Магнезитовий метод очистки газів від діоксиду сірки. Хімізм і технологічна схема процеса.

Діоксид сірки, або сірчаний ангідрид, утворюється під час згоряння сірки, сірководню, а також під час нагрівання різних сульфітів у потоці повітря або кисню. За звичайних умов 802 є безбарвним газом з різким запахом горючої сірки. Він майже в 2,3 раза важчий за повітря, горить і не підтримує горіння.

Діоксид сірки в атмосфері здатний окислюватися до триоксиду, який у вологому повітрі може перетворюватися у сірчану кислоту. Цій реакції сприяє сонячне світло, різні каталізатори, а також озон. Навіть за дуже малих концентрацій діоксиду сірки в атмосфері може знаходитись невелика кількість парів або аерозолей сірчаної кислоти, що посилюють забруднення.

Діоксид сірки шкідливо діє на здоров'я людей. Це було точно встановлено під час обстеження робітників та їхніх сімей, які проживали в зоні забруднення біля металургійних підприємств м. Дніпродзержинська. Загальна кількість скарг і частота захворювань мешканців цієї зони виявились вдвічі вищими, ніж у мешканців відносно чистого району. У мешканців цього району встановлено знижений вміст гемоглобіну та наявність діоксиду сірки в крові. Особливо небезпечний вплив 802 на тварин.

Виявлено також зв'язок між інтенсивністю корозії металевих конструкцій та концентрацією в атмосфері діоксиду сірки. У країнах СНД встановлені такі гранично допустимі концентрації діоксиду сірки: у робочій зоні — 10 мг/м3; максимальна разова — 0,03 мг/м3; середньодобова — 0,005 мг/м3.

Викиди окремих галузей промисловості в02 в атмосферу різні: теплові електростанції — 50,3 %, автотранспорт — 20, кольорова металургія — 18,4, чорна металургія — 7,4, нафтопереробна промисловість — 2,3, хімічна промисловість — 1,2, будівельна індустрія — 0,4 %.

Для усунення у викидних газах запроваджено ряд методів, серед яких найчастіше застосовують аміачний (варіанти: аміачно-сірчанокислий та аміачно-автоклавний), вапняковий, магнезитовий, марганцевий та адсорбційний.

Магнезитовий метод. Діоксид сірки в цьому випадку поглинають оксид-гидрооксидом магнію. У процесі хемосорбції утворюються кристалогідрати сульфіту магнію, які сушать, а потім термічно розкладають на 802-містять газ і оксид магнію. Газ переробляють в сірчану кислоту, а оксид магнію повертають на абсорбцію.

У абсорбере протікають наступні реакції:

MgO + H2O = Mg (OH)2,

MgSO3+ H2O + SO2 = Mg (HSO3)2

Mg (HSO3)2+ Mg (OH)2 = 2MgSO3+ 2H2O.

Розчинність сульфіту магнію в воді обмежена, надлишок його у вигляді MgSO3• 6H20 і MgSO3• 3Н2Про випадає в осад. Технологічна схема процесу представлена ??на рис. 1-26, б.

1 абсорбер, 2 нейтралізатор, 3 - центрифуга, 4 - сушарка, 5 - піч

Димові гази надходять в абсорбер Вентурі, зрошувану циркулюючої суспензією. Ставлення Т: Ж в суспензії 1:10, рН суспензії на вході 6,8-7,5, а на виході з абсорбера 5,5-6. Склад циркулюючої суспензії (в%): MgO - 1,4; MgSO3 - 6,7; MgS04 - 12,4; вода і домішки - 79,65.

У абсорбере крім сульфіту утвориться деяка кількість сульфату:

2MgSO3+ O2= 2MgSO4.

Освіта сульфату небажано, так як для його розкладання необхідна більш висока температура (1200-1300 ° С). При таких умовах виходить переобожженний MgO, який має малу активність по відношенню до SO2. Для усунення освіти сульфату необхідно використовувати інгібітори окислення або проводити процес в абсорбера при малому часу контакту газ - рідина. Інший шлях-виробляти випал сульфату в присутності відновників (коксу, метану, оксиду вуглецю та ін.). В цьому випадку сульфат відновлюється в сульфід.

З нейтралізатора частина суспензії виводять на центрифугу для відділення кристаллогидратов солей магнію. Зневоднення солей виробляють в сушарках барабанного типу з мазутної топкою. Продукт після сушки містить (в%): MgO - 2,6; MgSO3 - 65,0; MgSO4- 11,8; Н2Про - 20,6. Безводні кристали обпалюють в обертових печах або печах киплячого шару при 900 ° С, в піч додають кокс. При цьому йде реакція:

MgSO3-> MgO + SO2.

концентрація SO2 в газі, що виходить з печі, 7-15%. Газ охолоджують, очищають від пилу і сірчанокислотного туману і направляють на переробку в сірчану кислоту.

Вивантажуваний з печі продукт містить 86,1% MgO і 3,4% MgSO4. Його охолоджують до 120 ° С повітрям, що йде на згоряння мазуту в топках, після чого відправляють на абсорбцію.

Переваги магнезитового методу:

1) можливість очищати гарячі гази без попереднього охолодження;

2) отримання в якості продукту рекуперації сірчаної кислоти;

3) доступність і дешевизна хемосорбентом; висока ефективність очищення.

Недоліки:

1) складність технологічної схеми;

2) неповне розкладання сульфату магнію при випалюванні;

3) значні втрати оксиду магнію при регенерації.

Магнезитова схема уловлювання оксидів сірки має ряд переваг перед іншими методами:

1. Вона має високу ступінь очищення газів від діоксиду сірки (до 90 ... 92 %) Без попереднього охолодження.

2. Випалювання кристалів сульфіту магнію може проводитися на підприємствах, віддалених від електростанцій, так як висушений кристалічний сульфіт магнію може транспортуватися будь-яким транспортером, так само як і оксид магнію в зворотному напрямку.

3. Розчин, який циркулює в системі очищення газу, не має кислу реакцію і тому цей метод не вимагає антикорозійних заходів.

До недоліків магнезитової технології можна віднести наступне.

1. З'являється велика кількість операцій з твердими речовинами (кристали сульфіту, оксид магнію, зола), що призводить до абразивного зносу апаратури і комунікацій, до пилоутворення і пилезаносу обладнання.

2. Для сушіння кристалів і видалення з них гідратної води потрібно значні витрати тепла.

3. Можливе збільшення частки окислення сульфіту в сульфат ускладнює процес регенерації оксиду магнію.