Аміачні методи очистки газів від діоксиду сірки. Хімізм і технологічні схеми процесів.

Аміачні методи. Засновані на його взаємодії з водними розчинами сульфіту амонію.

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,

(NH4)2SO3+ H2SO3 = 2NH4HSO3,

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

Маються циклічні і нециклічні методи. В аміачно-нециклічному методі бісульфіт амонію випускають як товарний продукт. У циклічному методі одержують концентрований диоксид сірки. Схема установки очистки газу від диоксиду сірки аміачно-циклічним методом представлена на рисунку 5.36.

Рисунок 5.36 – Схема установки очистки газу від диоксиду сірки аміачно-циклічним методом

1 – колона; 2 – абсорбер; 3 – ємність; 4 – відпарна колона; 5 – конденсатор; 6 – осушувач; 7 - ємність

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)

Рисунок 5.37 - Схема установки очистки газів від двоокису сірки аміачно-бісульфітним методом

1 - абсорбер, 2 - ємкість, 3 - відпарна колона, 4 - вузол випаровування, 5 - сушарка

Недолік методу – велика енергоємність. Запропоновано процес, по якому у відходящий газ, що містить SO2, додають газоподібний аміак. Безпосередньо в трубі утворюється аерозоль сульфіту і сульфату, який уловлюють у електрофільтрах. Розроблений аміачно-азотнокислотний метод очищення газів, що відходять, від діоксида сірки сульфіт-бісульфітним розчином з подальшим розкладанням отриманих розчинів азотною кислотою:

(NH4)SO3 + 2HNO3 → 2NH4NО3 + SO2 + H2O, (5.44)

NH4HSO3 + HNO3 = NH4NО3 + SO2 + H2O (5.45)

У результаті виходить газ, що містить 15-30 %, SO2, який переробляють у сірчану кислоту і нітрат амонію, який використовують як добриво. На 1 т диоксида сірки, що утилізують, можна одержати 1,3 т сірчаної кислоти, 3 т рідких азотних добрив і близько 0,2 т сульфату амонію з домішкою нітрату амонію.

Можливий аміачно-фосфорнокислий спосіб очищення, при якому утворюються фосфорні добрива і диоксид сірки:

3(NH4)2SO3 + 2H3PO4 → 2(NH4)3PO4 + 3SO2 + Н2О,

3NH4HSO3 + H3PO4 → (NH4)3PO4 + 3SO2 + 3H2O