Но полностью очистить нефть также не удается.

Природный газ обычно не содержит серы, но иногда в нем присутствует сероводород. Газ можно очистить, промывая его водой (но тоже не на 100%).

Существует ряд методов по очистке газов от SO₂.

1. Один из самых простых для очистки газа, образующегося при сжигании бурого угля, сухой метод, не требует больших затрат. По этому методу измельченный уголь перемешивается с известняковой пылью, и это смесь подается в камеру сгорания. После сжигания известняка, диоксида серы и кислорода воздуха образуется гипс, который высыпается через колосники вместе с золой и остатками известняка.

2CaCO₃ + 2SO₂ + O₂ → 2CaSO₄ + CO₂

Вместо известняка можно использовать негашеную известь CaO:

2CaO + 2SO₂ + O₂ → 2CaSO₄

Этим методом связывается до 50% SO₂ топочных газов, т.е. эффективность его низка.

2. Поэтому был разработан более технически сложный и более дорогостоящий метод “кипящего слоя”. Смесь угля и известняковой пыли, как и в первом случае, подается в камеру сгорания. Благодаря одновременной подаче подогретого воздуха снизу камеры смесь поддерживается в воздухе во взвешенном состоянии, и весь процесс сгорания протекает в “кипящем слое”. Преимущество этого метода состоит в том, что такой принцип сжигания позволяет использовать температуры 800-900ºС. Это позволяет сократить не только на 90% выбросы SO₂, но и на 50% образование оксидов азота, в отличие от методов, в которых применяется температура выше 1000ºС.

Мокрые методы

3. Метод Вальтера.

К топочному газу добавляют аммиак. В скруббере NH₃, SO₂ и H₂O превращаются при участии катализаторов в сульфат аммония. В качестве катализаторов могут выступать оксиды азота.

4NH₃ + 2SO₂ + 2H₂O + O₂ → 4NH₄⁺ + 2SO₄^2-

Полученный сульфат аммония можно использовать в качестве удобрения, если в осадке нет тяжелых металлов и галогенов.

4. Компания Кнауф Рисег Коттрелл (Германия) предложила дорогой, но очень эффективный метод (до 95%).

Вначале пыль подвергается методу скрубберной очистки. Применяется также электрофильтр. После охлаждения до 50ºС газ поступает в скруббер с известковым молоком. В нем сначала образуется сульфит кальция, а затем гипс:

SO₂ + CaSO₃ + H₂O → Ca(HSO₃)₂

Ca(HSO₃)₂ + Ca(OH)₂ + O₂ → 2CaSO₄ + 2H₂O

5. Существует метод, когда газ пропускают через нагретый раствор сульфита. Реакция та же. Но, опять таки, всегда необходимо помнить, что в раствор сульфита переходят галогены и тяжелые металлы.

6. Существует дорогостоящий метод, по которому диоксид серы окисляют пероксидом водорода в серную кислоту:

SO₂ + H₂O₂ → H₂SO₄

Полученная этим методом серная кислота, благодаря ее высокой чистоте, пользуется большим спросом.

Очень больших успехов в десульфиризации выбрасываемых газов добилась Япония. В Японии на конец прошлого столетия действовало 2000 промышленных установок по десульфиризации, из которых 1300 работали в энергетике. Японцам за счет использования систем селективного каталитического восстановления (добавке аммиака NH₃ в дымовые газы при 300-400%) удалось снизить и выбросы NO_x до 90%.

Дата добавления: 2015-08-13