Сульфіт-бісульфітний метод очистки газів від діоксиду сірки. Хімізм і технологічна схема процеса.

Спосіб очищення димових газів від діоксиду сірки сульфіт-бісульфітний розчином солей натрію, розроблений і застосовується в США, подібний до аміачно-циклічним. Поглинання діоксиду сірки здійснюється при зрошенні димових газів розчином сульфіту натрію відповідно до хімічною реакцією

бісульфіт натрію надходить в десорбер, де при нагріванні розчину процес йде у зворотному напрямку. Основним продуктом є газоподібний діоксид сірки, одержуваний після десорбції розчину. Однак утворюється і побічний продукт очищення газів - це сульфат натрію , Який видаляється з циркуляційного контуру виправними. Натомість виділеного сульфату натрію в циркуляційний контур додається еквівалентну кількість соди.

До переваг цього способу можна віднести наступне:

1. Солі натрію міцніше пов'язують діоксид сірки, ніж солі амонію. Тому ефективність очищення димових газів від при цьому методі вище, ніж при аміачно-циклічному.

2. При содово-циклічному методі не потрібно попереднє охолодження димових газів.

3. Содово-циклічна технологія дає високу якість кінцевого продукту-100 %-го діоксиду сірки, який може використовуватися в інших процесах і технологіях.

4. Солі мають практично нульову пружність парів над розчином, тому відсутні втрати з йдуть парами, а вихід скрапленого діоксиду сірки вище, ніж при аміачно-циклічної технології.

5. Складування і дозування соди в поглинаючий розчин більш прості, ніж аміаку.

Недоліки цього способу наступні:

1. З'являються відходи сульфату натрію, чистота яких порівняно невисока, що обмежує його практичне застосування.

2. Сода, що йде на відшкодування втрат у цій технології, є дефіцитним матеріалом.

3. Чутки розчини є корозійно - активними і вимагають антикорозійних заходів.

4. Содово-циклічний метод також як і аміачно-циклічна технологія вимагає великих площ під устаткування, а енерговитрати на десорбції діоксиду сірки навіть ще вище.

5. Потрібна велика кількість тепла на регенерацію сульфіту натрію.

6. При випаровуванні вологи за десорбера при отгонке діоксиду сірки можливе утворення і випадання кристалів сульфіту натрію, що створює труднощі в операції перетворення його в розчин.

У вітчизняній практиці содово-циклічний метод не знаходить застосування.

В цих методах поглинання діоксиду сірки проводиться аміачною водою або водними розчинами сульфіт-бісульфіт амонію з послідуючим його видаленням. Перевагою методу є висока ефективність процесу, доступність сорбенту та отримання необхідних продуктів (сульфіт і бісульфіт амонію).

Хімічні реакції процесу:

NH4OH + H2SO3 = (NH4)2SO3 +2H2O, (5.39)

(NH4)2SO3+ H2SO3 = 2NH4HSO3, (5.40)

2(NH4)2SO3 + O2 = 2(NH4)2SO4 (5.41)

Попередньо очищений газ охолоджують водою в колоні, а потім подають на двоступінчасту абсорбцію. Друга ступінь необхідна для більш тонкого очищення. На I ступеню циркулюючий розчин має концентрацію NH3 8—10 моль на 100 моль води, а на II ступеню – 1-2 моль на 100 моль. При абсорбції виходить розчин, у якому відношення концентрації SO2 у сульфіті і бісульфіті до концентрації аміаку 0,78-0,82.

Абсорбент регенерують в отпарній колоні паром при 90 °С, залишковий тиск складає 500-550 мм рт. ст. У результаті розкладання бісульфату амонію і (частково) інших солей, що виділяється з розчину, діоксид сірки осушують і його використовують як товарний продукт (після конденсації пари води й абсорбції аміаку) або переробляють у сірку чи сірчану кислоту. Регенерований у відгінній колоні розчин прохолоджують і повертають у цикл зрошення.

Для виділення з розчину сульфату амонію частину регенерованого розчину випарюють, а потім кристалізують і збезводнюють на центрифузі (ця стадія на малюнку не показана). Готовий продукт має склад (у %): (NH4)2SO4 – 90-93, (NH4)2SO3 - 2-3; NH4HSO3 - 0,5-1 і Н2О – 4-5.

При підвищених температурах йде реакція:

NH4HSO3 + (NH4)2SO2 → (NH4)2SO4 + S + H2O (5.42)

У Франції розроблений аміачно-бісульфітний процес (рисунок 5.37), що дозволяє очищувати гази будь-якого складу. У даному процесі сульфат амонію розкладають при 300 0С, аміак, який виділяється, і бісульфіт амонію повертаються у процес:

(NH4)2SO4 → NH3 + NH4HSO4 (5.43)