Очистка газов от серы, методы и оборудование для промышленного обессеривания выбросов
Изготовитель установок сероочистки и другого газоочистного и пылеулавливающего оборудования НПО «Центр ШВ» предлагает к детальному рассмотрению особенности такого технологического процесса как очистка газов от серы, ее оксидов / диоксида, сероводорода, а также методы, аппараты и системы для выполнения процедур обессеривания (десульфуризации) дымовых и иных промышленных выбросов.
Задать вопрос или запросить расширенную консультациюНаша производственное объединение более двух десятков лет на профессиональном базисе вовлечено в расчет, проектирование и конструирование эффективных, компактных, надежных и доступных сероочистных агрегатов мокрого и сухого типа, которые с достоинством служат на более чем 150 промучастках России и Зарубежья, демонстрируя средний КПД в 96-99%.
Причины высокой востребованности обессеривающего оборудования
Сера (англ. sulphur) – халькоген с порядковым номером 16 – один из наиболее распространенных элементов земной коры.
Являясь веществом высокой активности, сера охотно вступает в реакцию со множеством элементов и соединений, из-за чего разнообразие серосодержащих веществ чрезвычайно широко – это и чистая S, выбрасывающаяся из вулканов и разломов, и серные газы, и сернистые воды, руды, коллоидные растворы и многие другие конгломераты. Серокомпонентные выбросы образуются почти во всех сферах промышленности, и – как результат – неспадающий спрос на установки промышленного обессеривания.
Стоит выделить химическую «склонность» серы вступать в связь с кислородом, водородом, галогенами, металлами, (в том числе, щелочными и щелочноземельными), На основе последних изготавливаются эффективные металлизированные адсорбенты для производственной дымоочистки.
Промышленное обессеривание выбросов
Несмотря на множественность серосодержащих соединений, немногие из них нуждаются в нейтрализации. Большинство серокомпонентов находится в твердом состоянии и представляет опасность только в случае горения, поэтому фильтрации подвергаются, как правило, газообразные и летучие вещества, а также их газодымовые комбинации.
Не все газообразные соединения серы токсичны – например, ее нетоксичный гексафторид (т.н. элегаз), используется в качестве наполнителя для стеклопакетов – для повышения тепло- и звукоизоляции окон.
Основными соединениями, в разрезе очистки газов от серы, являются:
- Диоксид серы (он же сернистый газ или двуокись серы) – неизменный спутник практически всех дымовых выбросов, процессов пиролиза и иного термического разложения органического сырья, жидких и твердых топлив;
- Сероводород – кислый балластный компонент нефти, природного газа, биогаза (биометана);
- Сероуглерод – токсичное, взрывоопасное летучее вещество, склонное к детонации в широких пределах концентраций в воздухе;
- Тиолы (устаревающее название «меркаптаны») – дурнопахнущие сернистые «аналоги» спиртов с общей формулой RSH, например, метантиол, этантиол и т. д. Очистка от меркаптанов наиболее широко востребована в нефтегазовой отрасли;
- Пары серосодержащих кислот – серная кислота, сернистая, сероводородная, тиосерная, кислота Каро (H2SO5), пиросерная, дитионовая и другие, (преимущественно химическая и полимерная промышленность);
- Сульфоны – производные серной кислоты;
- Сульфоксиды – вещества с общей формулой R1R2SO, где R1 и R2 являются органическими радикалами (-алкил, -арил, — винил, -алкинил и т. д).
Очистка газов от диоксида серы
Когда говорят о десульфуризации газовых или дымовых потоков, в подавляющем большинстве случаев имеется в виду очистка от диоксида серы SO2, реже – от H2S, RSH, паров H2SO3 и H2SO4.
Удаление из выбросов диоксида серы высококритично, поскольку двуокись S, контактируя с атмосферной влагой, рождает значительные объемы серной кислоты, которая затем выпадает с дождем, снегом, смогами.
Международный, устоявшийся в технических публикациях термин «DeSOx», (наряду с «DeNOx»), также подразумевает нейтрализацию именно SO2, а объясняется это свойствами двух других серооксидов. Рассмотрим их в таблице.
Оксид | Особенности |
---|---|
Монооксид SO | Очень нестабилен, почти сразу окисляется до SO2, может образовывать нестабильные димерные монооксиды S2O2 с периодом существования до нескольких секунд. |
Сернистый ангидрид SO2 | Высокотоксичный, стабильный бесцветный газ с отчетливым запахом селитры – ключевая цель промышленной дымо- и газоочистки. |
Триоксид серы SO3 | Летучая жидкость, сильный дегидратант, ирритант, биоцид. Очень ограниченно используется в химии и металлургии. В небольших количествах может образовываться в дымовых газах в результате взаимодействия SO2 и диоксида азота NO2 (SO2 + NO2 → SO3 + NO), а также в высокотемпературных дымах – как следствие взаимодействия с кислородом при температурах свыше 450 °C (2SO2 + O2 → 2SO3). |
Поскольку главными эмиттерами дымовых выбросов являются энергетика, металлургия и нефтегазовая отрасль, основная масса серосодержащих соединений приходится именно на SO2 и – в меньшей степени – на H2S, (который также нуждается в фильтрации в разрезе очистки дымовых газов).
Рассмотрим основные методы и подходы к улавливанию S-производных. Фундаментально, способы фильтрации можно разделить на мокрый (абсорбционный) и сухой (адсорбционный).
Абсорбционный метод обессеривания газов и дымов
Абсорбционный метод – который, для достижения исключительных показателей очистки может быть скомбинирован и с сухим адсорбционным подходом, – является одним из наиболее результативных способов промышленного обессеривания.
Индустриальные аппараты, которые реализуют мокрый способ десульфуризации – абсорберы и скрубберы:
- Абсорбционные фильтры, по большей части, представляют химический тип оборудования и показывают высокую эффективность в нейтрализации очищенных от механических частиц поллютантов (SO2, SO3, H2S, CH3SH, C2H5SH, CS2 и т. д);
- Скрубберы относятся к жидкостным пылегазоуловителям и наиболее рациональны в очистке комплексных пылегазовых или пыледымовых сред, (в том числе, содержащих горячие, химически активные пыли, газы или аэрозоли).
Мокрые установки сероочистки
Общий принцип работы жидкостных газоочистителей и дымоуловителей схож – это улавливание загрязнителей в объеме воды или активного абсорбента (щелочного, марганцевого, бромистого и др).
Тем не менее, принципы такого задержания примесей – в зависимости от типа мокрого фильтра – варьируют, и вариация эта также определяет эффективность и рациональность применения аппаратов в тех или иных производственных условиях. Кликайте по ссылкам для перехода на советующие оборудованию страницы нашего сайта.
- Полые форсуночные скрубберы – водяные пылеуловители, способные, при заправке активного абсорбента, осуществлять очистку газов от дымовых / сернистых компонентов невысоких концентраций;
- Скрубберы Вентури – скоростные инжекторные пылегазоуловители, рассчитанные на широкий спектр газообразных, твердодисперсных и аэрозольных загрязнителей, в том числе, обладающих склонностью к цементации, слипанию;
- Пенные абсорберы – агрегаты показывают высочайший КПД обессеривания дымовых выбросов и захвата мягких зольных включений, особенно в энергетическом, металлургическом и нефтехимическом секторах;
- Скрубберы с кипящим слоем – тяжелонагружаемые аппараты для фильтрации комплексных пылегазодымовых сред высоких объемов, обильно загрязненных твердой микродисперсной фракцией;
- Абсорберы со стационарной насадкой – химические фильтры для тонкой очистки газовых или аэрозольных сред экстремальной химической реактивности и токсикологической опасности.
Примеры химических реакций нейтрализации серосодержащих веществ в абсорберах и скрубберах
Очистка газов от серы в скрубберах и абсорберах наиболее эффективно идет на базисе химической сорбции (т.н. хемосорбции), что, фактически, представляет собой активную нейтрализацию искомых компонентов через химическое взаимодействие (с образованием новых или разрывом существующих молекулярных связей).
В зависимости от типа фильтруемого загрязнителя, абсорбентом может выступать широкая номенклатура активных растворов. Рассмотрим некоторые варианты хемосорбции (в разрезе наиболее распространенных сернистых соединений и недорогих, доступных к приобретению или локальному изготовлению абсорбентов).
В силу высокой реактивности, сернистый газ реагирует и с водой, (поэтому, в отсутствие других реакционных компонентов фильтрация диоксида S возможна с помощью обычной технической воды):
- SO2 + H2O ⇔ H2SO3 (результант – сернистая кислота, реакция является обратимой).
Эффективнее интеракция серосодержащих компонентов идет с щелочными сорбентами.
Нейтрализация сернистого газа щелочными растворами:
- SO2 + 2NaOH (каустическая сода) → Na2SO3 (сульфит натрия);
- SO2 + 2Ca(OH)2 (гашеная известь) → CaSO3 (сульфит кальция) + H2O;
- SO2 + KOH (едкое кали) → K2SO3 (сульфит калия) + H2O.
Сульфиты, образующиеся в ходе таких взаимодействий, за редким исключением, представляют собой безопасные кристаллогидраты.
Хемосорбция некоторых других соединений щелочными абсорбентами
С растворами, проявляющие основные свойства, реагирует и сероводород:
- H2S + KOH → K2S (сульфид калия) + H2O;
А также сероуглерод:
- CS2 + KOH → H2O + K2CO3 (карбонат калия) + K2CS3 (тиокарбонат калия) – изолированный от других примесей сероуглерод еще более результативно захватывается в сухих адсорбционных фильтрах.
И триоксид серы:
- SO3 + KOH → H2O + K2SO4 (сульфат калия).
Вывод: поскольку очистка выбросов от диоксида серы и других серокомпонентов чаще всего требуется в рамках дымоочистки (или обеззараживания иных комплексных высокотемпературных выбросов), использование щелочных растворов зачастую обладает максимальной целесообразностью и экономичностью, ведь щелочные абсорбенты показывают великолепную результативность в хемосорбционном захвате и других дымовых составляющих – оксидов азота, сероводорода, хлороводорода (HCl + NaOH → H2O + NaCl).
Разумеется, во многих специфических случаях не меньшую эффективность способны демонстрировать и другие реакционные растворы.
Гибкие и легко перенастраиваемые химические скрубберы и абсорберы, производимые в НПО «Центр ШВ», изготавливаются из стойких, инертных материалов, позволяющих без какой-либо деградации выдерживать воздействие высокоактивных абсорбентов и агрессивных очищаемых сред. Пожалуйста, обращайтесь за консультацией.
Адсорбционный способ десульфуризации выбросов
Другим методом промышленного обессеривания газовых и микроаэрозольных сред является сухая каталитическая адсорбция.
Адсорбция – это подтип сорбции, который, в отличие от мокрой абсорбции, предполагает поглощение нежелательных компонентов потока не внутри фильтрующего функтора, а в поверхностном слое адсорбента.
Главные свойства любого адсорбента – это его микропористость и способность к значительному емкостному насыщению (т.н. йодный индекс) уловленным загрязнителем – адсорбатом.
Что касается физической формы и структуры, то массив наполнителя обычно состоит из шарообразных, цилиндрических или иных гранул, таблеток, пеллет или крошки средней / крупной дисперсности.
Наиболее распространенными материалами для изготовления эффективных твердых сорбентов являются: активированный уголь, цеолиты (алюмосиликаты природного, синтетического или полусинтетического происхождения), доломиты, железняки, силикагель, а также микропористые полимеры, в том числе, с металлизированной или неметаллической диффузионной пропиткой поверхностного слоя.
Принцип работы обессеривающего адсорбера
Работа промышленного адсорбера строится на фильтрации поллютантов по принципу молекулярного сита – малые молекулы компонентов воздуха (азот, кислород) беспрепятственно минуют фильтр, в то время как молекулярные образования с большим кинетическим диаметром, (например, газы – SO2, SO3, H2S, SF6, а тем более, аэрозоли – сероуглерод, пары кислот и летучие жидкие и другие крупные образования), задерживаются в микропорах соответствующего размера.
Поры условно делят на:
- Макропоры – свыше 50 нм;
- Мезопоры – от 2 до 50 нм;
- Микропоры – менее 2 нм.
На рынке представлен широкий ассортимент недорогих адсорбентов, (с заданным количеством пор того или иного размера), которые предназначены для специфических задач газоочистки, включая удаление серосодержащих органических компонентов: ДАК, БАУ, ОУ, NRS CARBON, NORIT, DOPETAC SULPHO, NWM и множество других.
Примечательной особенностью адсорбционного метода сероочистки является потенциальная возможность извлечения из отработанного адсорбента (десорбции) чистой серы и ее производных.
Высокая активность адсорбентов в отношении микроаэрозолей обуславливает использование адсорберов для тонкой осушки, очистки воздуха от влаги и аэрозолей. Так, например, из фильтра, работающего на захват масляного тумана, на этапе десорбции можно извлечь до 60 кг. масла с каждого кубометра фильтроматериала.
В исключительных деталях с особенностями, принципами и характеристиками газоочистных адсорберов Вы можете ознакомиться в разделе статей нашего сайта.
Технические характеристики оборудования от НПО «Центр ШВ»
Сухие и мокрые сероочистные установки и десульфурирующие аппараты, (а также многоступенчатые обессеривающие комплексы), изготавливаемые на нашем предприятии, демонстрируют нижеследующий перечень технических характеристик:
- Производительность по среде – от десятков единиц до десятков и сотен тысяч кубометров в час;
- Захват или нейтрализация любых соединений серы, в любых концентрациях;
- Средняя степень очистки ≈ 96-99% (для любых типов S-содержащих и других пылегазодымовых поллютантов);
- Температурные режимы – до + 600 °C (для адсорберов) и до + 900 °C (для мокрых абсорберов и скрубберов);
- Низкое сопротивление аппаратов и систем, простая интеграция в газоочистную инфраструктуру Заказчика (в рамках ее модернизации или расширения);
- Богатая комплектность поставки – полный спектр вспомогательного оборудования и обслуживающих конструкций для быстрого ввода оборудования в эксплуатацию, (опционально снабдим оборудование мокрой очистки газов компактными и высокопроизводительными станциями нейтрализации стоков);
- Исключительная рациональность внедрения при цене, доступной даже для средних и малых предприятий, быстрая окупаемость и экономичность функционирования.
Заказ, проектирование, изготовление и поставка установок промышленной сероочистки газов
По вопросам, связанным с расчетом, проектированием, изготовлением и приобретением промышленного оборудования для очистки газов от серы, а также систем, аппаратов и установок индустриального обессеривания дымов и десульфации иных технологических выбросов, пожалуйста, обращайтесь к нам удобным Вам способом или заполняйте Анкету Заказчика.
Быстро произведем и доставим газоочистную и пылеулавливающую аппаратуру до любой точки России, СНГ, Европы и Азии. Проведем монтаж или шефмонтаж. Обучим персонал навыкам обращения с оборудованием. Полная документация. Гарантия производителя.
НПО «Центр ШВ» – в авангарде промышленной пылегазоочистки