Nedbrydningsprocesser af svovldioxid
Denne artikel sætter lys på de to reduktionsprocesser af svovldioxid. Reduktionsprocesserne er: 1. Tørre processer og 2. Vådprocesser.
Nedbrydningsproces # 1. Tørre processer:
I disse processer behandles SO 2- bærende affaldsgasser med kemikalier i fravær af vand.
Dry Throwaway Process-Kalksten / Dolomit Process :
I denne proces injiceres kalksten eller dolomitpulver i et forbrændingskammer, hvor partiklerne og røggassen strømmer mod tiden. Ved højovnstemperatur nedbrydes calcium / magnesiumcarbonatet til oxid, som igen reagerer med SO2, der er til stede i røggassen, for at danne sulfit og sulfat. De overordnede reaktioner kan udtrykkes som
2 CaCO3 + 2S02 + ½O2 CaSO3 + CaSO4 + 2C02 ... .. .............................. (5.1)
2 MgCO3 + 2SO2 + ½O2 -> MgS03 + MgSO4 + 2C02 ............................ (5.2)
Sulphitten og sulfatet produceret sammen med det ureagerede CaO / MgO fjernes fra ovnen og kasseres. På grund af utilstrækkelig kontakt mellem CaO / MgO og røggassen er SO2-fjernelseffektiviteten i de fleste tilfælde lav, til trods for at carbonat tilsættes i stort overskud end den støkiometriske andel.
Nogle typiske præstationsdata er:
Dolomitproces:
Optimal partikelstørrelse: 10-15 μm
Optimal dolomittilsætning: 2, 5 gange den støkiometriske mængde.
Fjernelse effektivitet:
70% med 250 ppm SO2
85% med 130 ppm SO2
Kalksten proces :
Optimal kalkstentilsætning: 10% af kulfyret
Removal efficiency: 40-80% with 550-890 ppm SO 2
Højere fjernelseeffektivitet kan opnås, når kalksten / dolomit anvendes i en forbrænding med fluidiseret leje.
Selv om kalksten / dolomitbaseret tørproces er mindre effektiv end kalk / kalkstenopslæmningsprocessen, har den følgende fordele:
(i) Røggas kan behandles ved forhøjet temperatur,
(ii) Der kræves ingen kompleks behandlingsenhed.
Denne tørre proces har en kant over de tørre genopretningsprocesser, da de lider af overdreven tab af absorberende på grund af slid og store investeringsomkostninger på grund af kompleksiteten af regenereringsenhederne.
Tørre genopretningsprocesser:
A. Metaloxidproces:
(i) Aktiveret manganoxidproces:
Denne proces blev udviklet af Mitsubishi Heavy Industries. Den består af følgende trin:
Trin-I:
Hydreret manganoxid bringes samtidigt i kontakt med en SO2-bærende røggas som et resultat af hvilket mangansulfat fremstilles.
Mn2O3 + 2SO2 + ½O2 -> 2 MnSO4 ....................................... (5.3)
Trin-ll:
Mangansulfat, der således fremstilles, omsættes i en separat beholder med vandig ammoniak og luft, hvorved ammoniumsulfat fremstilles, og manganoxid udfældes.
2MnSO4 + 4 NH4OH + ½O2 -> 2 (NH4) 2SO4 + Mn2O3 + 2H2O ....................................... (5.4)
Trin-Ill:
Den frembragte opslæmning filtreres. Manganoxid tørres og recirkuleres. Ammoniumsulfatopløsning koncentreres, og de resulterende ammoniumsulfatkrystaller markedsføres.
SO 2 fjernelse effektivitet af denne proces kan være omkring 90%.
(ii) Kobberoxidproces :
I denne proces reagerer aluminiumoxidbårne kobberoxidpellets med S02 og O2 til stede i en røggas for at fremstille CuSO4 ved ca. 400 ° C
Efterfølgende reduceres CuSO4 med hydrogen eller methan omkring 400 ° C, idet reaktionen er
Anvendelse af methan kan føre til koksaflejring og følgelig tilslutning af sengen.
I det næste trin oxideres kobber med luft, og reaktoren sættes on-line.
SO2 produceret kan omdannes til svovlsyre eller elementært svovl.
Da processen virker i en cyklus, er der mindst to reaktorer nødvendige.
Processen ser ud til at være lovende. Det kræver dog dyre reaktorer og en stor forsyning af en reducerende gas (H2 / CH4).
(iii) Alkaliseret aluminiumoxidproces:
Denne proces udføres ved at kontakte tæller i øjeblikket aluminium-natriumoxidpellets med en diameter på ca. 1, 60 mm med SO2, der bærer røggas ved ca. 330 ° C, hvilket resulterer i dannelse af alumino-natriumsulfat.
Aluminium-natriumsulfatpellets reduceres derefter i et andet tårn counter-øjeblikket med H- og CO ved ca. 650 ° C for at regenerere aluminium-natriumoxid og for at fremstille H2S.H2S behandles derefter til svovlgenvinding.
Denne proces kan have en SO2-fjernelseeffektivitet på ca. 90%. Imidlertid er det store problem, der opstår i denne proces, afløb af pellets, hvilket resulterer i dets tab. Dette tab påvirker processens økonomi negativt. Det er endnu ikke fundet kommerciel anvendelse.
B. Aktiverede carbonprocesser:
(i) Reinluft-proces:
Denne proces udføres i to faser. I det første trin adsorberes en røggas indeholdende SO2 på en bevægelig seng af aktiverede carbonpartikler ved ca. 150-200 ° C. Absorbenten drives mod-i øjeblikket. Aktiverede carbonpartikler anvendt i denne proces fremstilles ved vakuumkarbonisering af tørv eller lignende materiale. Nøglen til det økonomiske potentiale i denne proces ligger i tilgængeligheden af en billig adsorbent.
Under adsorptionsprocessen finder den følgende reaktion sted på adsorbentoverfladen:
I anden fase behandles de carbonpartikler, der er fyldt med svovlsyre, der kommer ud af adsorberen, til genvinding af H2SO4 som sådan eller som S02. De regenererede carbonpartikler recirkuleres tilbage til adsorberingen.
Der er to alternative processer til genvinding af svovlbærende forbindelser fra de ladede carbonpartikler:
(a) Vask kulpartiklerne med vand. Dette resulterer i produktion af fortyndet svovlsyreopløsning. De våde carbonpartikler tørres og recirkuleres tilbage. Ulempen ved denne proces er vanskelighederne ved opbevaring, transport og markedsføring af den fortyndede svovlsyreopløsning.
(b) Opvarm de svovlsyrebelastede carbonpartikler til ca. 380-450 ° C. Ved opvarmning af SO2, CO2, CO og H20 produceres og carbonpartiklerne genaktiveres. Den producerede gas indeholder ca. 10-15% SO2, som kan anvendes til fremstilling af svovlsyre. De regenererede carbonpartikler recirkuleres til adsorberingen.
Removal effektiviteten af Reinluft processen er omkring 90%.
ii) Westvaco-processen :
Westvaco-processen anvender aktiverede carbonpartikler i en bevægelig seng. Det mellemprodukt, der dannes under processen, er svovlsyre, men til sidst udvindes svovl som elementært svovl.
Processen udføres gennem følgende trin.
Trin-I:
SO 2, O 2 og fugt tilstede i en røggaskombination på aktiverede carbonpartikler for at fremstille svovlsyre.
Trin-ll:
Adsorberet svovlsyre omsættes med H, S til dannelse af elementært svovl på carbonpartiklernes overflader.
Trin-Ill:
Carbonpartiklerne indeholdende elementære svovlpartikler opvarmes til dannelse af svovldamp, som kondenseres og opsamles som smeltet svovl.
Trin-IV:
Det resterende svovl, der er til stede på carbonpartiklerne, omdannes til H2S ved at reagere med hydrogen (H2) og derved reaktivere carbonpartiklerne. H2S genereret anvendes i trin II, og carbonpartiklerne genanvendes. Denne proces er blevet opereret i pilotskala. Den rapporterede SO 2 fjernelse effektivitet er 90%. Det er blevet hævdet, at 99% fjernelseffektivitet kan opnås ved anvendelse af en dybere kulstofseng.
Ulempen ved processen er:
(i) Størrelsen af det skib, der er nødvendigt til at rumme carbonpartikler, er stort, og trykfaldet over sengen er højt;
(ii) Mængden af hydrogen, der er nødvendig til fjernelse af resterende svovl (trin IV) er meget højere end den støkiometriske mængde.
C. Smeltet carbonatproces:
Atomics International Molten Carbonate Process anvender en eutektisk smelte indeholdende 32% Li2C03, 33% Na2CO3 og 35% K2C03 efter vægt for at absorbere SO2 fra en affaldsgas ved ca. 450 ° C. SO 2- fjernelseeffektiviteten af denne fremgangsmåde har vist sig at være ca. 99% fra en tilstrømningsgas med 0, 1 til 3% SO2.
Reaktionerne kan udtrykkes som under:
SO2 + M2C03 -> M2S03 + CO2 ........................ (5.11)
SO 2 + ½ O, + M 2 CO 3 -> M 2 SO 4 + CO 2 ................ (5.12)
Den ladede smelt reduceres derefter med en blanding af H og CO, hvorved en gasstrøm indeholdende H2S, CO og H20 fremstilles sammen med regenererede carbonater. Regenereringsprocessen udføres ved ca. 525 ° C. En alternativ proces er at reducere sulfit-sulfatsmelten til sulfid med kulstof og luft ved ca. 750 ° C. Sulfid-carbonatsmelten omsættes yderligere med damp og CO 2 ved ca. 450 ° C, hvilket resulterer i dannelsen af H2S- og carbonatsmeltning.
H 2 S produceret kan anvendes enten til fremstilling af svovlsyre eller til fremstilling af elementært svovl. Selvom driften af en komplet integreret enhed, der anvender denne proces, endnu ikke skal gennemføres, er processen af interesse på grund af den unikke teknologi, der er involveret. Denne proces kan anvendes til svovlgenvinding fra støvfri stakgas.
Aftagelsesproces # 2. Vådprocesser:
Disse processer udføres ved at skrubbe SO2-bærende affaldsgasser enten med en vandig opslæmning eller med en vandig opløsning.
Wet Throwaway Processer:
A. Kalk- / kalkstenbaserede processer:
(i) konventionelle processer:
I denne proces skrues en røggasstrøm fri fra partikelformigt stof med en vandig suspension af pulveriseret kalk / kalksten med 5-10 vægtprocent faststof. SO 2, fjernelseseffektiviteten af denne proces er ca. 80 til 95%.
Selv om kalksten er meget billigere end kalk, er det for nogle anvendelser lime, der foretrækkes på grund af dets højere reaktivitet. Den skrubede gas genopvarmes, før den udledes i atmosfæren gennem en stak.
Den brugte suspension fra skrubberbunden fodres ind i en recirkulationstank, hvorfra en del af den føres tilbage til skrubberen med make-up vand og frisk tilsat kalk / kalksten pulver. Den resterende del udledes i en bosættende dam. Det sedimenterede slam fra dammen kasseres, og supernatantvæsken gencirkuleres til skrubberen sammen med den vandige suspension. I skrubberen fremstilles hovedsageligt bi-sulfit og bi-sulfat. Disse gennemgår yderligere reaktioner i recirkulations- / forsinketanken.
Reaktionerne i skrubberen er:
2CaCO3 + 4S02 + O2 + 2H20-> Ca (HSO3) 2 + Ca (HSO4) 2 + 2C02 ....... (5.13)
2 Ca (OH) 2 + 4 SO2 + 02-> Ca (HSO3) 2 + Ca (HSO4) 2 ..................... (5, 14)
I recirkulations- / forsinketanken kan de forekomne reaktioner opsummeres som nedenfor:
CaCO3 + Ca (HSO3) 2 -> 2 CaS03 + H20 + CO2 ............ .. (5, 15)
CaCO3 + Ca (HSO4) 2 -> 2 CaS04 + H20 + CO2 ............ .. (5, 16)
Ca (OH) 2 + Ca (HSO3) 2 -> 2 CaSO3 + 2H2O .................. (5, 17)
Ca (OH) 2 + Ca (HSO4) 2 -> 2 CaSO4 + 2H20 .................. (5, 18)
Kalksten af kemisk kvalitet indeholdende 95% eller mere CaCO3 er mest egnet til denne proces. Dolomit er relativt inert, er ikke egnet til denne proces. For kalkstenbaseret proces skal L / G masseforholdet overstige 65, men for den kalkbaserede proces er L / G massefrekvensen omkring 35 blevet fundet tilstrækkelig. For fjernelse af kalk til SO2-forholdet er ca. 1, 05-1, 15 gange den støkiometriske andel på grund af dens højere reaktivitet, mens kalksten er det krævede forhold omkring 1, 25 til 1, 6.
Kalksten er billigere sammenlignet med kalk, men en kalkstenbaseret skrubberstørrelse ville være større end den for en kalkbaseret skrubber på grund af højere L / G-forhold for førstnævnte. For en stor installation ville kalkstenprocessen være økonomisk, mens limeprocessen for en lille installation ville være mere økonomisk
Ved drift af en skrubber ved en lav pH-værdi (pH ikke mindre end 5) fremmes dannelsen af hårde calciumsulfatvægte (i skrubberne og recirkulationssystemerne), mens drift ved en højere pH-værdi (influenzaskrubber pH over 8) fremmer dannelse af bløde calciumsulfitpartikler .
Den optimale pH for et kalkstenssystem er mellem 5, 8 og 6. For et kalksystem er lidt sur pH den mest egnede. Reaktion mellem kalk og CO2 i røggas forårsager udfældning af CaCO3 over pH 6, 7, hvilket resulterer i et højere kalkforbrug. Derfor må pH for et kalksystem ikke overstige 6, 7.
Opholdstiden i en recirkulationstank er ca. 10 minutter for et kalkstenssystem, og det samme er ca. 5 minutter for et kalksystem.
De omtrentlige slamsammensætninger af et kalkstenssystem og det for et kalksystem er angivet i tabel 5.1.
(ii) Chiyoda Thoroughbred 121 Proces :
Kalkstenopslæmning anvendes som absorberende i denne proces. Imidlertid adskiller den sig fra den konventionelle kalkstenproces i tre henseender, nemlig (1) den absorberende pH. (2) reaktorens design og (3) indføring af luft ind i reaktorens bunddel. Luft anvendes til oxidation af SO2 til SO3.
PH opretholdt i denne proces er omkring 4 til 5; Som et resultat oxideres sulfitten til sulfat. Processen udføres i en speciel type enkeltreaktor kaldet jetboblingsreaktor. Da processen frembringer gips som slutproduktet, er der ikke behov for væske genbrug.
Problemfri glat betjening og SO 2- fjernelseffektivitet i området 97-99% med røggas-SO 2 -koncentration i området fra 1000-2000 ppm er blevet rapporteret. Høj kalkstenudnyttelse og højt gipsindhold i slammet er blevet observeret.
Den samlede reaktion kan opsummeres som under:
CaCO3 + S02 + 1 / 2O2 + 2 H20 -> CaSO4. 2H20 + CO2 ............ .. (5, 19)
(iii) Dobbelt Alkali Proces :
I denne proces behandles en røggas med en opløsning af natriumsulfit, som absorberer SO2,
Hovedreaktionen kan udtrykkes som nedenfor:
Na2SO3 + S02 + H20 -> 2 NaHS03 .................. .. (5.20)
De andre kemikalier, der findes i den brugte opløsning, kan være natriumsulfit, natriumsulfat og natriumcarbonat. En del af den brugte væske genanvendes til absorberen. Den anden del behandles med kalk eller kalkstenspulver.
Reaktionsprodukterne er uopløselige calciumsulfit og sulfat, opløseligt natriumsulfit (og hydroxid). Bundfaldet fortykkes i en bosætter. Slammet filtreres, og kagen vaskes. Den klare væske fra sedimenterings- og filtreringsoperationerne sammen med make-up-natriumcarbonat returneres til absorberen.
To uafhængige omkostningsundersøgelser har vist, at omkostningerne ved installation og drift af et dobbelt alkalisystem er mindre end et kalkstenopslibningssystem til behandling af en relativt høj svovlbrændselsgas.
(iv) Fortyndet syreproces:
Denne proces er et alternativ til dobbelt alkali processen. I denne proces absorberes SO2 i en fortyndet svovlsyre (2-3% H2S04) opløsning med jern som katalysator.
Reaktionerne er:
2SO2 + O2 + 2H20 -> 2H2S04 ..................... .. (5, 21)
2 Fe SO4 + S02 + 02 -> Fe2 (S04) 3 .................. .. (5, 22)
Fe 2 (S04) 3 + S02 + 2 H20 -> 2 Fe S04 + 2 H2S04 .................. .. (5, 23)
Således produceret svovlsyre omsættes med kalksten for at udfælde gips.
SO 2- fjernelseffektivitet af denne proces er blevet rapporteret at være ca. 90%.
B. Alkali Metalbaseret Proces :
Dette er også en kasteproces, hvor hverken kalk eller kalksten anvendes direkte eller indirekte. Det er egnet til behandling af en relativt lille røggasstrøm indeholdende SO2. Alkali anvendt til skrubning er natriumhydroxid eller carbonat.
I denne proces afkøles en røggassestrøm først ved at passere den gennem en venturi-skrubber. Dernæst skrues den rensede afkølede gas med en alkaliopløsning i en enkelt siktbakke søjle. Endelig genopvarmes den behandlede gas ved at tilsætte varm luft og udledes i atmosfæren gennem en stak.
Venturi-skrubberen fodres med en genanvendt opløsning, mens sigtens bakke søjle er fodret med en frisk alkaliløsning.
Fordelen ved denne proces er lav kapitalomkostninger. De samlede driftsomkostninger på grund af de kemiske omkostninger og omkostningerne ved bortskaffelse af brugt affald overstiger imidlertid de lave kapitalkostnader. Den rapporterede SO2-fjernelseeffektivitet af denne fremgangsmåde er ca. 85%
Wet Recovery Processes:
A. Metaloxid / Hydroxidprocesser:
(i) Magnesiumoxidproces :
Denne proces udføres i tre trin.
Trin-I:
I det første trin skrues en forrenset SO2-bærende gasstrøm med en vandig magnesia suspension.
De resulterende reaktioner er:
MgO + 2S02 + H20 -> Mg (HSO3) 2 ..................... (5.24)
Mg (HSO3) 2 + MgO -> 2 mg SO3 + H20 ................ (5, 25)
2 mg SO3 + 02 -> 2 mg SO4 ........................ (5, 26)
Trin-ll:
I dette trin recirkuleres en del af magnesiumsulfit-sulfatopslæmningen sammen med den ureagerede magnesia til skrubberen blandet med make-up magnesia og vand. Den anden del af opslæmningen filtreres, og kagen tørres.
Trin III :
I det tredje trin blandes den tørrede kage med koks og calcineres i en ovn ved ca. 850-900 ° C.
Under calcination finder følgende reaktioner sted:
Mg (HSO3) 2 -> MgO + 2S02 + H20 ................ (5, 27)
MgS03 -> MgO + S02 ............... .. (5, 28)
MgS04 + C + ½O2 -> MgO + SO2 + CO2 .................. (5, 29)
Den regenererede MgO recirkuleres til skrubberen, og den producerede SO2 anvendes til svovlsyreproduktion.
SO2-fjernelseeffektiviteten af PECOs Craumby Unit 1-anlæg er blevet rapporteret at være 96-98%.
(ii) Mitsubishi Mangan-Oxyhydroxidproces :
Denne proces udføres ved at skrubbe en forrenset affaldsgas indeholdende SO2 med en tre procentig manganoxyhydroxidopslæmning, hvorved mangansulfit og -sulfat fremstilles som vist nedenfor.
Mn (OH) 2 + S02 -> MnSO3 + H20 ............ .. (5, 30)
Mn (OH) 2 + S02 + ½O2 -> MnSO4 + H20 .................. (5, 31)
Opslæmningen fra skrubberudløbet omsættes med ammoniak og oxygen, hvilket resulterer i dannelsen af en ammoniumsulfatopløsning og regenererede Mn (OH) 2- partikler. Suspensionen filtreres for at adskille Mn (OH) 2, som recirkuleres til skrubberen. Ammoniumsulfatopløsningen koncentreres til krystallisation (NH4) 2S04, som markedsføres.
MnS03 + 2NH4OH + ½O2-> Mn (OH) 2 + (NH4) 2SO4 (5, 32)
MnSO4 + 2NH40H-> Mn (OH) 2 + (NH4) 2S04 (5, 33)
SO 2- fjernelseffektiviteten af denne proces kan være omkring 97%.
B. Activated Carbon (Lurgi Sulphacid) Proces :
Lurgi-sulfacidprocessen udføres ved at føre en affaldsgas indeholdende ca. 0, 1 til 1, 5% SO2 gennem en seng af aktivt kul. Carbonlejet katalyserer oxidation af S02 til S03, som reagerer med vand sprøjtet på sengen.
En fortyndet svovlsyreopløsning med en koncentration på 10-15% H2SO4 fremstilles. Den fortyndede syre koncentreres til ca. 60-70% ved at udnytte varmen fra den indgående gas (190-210 ° C), hvorved gassen køles til 40-50 ° C før den kommer ind i carbonlejet. Gassen, der kommer ud af kulstoflejet, genopvarmes, før stakken bortskaffes.
SO 2- fjernelseffektiviteten af denne proces er ca. 95%.
C. Citratproces:
Denne proces er baseret på, at opløseligheden af SO2 i vand er lav, men det stiger betydeligt, når vand er pufret med natriumcitrat. Den grundlæggende reaktion under processen er:
S02 + H20 -> H2S03 .................. .. (5, 34)
Under absorption af SO2 i citratpufret opløsning kan nogle SO2 oxideres til SO3, som igen omdannes til H2SO4. For at undertrykke oxidationsreaktionen tilsættes thiosulfat til skrubbeopløsningen. Den fremstillede svovlsyre (H2SO3) opløsning omsættes derefter med H2S, hvilket resulterer i dannelsen af elementært svovl. Det elementære svovl adskilles fra opløsningen ved flyde. Opløsningen genanvendes til skrubberen.
Denne proces blev udviklet af Salt Lake City Metallurgy Research Center i US Bureau of Mines til nyttiggørelse af SO 2 fra smeltegasser. Derefter blev forsøgsskalaforsøg udført på kulfyret kedelstanggas. Resultaterne af forsøgene på både smelte- og kedelstabgas har vist sig at være lovende. Svovlfjernelseseffektiviteten er blevet rapporteret at være 95-97%.
D. Sulfidinproces :
Sulphidin-processen anvender en blanding af xylidin og vand med et omtrentligt forhold på 1: 1 som skrubningsvæsken. Xylidin og vand er ikke blandbare, men når nogle SO2 reagerer med xylidin, bliver systemet blandbart.
Processen udføres i et sæt af to absorbenter, der arbejder mod-i øjeblikket i serie. Støvfri SO 2 bærende gas indføres i bunden af den første absorber i toppen af hvilken væskestrømmen, der forlader den anden absorber, tilføres. Gassen, der forlader den første absorber, indføres i bunden af den anden absorber, der skrubbes med en udvundet xylidin-vandblanding.
Den skrubede gas, der forlader den anden absorber, skrubbes yderligere med fortyndet svovlsyre til genvinding af xylidin-damp før endelig afluftning af den behandlede gas. Væsken, der forlader den første absorber, afskæres termisk indirekte til udvinding af S02. Gassen fra strippen indeholdende xylidin og vanddamp ud over SO2 ledes gennem en kølekondensor til kondensering af xylidin og vand. Gassen (hovedsagelig SO 2 ) vaskes næste vand for yderligere genvinding af xylidin-damp.
Væskestrømmen, der kommer fra den termiske stripper, afkøles og blandes med:
(1) Væsken fra kølekondensatoren,
(2) Væsken fra vandvaske søjlen og
(3) Væsken fra den fortyndede svovlsyre-skrubber.
En del af vandlaget af denne blanding kasseres for at have en xylidin-vand-blanding, der har et forhold på 1: 1 i den resterende strøm. Denne strøm ledes tilbage til den anden absorber som absorberende. Fra tid til anden tilsættes en vandig sodaopløsning til recirkulationsstrømmen, således at xylidinsulfat til stede i strømmen omdannes til xylidin. Denne proces er ikke økonomisk, når SO 2 -indholdet i en affaldsgas er lav på grund af tab af xylidin.
E. Dimethylanilin (ASARCO) Proces :
AS ARCO Proces er en bedre end sulfidprocessen i den forstand, at den kan behandle en affaldsgas med SO 2- indhold på 3, 5% eller derover.
En SO 2- bærende spildegas bliver først skrubbet med dimethylanilin og derefter med en sodaopløsning for at fjerne sporene af SO 2 fra den behandlede gas. Endelig skrues udstødningsgassen ud med fortyndet svovlsyre for at fjerne dimethylanilin, inden den renses gennem en stak.
SO2-rich dimethylanilin er dampstrippet til udvinding af S02. Den resulterende damp-SO2-blanding skrubbes med svovlsyre for at opnå tørt S02. Den genvundne SO2 kan enten være flydende eller omdannet til svovlsyre. Op til 99% SO 2 genopretning er blevet rapporteret. Regenereret dimethylanilin genanvendes til skrubberen. Fordelene ved denne proces over sulfidprocessen er tab af lavt reagens, lavt dampforbrug og mindre arbejdskrav.
F. Ammoniak (COMINCO) Proces :
Denne proces udføres i to faser. I det første trin SO 2 fjernes fra affaldsgasser fra rosterplanter ved skrubning med vandig ammoniakopløsning, hvorved der produceres ammoniumbi-sulfit:
NH4OH + S02 -> NH4 (HSO3) .................. (5, 35)
I anden fase behandles bi-sulfitopløsningen med svovlsyre. Den resulterende blanding fjernes luft. Den luftstrippede opløsning indeholder ammoniumsulfat, medens gasstrømmen indeholder SO 2, luft og fugt.
2NH4 (HSO3) + H2SO4 -> (NH4) 2SO4 + 2H2S03 .................. .. (5, 36)
(NH4) 2S04 + 2H2SO3 + luft -> (NH4) 2SO4 + 2SO2 + 2H2O + luft ............ .. (5, 37)
Ammoniumsulfatopløsningen koncentreres til dannelse af ammoniumsulfatkrystaller. SO 2 -air gasblanding efter tørring anvendes til fremstilling af svovlsyre.
SO 2 fjernelse effektivitet er blevet observeret at variere fra 85-97%.
De væsentligste faktorer, som fjernelseseffektiviteten afhænger af, er:
(i) højden af den pakkede seng
(ii) Driftstemperatur og
(iii) Massevægt i væske til gas (L / G) i absorberen.
G. Natriumsulfit (Wellman-Lord) Proces :
Oprindeligt var denne proces baseret på kaliumsulfit-bi-sulfitcyklus. Imidlertid anvendes i øjeblikket billigere natriumsalte. I denne proces skrues en affaldsgasstrøm indeholdende SO2 med en natriumsulfitopløsning, hvilket resulterer i dannelsen af natriumbisulfit. Reaktionen kan opsummeres som
Na2SO3 + S02 + H20 -> 2 NaHS03 ............ (5, 38)
Den således dannede bi-sulfitopløsning koncentreres i en tvungen cirkulationsinddamper under vakuum. Den koncentrerede opløsning underkastes derefter dampstripping ved en højere temperatur, hvilket forårsager nedbrydning af bi-sulfit til sulfit. Således produceret natriumsulfit krystalliserer fra opløsningen. Reaktionen kan udtrykkes som:
2 NaHSO3 -> Na2S03 + S02 + H20 ......... .. (5, 39)
Na2S03-krystaller adskilles, opløses, og opløsningen returneres til absorberen. Fugtig SO2-gas tørres og tilføres til en svovlsyreanlæg.
Den gennemsnitlige fjernelseffektivitet af SO er blevet observeret til omkring 91%.
H. Natriumhydroxidproces :
Skrubning af en røggas indeholdende SO2 med natriumhydroxidopløsning resulterer i dannelsen af bisulfit og sulfit.
2 NaOH + CO2 -> Na2C03 + H20 .................. .. (5, 40)
Na2C03 + S02 -> Na2S03 + CO2 .................. .. (5, 41)
Na2SO3 + S02 + H20 -> 2Na (HSO3) .................. .. (5, 42)
NaOH + S02 -> NaH SO3 .................. .. (5, 43)
Natriumsulfitbisulfitopløsningen behandles derefter med zinkoxid (ZnO) støv, hvorved ZnSO3 udfældes, og NaOH-opløsningen regenereres. NaOH-opløsning genanvendes til absorberen.
Det udfældede ZnS03 brændes efter tørring.
Zn SO3 -> ZnO + SO2 .................. .. (5, 44)
ZnO genanvendes, og SO2 tilføres til en svovlsyreanlæg.
I. Biologisk proces :
Denne proces er blevet udviklet i fællesskab af Monsanto Enviro-Chem System og UOP system til behandling af FCC udstødningsgas indeholdende N2, 02, H20, CO2, CO, SO x og NO x sammen med nogle katalysator støvpartikler. SO x koncentrationsintervallet var 250-2300 ppm og det for NO x ca. 200 ppm i gassen.
Processen består i at skrubbe udstødningsgassen i en omvendt-jet vådskrubber med NaHCO 3- opløsning. Den store reaktion, der finder sted under skrubning er
NaHCO3 + SO2 -> Na HSO3 + CO2 .................. .. (5, 45)
Nogle natriumbi-sulfit kan blive oxideret til Na2SO4 på grund af tilstedeværelsen af oxygen i den gas, der behandles. Gas-væskeblandingen indeholdende nogle faste partikler adskilles i to strømme i et tilstødende beholder. Gassen udløber øverst på beholderen, og væsken strømmer ind i en sump. Væsken fra sumpen efter filtrering genanvendes hovedsageligt til skrubberen, medens en portion tilføres til en anaerob bioreaktor
I bioreaktoren reduceres sulfitten og sulfatet enten til natriumbi-sulfid med en begrænset tilførsel af et egnet reduktionsmiddel eller til H2S, når en større mængde reduktionsmiddel anvendes. Reduktionsmidlet kan være en hydrogengas med lav renhed eller ethanol eller methanol. Ethanol eller methanol kan anvendes som kilden til mikroorganismerne.
I den anaerobe reaktor er reaktionerne:
(I) med en begrænset tilførsel af et reduktionsmiddel-
NaHSO3 + 3H2-> NaHS + 3H2O .................. .. (5, 46)
Na2SO4 + 4H2 + CO2 -> NaHS + NaHC03 + 3H2O .................. .. (5, 47)
(II) med en større tilførsel af et reduktionsmiddel:
NaHSO3 + 3H2 + CO2 -> NaHC03 + H2S + 2H2O .................. .. (5, 48)
Na2SO4 + 4H2 + 2C02 -> 2 NaHCO3 + H2S + 2H2O ............... (5, 49)
Når H 2 S blandet med CO 2 fremstilles, ledes gassen til en aminabsorber eller en anden svovlgenvindingsenhed. Væsken indeholdende NaHC03 fra den anaerobe reaktorudgang recirkuleres til absorberen.
Hvis NaHS er til stede i det anaerobe reaktorudløb, ledes det imidlertid til en aerob reaktor til regenerering af NaHC03 og produktion af elementært svovl ifølge reaktionen:
NaHS + ½ O 2 + CO 2 -> NaHCO 3 + S .................. .. (5, 50)
Opslæmningen indeholdende elementært svovl filtreres, og filtratet, som indeholder NaHCO3, recirkuleres til skrubberen.
Den samlede svovlfjernelseseffektivitet af hele processen kan være så høj som 98%.
