1. Абсорбционные методы очистки газов от sо2

Первыми методами очистки отходящих газов от SО₂ были мето- ды, основанные на промывке газа щелочными растворами или взвеся- ми, переводящими оксиды серы в сульфиты, бисульфиты и сульфаты. Преимуществом этих методов является высокая степень очистки, про- стота процессов и надежность работы очистных установок. Сущест- венным недостатком мокрых методов является повышенный теплооб- мен между нагретыми отходящими газами и промывной жидкостью. При этом часть раствора испаряется, а очищаемые газы насыщаются водяным паром, охлаждаясь до температур 40-60 ^оС. В дальнейшем при выбрасывании в атмосферу, водяной пар конденсируется, и терми- ческая подъемная сила газа уменьшается. Это может привести к быст- рому опусканию потока газа вблизи выбросных труб, где концентрация SО₂ окажется значительной. Для большинства мокрых методов требу- ется сравнительно громоздкая аппаратура, а получающиеся в процессе очистки продукты не всегда находят сбыт.

Разрабатываемые в настоящее время процессы направлены, в ос- новном, на решение вопроса эффективной очистки газа с одновремен- ным получением утилизируемых продуктов.

Во всех методах с использованием сульфит - бисульфитных рас- творов механизм поглощения SО₂ одинаков. Вначале SО₂ взаимодейст- вует с водой, образуя малоустойчивую сернистую кислоту. При опре- деленном соотношении SО₂ в газе и сернистой кислоты в растворе должно наступить состояние равновесия.

Чтобы полностью поглотить SО₂ из газов, необходимо нейтрали- зовать сернистую кислоту, что достигается растворенной щелочью, ко- торая, взаимодействуя с кислотой, образует сульфит:

2MeOH + SO₂  Me₂SO₃ + H₂O.

Образующийся сульфит может взаимодействовать с кислотой с образованием бисульфита:

Me₂SO₃ +H₂SO₃  2MeHSO₃.

При взаимодействии кислой соли со щелочью снова получается средняя соль:

MeHSO₃ + MeOH  Me₂SO₃ + H₂O.

Сульфит может взаимодействовать с растворенным кислородом, образуя сульфат:

2Me₂SO₃ + O₂  2Me₂SO₄.

В регенеративных циклических схемах образование сульфата яв- ляется нежелательным, и, как правило, ведет к усложнению процесса.

1. Аммиачные методы

соли:

Аммиак и SО₂ в водных растворах образуют среднюю и кислую

SO₂ + 2NH₃ + H₂O = (NH₄)₂SO₃; (NH₄)₂SO₃ + SO₂ + H₂O = 2NH₄HSO₃.

По мере накопления в растворе бисульфита аммония он может

быть регенерирован нагреванием под вакуумом, в результате чего вы- деляется сернистый ангидрид:

2NH₄HSO₃ = (NH₄)SO₃ + SO₂ + H₂O.

Образующийся раствор сульфита аммония может быть снова ис- пользован для поглощения SО₂.

Упругость паров SО₂ над растворами сульфит-бисульфита аммо- ния увеличивается с повышением температуры. Вследствие этого не- обходимая степень извлечения SО₂ может быть достигнута только по- сле охлаждения газов до температуры 30-35 ^оС.

Сульфит и бисульфит аммония в растворенном состоянии срав- нительно быстро окисляются до сульфата, который постепенно образу- ясь и накапливаясь в растворе, не участвует в процессе сорбции.

Установлена возможность ингибирования этих реакций галловой кислотой, таннином, пирогаллолом и другими восстановителями. Од- нако разработанные процессы до настоящего времени основываются на удалении сульфата аммония из цикла. В связи с этим в раствор до- бавляют количество аммиака, эквивалентное его количеству, затрачен- ному на образование сульфата. Кроме того, в растворе возможно раз- ложение сульфита и бисульфита аммония по реакции:

2NH₄HSO₃ + (NH₄)SO₃ = 2(NH₄)SO₄ + S + H₂O.

Выделившаяся элементарная сера реагирует с сульфитом аммо- ния, образуя тиосульфат:

(NH₄)SO₃ + S = (NH₄)S₂O₃.

Тиосульфат взаимодействует с бисульфитом аммония, образуя вдвое большее количество элементарной серы:

(NH₄)₂S₂O₃ + 2NH₄HSO₃ = 2(NH₄)SO₄ + 2S + H₂O.

Сера взаимодействует с сульфитом и, таким образом, скорость реакции разложения рабочего раствора увеличивается.

После достижения критической концентрации тиосульфата аммо- ния (около 0,2 моль/л) наступает автокаталитическое ускорение реак- ции, в результате чего весь раствор мгновенно разлагается на сульфат аммония и элементарную серу. В условиях температурного режима промышленных процессов реакции саморазложения протекают крайне медленно и обычно не входят в стадию автокатализа.

Для предотвращения лавинообразного увеличения скорости реак- ции разложения рабочего раствора часть его постоянно удаляют из цикла орошения, добавляя в цикл соответствующее количество аммиа- ка и воды с таким расчетом, чтобы концентрация тиосульфата аммония постоянно была ниже критической величины.