Очистка газообразных промышленных выбросов

__________________________________________________________

Содержание

1. Введение ……………………………………………….……………………………………….. 2 стр

2. Очистка промышленных газов от окислов азота ………………………………………… 2 стр

3. Очистка газов от двуокиси серы ……………………………………………………………. 8 стр

4. Очистка газов от сероводорода ………………………………………………………………. 12 стр

5. Очистка газов от СО₂ ………………………………………………………………………….. 15 стр

6. Список использованной литературы ………………………………………………………... 17 стр

ВВЕДЕНИЕ

Газообразные выбросы очень неблагоприятно влияют на экологическую обстановку в местах расположения этих промышленных предприятий, а также ухудшают санитарно-гигиенические условия труда. К агрессивным массовым выбросам относятся окислы азота, сероводород, сернистый, углекислый и многие другие газы.

Например, азотнокислотные, сернокислотные и другие заводы нашей страны ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки мил­лионов кубометров окислов азота, представляющих собой сильный и опасный яд. Из этих окислов азота можно было бы выработать тысячи тонн азотной кислоты.

Не менее важной задачей является очистка газов от двуокиси серы. Общее количество серы, которое выбрасывается в нашей стране в атмосферу только в виде сернистого газа, составляет око­ло 16 млн. т. в год. Из этого количества серы можно выработать до 40 млн. т. серной кислоты.

Значительное количество серы, главным образом, в виде серо­водорода содержится в коксовом газе.

Серосодержащий газ, используемый в металлургической про­мышленности для обогрева мартеновских и нагревательных печей, вызывает угар металла и повышает содержание серы и стали, ухуд­шая ее качество. Потери металла при этом исчисляются сотнями тысяч тонн в год.

С дымовыми газами из заводских труб и энергетических уста­новок ежегодно выбрасываются в атмосферу несколько миллиар­дов кубометров углекислого газа. Этот газ может быть использован для получения эффективных углеродсодержащих удобрений.

Приведенные примеры показывают, какие огромные материаль­ные ценности выбрасываются в атмосферу с газообразными выбросами.

Но более серьезный ущерб эти выбросы приносят тем, что они от­равляют воздушный бассейн в городах и на предприятиях: ядови­тые газы губят растительность, крайне вредно действуют на здо­ровье людей и животных, разрушают металлические сооружения и коррозируют оборудование.

Хотя в последние годы отечественные промышленные предприятия работают не на полную мощность, но проблема борьбы с вредными выбросами стоит очень остро. А учитывая общую экологическую обстановку на планете, необходимо принять самые срочные и самые радикальные меры по очистке выбросных газов от вредных примесей.

ОЧИСТКА ПРОМЫШЛЕННЫХ ГАЗОВ ОТ ОКИСЛОВ АЗОТА

Существующие методы очистки подразделяются на три группы: поглощение окислов азота жидкими сорбентами, поглощение окис­лов азота твердыми сорбентами и восстановление окислов азота до элементарного азота на катализаторе.

Наиболее распространенным методом в нашей стране является очистка газов от окислов азота путем поглощения их растворами Na₂CO₃ и Са (ОН)₂ , сравнительно реже — NaOH и КОН.

Метод щелочной очистки требует больших капитальных затрат и эксплуатационных расходов, но главный его недостаток в том, что степень абсорбции окислов азота не превышает 60—75% и, таким образом, этот метод не обеспечивает санитарной нормы очистки газов. Полученные в процессе очистки щелока нуждаются в дальнейшей многостадийной переработке для получения из них твердых солей.

Метод поглощения окислов азота твердыми сорбентами — силикагелем, алюмогелем, активированным углем и другими тверды­ми поглотителями — не нашел промышленного применения из-за сложности, малой надежности и дороговизны.

Метод каталитического восстановления окислов азота начал применяться только в последние годы и пока является наиболее совершенным методом. Главными его недостатками являются:

большие капитальные затраты; громоздкость оборудования, изго­товляемого из дефицитной нержавеющей стали; необходимость применения дорогостоящего катализатора; большие потери катализатора при регенерации; значительные расходы газов восстанови­телей (Н­₂, СН₄ или СО). В результате каталитической очистки в атмосферу выбрасывается другой ядовитый газ — окись углерода в количестве 0,10-0,15 %. Кроме того, каталитическая очистка не предусматривает утилизацию окислов азота и применима лишь в случае очистки слабо концентрированных газов, содержащих лишь до 0,5 % NO+NO₂ и до 4-5 % кислорода.

Основная трудность очистки выхлопных газов от окислов азота состоит в том, что в газах присутствуют окислы азота с различной степенью окисленности: газы слабо окисленные (содержание окиси азота в газе более 60% от общего количества NO+NO₂­_­­­_­ средне окисленные (содержание NO в пределах 45-60%) высоко окисленные (окислы азота преимущественно в виде ­NO₂ более 60-70 % от их общего количества). Наиболее трудно производить очистку слабо окисленных газов. Двуокись и высшие окислы азота сравнительно хорошо поглощаются водой и водными растворами некоторых солей, окись азота (NO) большинством из указанных растворов не поглощается. Для полного поглощения окислов азота из газовых смесей необходимо предварительное окисление NO до NO₂ не менее чем на 50—55%.

Разработаны конструкции аб­сорбционных аппаратов, работающих при высоко турбулентном режиме, — это механические ротационные аппараты горизонталь­ного и вертикального типов и полые распылительные абсор­беры.

Поглощение окислов азота жидкими сорбентами в механиче­ских абсорберах с большим числом оборотов. Влияние гидродина­мических условий на скорость абсорбции окислов азота опреде­лялись в механических абсорберах с большим числом оборотов, а в качестве поглотителей испытывались растворы Са (ОН)₂, NH₃, Na₂CO₃ и др.

Общий вид горизонтального механического абсорбера показан на рис. 1. Аппарат представляет собой разъемный цилиндр 1, вы­полненный из нержавеющей стали. Внутри цилиндра на подшипниках

Рис. 1. Общий вид горизонтального механического абсорбера.

установлен вал 4 с закрепленными на нем перфорированными дисками 5. Вал приводится в движение электродвигателем 2 через редуктор 3 или клиноременную передачу.

На 1/3 диаметра диски имеют радиальные разрезы, с помощью которых формируются лопатки, отогнутые навстречу друг другу под углом 15—17°. Области между дисками в аппарате разделены полудисками, создающими зигзагообразное движение газа в ап­парате.

При вращении дисков лопатки захватывают жидкость, которая заполняет нижнюю часть аппарата и распыляет ее по всему объе­му аппарата, при этом обеспечивается интенсивное перемешивание газа с жидкостью и высокоразвитая поверхность контакта фаз.

Поглощение окислов азота раствором Са (ОН)₂ протекает с образованием нитрит-нитратных солей по уравнению

4 NО₂ + 2 Са (ОН)₂ == Са (NO₃)₂ + Са (NO₂)₂ + 2 Н₂О.

В случае взаимодействия Са(ОН)₂ с N₂O₃ образуется только Са(NО₂)₂ по уравнению

N­₂О₃ + Са (ОН)₂ = Са (NО₂)₂ + Н₂О.

Механические абсорберы являются эффективными массообменными аппаратами, но применение их наиболее целесообразно при переработке сравнительно небольших количеств газа.

Рис. 2. Схема установки по очистке газов от окислов азота в равно проточной полой башне.

Очистка газов от окислов азота в равно проточной полой башне. Схема уста­новки показана на рис. 2. Основным аппаратом является полый равно проточный абсорбер, представляющий собой цилиндрическую башню, в верхней части которой установлен центробежный объем­ный распылитель.

Газ, содержащий окислы азота, из общего газопровода 1 по трубе 2 через задвижку 3 поступает в аппарат барботажного ти­па 4, в котором регулируется степень окисленности окислов азота, а в случае необходимости и концентрация газа.

Из барботера газ через теплообменник 5 и измерительную диа­фрагму 10 поступает в абсорбционную башню, в нижней части ко­торой размещен экран из слоя колец Рашига 22. Благодаря экрану газ равномерно распределяется по всему сечению башни и движет­ся противотоком навстречу диспергируемой жидкости. С целью создания равномерного движения газа по сечению в верхней час­ти башни устанавливается второй экран 18, пройдя через который газ через выхлопную трубу 16 выбрасывается в атмосферу. Погло­тительная жидкость поступает из напорного бака 8 через вентиль 3 и ротаметр 13 в приемную камеру распылительного устройства. Распыленная жидкость, благодаря наличию в башне отража­тельных колец 20, равномерно распределяется по всему сечению башни. Через штуцер жидкость поступает в приемный сосуд 12, оборудованный гидравлическим затвором, а оттуда забирается на­сосом 11 и снова подается в напорный бачок. Количество посту­пающего на абсорбцию нитрозного газа регулируется с помощью задвижки и измерительной диафрагмы. Температура газа меняется при прохождении через трубчатый теплообменник, в межтрубное пространство которого подается холодная вода или пар.

Температура поглотительного раствора изменяется путем пред­варительного подогрева или охлаждения его в приемном бачке. Средняя температура в зоне реакции измеряется с помощью ртут­ного термометра 17.

Установлено, что в полых распылительных абсорберах может быть достигнута высокая степень абсорбции окислов азота до 86— 88% и более.

Очистка газов от окислов азота в аппаратах комбинированного типа.

Рис. 3. Схема промышленной установки для очистки газов от окислов азота в аппаратах комбинированного типа.

Разработана конструкция абсорбционного аппа­рата, в нижней части которого установлен механический разбрыз­гиватель, приводимый во вращение электродвигателем через клиноременную передачу. Такие абсорберы успешно эксплуатируются на предприятиях, выбрасывающих газы с большим содержанием окислов азота.

Комбинированные аппараты, или вертикальные механические абсорберы, хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации. Некоторые из этих установок, предназначенные для санитарной очистки газов от окислов азота, включают две ступени абсорбции с одним или двумя различными поглотителями. На одной из дей­ствующих установок (рис. 3) в качестве поглотителя первой ступе­ни применяется раствор NаОН, а на второй ступени для доочистки газа используется слабый водно-аммиачный раствор, содержащий до 1,5—2,0% аммиака.

Газы, поступающие на очистку, проходят по газоходу через клапан 2 и поступают в общий коллектор 3. Пройдя регулятор напора 4, газ через магистральный клапан 5 направляется по газо­ходу 7 в абсорбер первой ступени 14. Если температура поступаю­щего газа ниже 0° С, он дополнительно нагревается до 10, 30°С в теплообменнике 6, в межтрубное пространство которого подается пар. Регулятор напора 4 автоматически, независимо от давления в об­щем коллекторе, обеспечивает опреде­ленный равномерный расход газа в те­чение всего периода его подачи в аб­сорбер. Если газ имеет температуру 250—350°С, он, как правило, содержит большое количество NО и поэтому, кро­ме охлаждения, нуждается в доокислении. С этой целью газ направляется через клапан 8 в теплообменник 9, где охлаждается до температуры 18—30°С и далее поступает в регулятор напора 10, после чего направляется в доокислитель 11. Сюда же высоконапорным вентилятором 12 через клапан 13 пода­ется воздух в количестве, необходимом для окисления окиси азота. Объем доокисления рассчитан таким образом, что проходящий через него газ успева­ет окислиться не менее, чем на 50%, что необходимо для полной очистки газов от окислов азота. Охлажденный и окисленный газ по газоходу 7 посту­пает на очистку в абсорбер первой сту­пени 14.

Система очистки газов состоит из двух последовательно установленных абсорберов 14 и 34, имеющих автоном­ное орошение.

Орошение абсорбера первой ступени производится 8—10%-ным водным раствором NаОН из бака 23, второй ступени — 3—4%-ным водным раствором NН₄OН с помощью центробежных насосов 22. Приготовление рабочих растворов NаОН и NН­₄OН осуществляет­ся в баках 23, 24 и 27.

Уровень в баках приготовления автоматически поддерживается уравнемером 30, поплавками 32 и регуляторами 28 и 29. Слив от­работанной жидкости производится через вентили 33; регулировка подачи жидкости на абсорберы осуществляется вентилями 31.

Отделение капелек жидкости от очищенного газа происходит на колпачковой тарелке 35.

Остановка системы производится автоматически, как только давление во входных штуцерах понизится и сработает реле давле­ния 1. Автоматическое управление второй системой, работающей на аммиачной воде, осуществляется по аналогичной схеме. При использовании более концентрированных раст­воров увеличиваются потери аммиака с отходящими газами.

При работе установки уже после первого каскада щелочной очистки концентрация окислов азота в газе составляет 0,12—0,63%. Степень очистки газа при этом равна 95—99%. После аммиачного каскада очистки окислы азота в отходящем газе не обнаружива­ются.

Успешная очистка газов от окислов азота до санитарных норм достигается и в случае, если орошение второго абсорбера произ­водится раствором NаОН

Очистка газов от слабоокисленных окислов азота. Наибольшую трудность в промышленных условиях представляет поглощение окислов азота с низкой степенью окисленности. Из-за избыточного количества окиси азота в этих газах необходимо подобрать такой поглотитель, который вступал бы в химическое соединение с NО или окислял ее до высших окислов. К первой группе относятся растворы солей кобальта, никеля, меди, марганца, двухвалент­ного железа, сульфиты натрия и аммония, ко второй — окис­лители, растворы перекиси водорода, марганцевокислого ка­лия и др.

Поглощение окиси азота растворами сернокислой закиси же­леза. Пределом химической сорб­ции NО раствором FeSO­₄ является молярное отношение NО к Fе++ равное 1:1. Присутствие в растворе FеSO₄ серной и азотной кислот, солей или органических добавок снижает поглотительную способ­ность раствора.

При сравнительно низких концентрациях NО в газе, в интерва­ле скоростей газа от 0,1 до 1 м/сек, коэффициенты абсорбции NО увеличиваются пропорционально степени 0,8 линейной скорости газа.

При абсорбции NО в условиях высокотурбулентного режима основными факторами, определяющими скорость процесса, являют­ся: окружная скорость дисков, объемная скорость газа и парциальное давление окиси азота в газе. Абсорбция NO растворами FeSO₄ при интенсивном перемешивании газовой и жидкой фазы проте­кает со значительной скоростью, превышающей скорость абсорб­ции окислов азота растворами щелочей при тех же условиях. Для очистки газа от небольших концентраций окислов азота могут быть применены отбросные травильные растворы металлообраба­тывающих заводов с последующей регенерацией раствора и полу­чением окиси азота в концентрированном виде.

Поглощение окиси азота растворами сульфита аммония. Про­цесс очистки газов от окислов азота (при малой степени окисленности) раствором сульфита аммония основан на реакциях

(NH₄)₂ SO₃ + 2 NО  (NH₄)₂ SO₃* 2 NО;

( NH₄)₂SO₃ +NO₂  (NН₄)₂ SO₄ + NО.

При поглощении NО раствором сульфита аммония получается комплексная соль, стойкая лишь в щелочной среде. В кислой среде соль распадается на сульфат аммония и закись азота

(NH₄)₂SO₃ + 2 NО  (NН₄)₂SO₄+ N₂O.

Таким образом, в результате очистки газа от окислов азота образуется сульфат аммония и закись азота.

Окисление и абсорбция окислов азота водными растворами окислителей. В основе этого метода лежат процессы взаимодейст­вия окиси азота с водными растворами H₂O₂, КMnО₄, КСlO₃, КСlO, NаСlO, NаС1O₂, Nа₂O₂, РbО₂, Na₂S₂O₃, К1, K₂Cr₂O₇, (NH₄)₂S₂O₈, К₂S₂O₃ и др.

Образующаяся в процессе окисления NО азотная кислота вступает в реакцию с продуктами распада окислителя, при этом в растворе образуются соответствующие соли азотной кислоты.

Скорость окисления NО жидкими окислителями на один, два порядка больше, чем скорость окисления окиси азота кислородом в газовой фазе. Однако жидкие окислители имеют относительно высокую стоимость и поэтому применение их может быть оправ­дано лишь в отдельных специфических условиях.

Очистка газов от окислов азота водными растворами перекиси водорода.

Применение для окисления окиси азота - слабого водного раст­вора перекиси водорода не загрязняет раствор побочными продук­тами. Взаимодействие перекиси водорода с окисью азота в общем виде может быть представлено уравнениями

Н₂O₂ + NО  NО₂ + H₂O

3NO₂ +H₂O  2HNO₃ +NO.

Образующаяся в процессе реакции азотная кислота может быть возвращена в систему или использована для других целей.

Очистка слабоокислен­ных выхлопных газов от окислов азота растворами 3—5%-ной пе­рекиси водорода может успешно заменить щелочной метод.

Абсорбция слабоокисленных окислов азота водными растворами перманганата калия. Реакция взаимодействия перманганата калия с окисью азота в общем виде может быть выражена уравнением

KMnО₄ + NО + H₂O  КNО₃ + МnО₂ + H₂O.

Образующиеся при этом продукты реакции могут быть исполь­зованы как добавка к удобрениям.

Харак­терной особенностью процесса абсорбции окислов азота водными растворами КMnO₄ является полное окисление и поглощение ма­лых концентраций NО (до 0,1—0,2%).

Процесс необходимо вести в щелочной среде, так как при этом достигается увеличение степени абсорбции окислов азота

Поглощение высокоокисленных окислов азота. На многих пред­приятиях в атмосферу выбрасываются значительные количества NO₂, N₂O₃ и паров азотной кислоты. Высоко окисленные окислы азота и пары НNО₃ хорошо поглощаются водными растворами щелочей в аппаратах любого типа с образованием ценных нитрит-нитратных солей. В отдельных случаях и окислы азота при их небольшом содержании могут поглощаться такими поглотителями (раствор мочевины и др.), которые обеспечивают разложение окис­лов азота на нейтральные продукты.

При поглощении окислов азота раствором мочевины происхо­дит восстановление их до N₂ и H_­2O по уравнению

N₂O₃ + (NH₂)­₂CO = СО₂ + 2Н₂О + 2 N₂.

Поглощение окислов азота раствором мочевины производится в механическом абсорбере с большим числом оборотов.

Адсорбция окислов азота твердыми сорбентами. Методы адсорб­ции окислов азота из газов твердыми сорбентами позволяют осу­ществить тонкую очистку газа от окислов азота, а также получить концентрированные окислы азота путем десорбции их из сорбента изолированным теплоносителем.

До настоящего времени наиболее эффективным сорбентом яв­лялся активированный уголь, однако в процессе адсорбции и осо­бенно десорбции он быстро окисляется, вследствие чего возникает опасность самовозгорания сорбента; кроме того, активированный уголь имеет низкую механическую прочность. Алюмогель имеет сравнительно небольшую адсорбционную емкость и недостаточ­ную стойкость.

В качестве твердых сорбентов исследованы активированный уголь, силикагель, алюмогель, алюмосиликат и синтетические цеолиты. Лучшим из испытанных сорбентов являются синтетиче­ские цеолиты и алюмосиликат; первые три сорбента непригодны для длительной адсорбции окислов азота. Синтетические цеолиты имеют сильно развитую поверхность и обладают хорошими сорбционными свойствами.

Алюмосиликатный сорбент является эффективным поглотителем окис­лов азота и высокостойким в процессе регенерации. Сочетание его высокой поглотительной способности с механической прочностью, твердостью и термостойкостью определяет целесообразность его применения для сорбции окислов азота. Кроме того, алюмосиликатный сорбент каталитически ускоряет процесс окисления NO, что позволяет применять его для очистки среднеокисленных газов.

Санитарная очистка газов от окислов азота и других примесей торфощелочными сорбентами с получением торфоазотных удобре­ний. С целью улавливания окислов азота разработан метод адсорб­ции окислов азота из газа торфощелочными сорбентами в аппара­те с кипящим слоем. Наиболее дешевым и доступным является сорбент, состоящий из торфа и извести (пушонки). При больших скоростях процесса степень улавливания окислов азота этим сор­бентом достигает 96—99%. Торф сам является хорошим сорбентом и довольно интенсив­но поглощает окислы азота; при этом, благодаря присутствию в газе кислорода и окислов азота, значительная часть углерода тор­фа окисляется до хорошо усвояемых растениями гуминовых кис­лот. Присутствие в торфе порошкообразного СаО улучшает про­цесс поглощения окислов азота.

Еще больший эффект дает применение торфа, предварительно обработанного аммиаком или при добавке аммиака к торфу не­посредственно в кипящем слое, что приводит к практически полно­му поглощению окислов азота из газа. Вместе с тем торф способ­ствует окислению нитритных солей до нитратных.

Попутно с очисткой газов от окислов азота, двуокиси серы, ту­мана и брызг серной кислоты получаются торфоазотные удобрения.

Очистка выхлопных газов от окислов азота, сернистого газа, ту­мана и брызг серной кислоты углещелочным сорбентом с получе­нием углеазотных удобрений. Схема очистки вы­хлопных газов углещелочным сорбентом с одновременным получением углеазотных удобрений аналогична схеме очистки газов торфом, с той лишь разницей, что в качестве сорбента используется не торф, а окисленные и бурые угли.

Степень очистки газа от окислов азота в реакционной зоне на угле в течение одного часа составляет 90—92%. Если это время увеличивали до 2 час, степень очистки газа снижалась до 70%. При этом степень очистки от SO₂ достигала 95, а от тумана и брызг серной кислоты — 100%.

Очистка газов от окислов азота в производстве нитролигнина. Сов­местно с авторами и работниками Андижанского гидролизного за­вода разработан метод получения нитролигнина с применением азотной кислоты концентрацией 50—55%. Одновременно решен вопрос улавливания и использования окислов азота.

Так как окислы азота в газе содержатся преимущественно в виде NO, для улавливания их требуется предварительное окисле­ние окиси азота, что осуществляется в окислительной башне. После окислительной башни окислы азота выходят преимущественно в виде NO₂ и полностью адсорбируются лигнином в адсорбере с ки­пящим слоем.

В настоящее время в промышленности внедряется метод ката­литической очистки газа от окислов азота на паладиевом катали­заторе. Однако этот метод требует больших капитальных затрат и эксплуатационных расходов. В результате очистки газов от окислов азота в воздух выбрасывается окись углерода.

Капитальные затраты и эксплуатационные расходы по торфощелочному методу очистки хвостовых нитрозных газов от окислов азота значительно ниже, чем при каталитической очистке, вследствие чего этот метод является с экономической точки зрения наиболее выгодным.

Каталитическое восстановление окислов азота. Тонкая очистка газов от окислов азота может быть достигнута методом катали­тического восстановления окислов азота. Восстановление начинает­ся при 149° С в случае применения водорода в качестве восстано­вителя и при 400° С — в случае применения в качестве восстано­вителя метана. Восстановление окислов азота происходит при пропускании смеси газов, содержащих окислы азота с газом - восстановителем, над слоем катализатора. Выделяющееся в про­цессе реакции тепло используется либо для получения пара, либо в газовой турбине.

В качестве восстановительного агента используются водород, метан и газы: природный, отходящие нефтяные и коксовый. Для осуществления процес­са используются катализаторы различных типов.

Восстанов­ление окислов азота возможно и без катализаторов при использо­вании высокотемпературного восстановительного пламени, при этом газы должны быть нагреты до температуры 950—1200° С. В качестве восстановителей могут быть использованы природный газ, водород и другие горючие вещества.

Бескатализаторный метод восстановления окислов азота имеет меньшие перспективы для промышленного внедрения, вследствие большого расхода горючего газа-восстановителя.

Восстановление окислов азота в потоке плазмы. Отличительная особенность этого метода в том, что нагрев газа производится в потоке низкотемпературной плазмы и добавки к газу - восстановителя производятся в количестве, необходимом для реакции восстановления окислов азота. Эта реакция протекает при 2100—2300° С

Процесс разложения окислов азота протекает в плазмотроне, работающем на постоянном или переменном токе.

Окисление окиси азота озоном. Реакция окисления окиси азота протекает с большой скоростью даже при незначительном содержа­нии озона в газе. Основная трудность окис­ления и поглощения окислов азота по этому способу состоит в сложности получения больших количеств озона.

ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ДВУОКИСИ СЕРЫ

Среди газообразных веществ, загрязняющих атмосферный воз­дух, одно из главных мест занимает сернистый ангидрид (дву­окись серы). В обычных условиях это бесцветный газ с резким раздражающим запахом.

Основным источником загрязнения атмосферного воздуха дву­окисью серы являются отходящие газы заводов цветной металлур­гии, выхлопные газы сернокислотных заводов и дымовые газы теплоэнергетических установок, сжигающих высокосернистое топ­ливо.

Существующие методы очистки газов от SO₂ можно разделить на три группы: методы, основанные на окислении и нейтрализации SO₂ без последующего ее выделения; циклические и комбинирован­ные методы.

К первой группе относятся методы очистки газов от SO₂ с переработкой ее в серную кислоту или сернистокислые соли. К цик­лическим относятся методы, позволяющие извлекать SO₂ из раз­бавленных газов при низкой температуре и выделять поглощен­ную SO₂ при последующем нагреве поглотителя. При использо­вании комбинированных методов поглощение двуокиси серы про­изводится различными основаниями с последующим действием на них сильных кислот, в результате чего выделяется концентрирован­ная двуокись серы и соответствующие соли.

Выбор метода извлечения двуокиси серы зависит от концент­рации SO₂, температуры, влажности, наличия в газе других при­месей, а также от специфических местных условий. При выборе метода необходимо учитывать масштабы производства, наличие местного сырья для приготовления поглотительных растворов, воз­можность реализации получаемых при очистке продуктов и т. д.

Методы, основанные на окислении и нейтрализации SO₂. В по­следние годы разработан и испытывается метод получения серной кислоты из малоконцентрированных газов. Этот метод позволяет достичь санитарной нормы очистки отходящих газов с одновре­менным получением ценного химического продукта. Отходящие газы предварительно очищают от пыли в электрофильтрах / (рис. 4) и от каталитических ядов (Аs₂O₃ и SeO₂) в промывных башнях 2 и 3, орошаемых серной кислотой.

Рис. 4. Схема получения серной кислоты из малоконцентрированных газов (схема СГ — слабые газы).

Улавливание серно­кислотного тумана, образовавшегося в промывных башнях, произ­водится в волокнистых электрофильтрах 4. Очищенный от приме­сей сернистый газ с помощью газодувки 5 направляется в контакт­ный аппарат 7. Однако перед этим он должен быть подогрет до 420—440°С. В существующих сернокислотных системах, работаю­щих на концентрированных газах, подогрев газа осуществляется за счет тепла реакции окисления SO₂ в SO₃. Если содержание SO₂ в газе низкое, тепло реакции окисления недостаточно и подогрев газа до температуры контактирования осуществляется путем до­бавления к нему топочных газов, получаемых в результате сжига­ния газообразного или жидкого топлива в топке 6. В связи с этим в контактном отделении не устанавливаются теплообменники, а понижение температуры газа между слоями контактной массы осуществляется путем добавления к газу атмосферного воздуха. Получаемая в контактном аппарате трехокись серы абсорбируется в башне 8.

При больших количествах холодной воды целесообразно применять для поглощения SO₂ из отходящих газов водный метод очистки. Благодаря низкому парциальному давлению SO₂ над водой можно достичь практически полного поглощения двуокиси cеры водой. Однако на практике водная очистка газов от SO₂ не нашла широкого применения из-за большого расхода воды и за­грязненности сточных вод.

При промывке сернистых газов водными растворами щелочей происходит поглощение SO₂ водой с образованием сернистой кис­лоты, которая нейтрализуется щелочью с образованием солей сернистой кислоты.

Из щелочных методов наиболее перспективны те, которые обес­печивают простоту и надежность работы установки, а также полу­чение товарных продуктов, используемых в народном хозяйстве.

Рис. 5. Схема очистки выхлопных газов от SO₂ известковым способом.

Известковый метод. Принципиальная схема установки по очист­ке отходящих газов от SO₂ известковым способом представлена на рис. 5. По этому способу отходящие газы подвергаются пред­варительной очистке от механических примесей (пыли, сажи) в ба­тарейных циклонах 1, после чего с помощью газодувки 2 направ­ляются в скруббер 3, орошаемый известковым молоком.

При взаимодействии известкового молока с SO₂ протекают ре­акции

SO₂ + Н₂O = Н₂SO₃;

Са (ОН)₂ + SO₂ = CaSO₃ + 2H₂O.

По мере циркуляции раствора в нем накапливается соль СаSО₃. Когда концентрация ее в растворе достигнет 18—20%, раствор периодически заменяется свежим. Образовавшийся сернистокислый кальций плохо растворим в воде (0,138 г/л), поэтому в систе­ме орошения скрубберов последовательно устанавливается крис­таллизатор 5, служащий для выделения кристаллов сульфита каль­ция. Дальнейшее выделение CaSO₃ происходит на вакуумфильтре 6. Шлам, состоящий из СаSО₃ и CaSO₄, образующийся за счет реакции

2СаSO₃+O₂=2СаSO₄,

выводится в отвал транспортером 7 и может быть использован для производства строительных материалов. Известковый метод обеспечивает практи­чески полную очистку газов от SO₂, но требует значительного рас­хода извести.

Содовый метод. Сущность этого метода заключается в промыв­ке отходящих газов водными растворами кальцинированной соды. При этом протекают реакции

Na₂CO₃ + SO₂ = Na₂SO + СО₂,

Na₂SO₃ + SO₂ + H₂O = 2 NaHSO₃.

Процесс поглощения SO₂ содовым раствором осуществляется в аппаратах насадочного или барботажного типов. Газ проходит последовательно две башни, первая из которых орошается раство­ром NaHSO₃, вторая — раствором Na₂SO₃. Содовый способ обеспечивает хорошую очистку отхо­дящих газов от SO₂ с одновременным получением товарной соли NaHSO₃ и Na₂SO­₃. Однако он не нашел широкого применения ввиду ограниченного сбыта этих солей.

Аммиачный метод. Процесс очистки выхлопных газов от SOg аммиачным методом заключается в промывке газа аммиачной во­дой. При этом протекает реакция

SO₂ + 2NH₃ + H₂O = (NH₄)₂SO₃;

(NH₄)₂ SO₃ + SO₂ + H₂O = 2 NH₄ HSO₃.

В присутствии кислорода сульфиты окисляются до сульфатов

(NH₄)₂SO₃ + Ѕ O₂ = (NH₄)₂SO₄;

(NH₄)HSO₃ + Ѕ O₂ = NH₄HSO_4.

Так как при взаимодействии сернистого газа с аммиачной водой получаются аммиачные соли, используемые как удобрение в сель­ском хозяйстве, аммиачный метод очистки газов от SO₂ перспек­тивен.

Циклические методы. В основе циклических методов лежит спо­собность двуокиси серы поглощаться при низких температурах, а затем при повышении температуры выделяться в чистом виде. В некоторых случаях для абсорбции SO₂ используются твердые сорбенты. Циклические методы извлечения двуокиси серы являют­ся наиболее эффективными и нашли применение в промышлен­ности.

Принципиальная схема извлечения и концентрирования SO₂ циклическим методом показана на рис. 6. Охлажденный и очи­щенный от механических примесей газ поступает в абсорберы /, орошаемые поглотителем. Очищенный газ выбрасывается в атмос­феру, а поглотительный раствор нагревается в теплообменнике 3

Рис. 6. Схема очистки газов от