عمليات التخفيف من ثاني أكسيد الكبريت

تلقي هذه المقالة الضوء على عمليتي التخفيف من ثاني أكسيد الكبريت. عمليات التخفيف هي: 1. العمليات الجافة و 2. العمليات الرطبة.

عملية التخميد # 1. العمليات الجافة:

في هذه العمليات ، يتم معالجة غازات تحمل النفايات SO 2 التي تحتوي على مواد كيميائية في غياب المياه.

عملية الرصف الجاف - عملية الحجر الجيري / الدولوميت :

في هذه العملية يتم حقن حجر الليمون أو مسحوق الدولوميت في غرفة الاحتراق التي تتدفق فيها الجسيمات وتدفق غاز المداخن في الوقت الحالي. في درجة حرارة الفرن العالية تتحلل كربونات الكالسيوم والمغنيسيوم إلى أكسيد والذي بدوره يتفاعل مع ثاني أكسيد الكبريت الموجود في غاز المداخن لتشكيل كبريتات وكبريتات. يمكن التعبير عن ردود الفعل الشاملة

2 CaCO 3 + 2 SO 2 + ½O 2 CaSO 3 + CaSO 4 + 2 CO 2 … ..…………………… (5.1)

2 MgCO 3 + 2 SO 2 + ½O 2 -> MgSO 3 + MgSO 4 + 2 CO 2 ...................... (5.2)

يتم إزالة الكبريتات والكبريتات المنتجة مع CaO / MgO غير المتفاعل من الفرن ، ويتم التخلص منها. بسبب عدم كفاية التلامس بين CaO / MgO وغاز المداخن في معظم الحالات ، تكون كفاءة إزالة ثاني أكسيد الكبريت منخفضة على الرغم من حقيقة أن الكربونات تضاف إلى فائض كبير من النسبة المتكافئة.

بعض بيانات الأداء النموذجية هي:

عملية الدولوميت:

حجم الجسيمات الأمثل: 10-15 ميكرون

إضافة الدولوميت الأمثل: 2.5 مرة من كمية متكافئة.

بدون كفاءة:

70٪ مع 250 جزء في المليون SO 2

85٪ مع 130 جزء في المليون SO 2

عملية الحجر الجيري :

إضافة الحجر الجيري الأمثل: 10 ٪ من الفحم أطلقت

كفاءة إزالة: 40-80 ٪ مع 550-890 جزء في المليون SO 2

يمكن تحقيق كفاءة إزالة أعلى عند استخدام الحجر الجيري / الدولوميت في حريق الفحم المميع.

على الرغم من أن العملية الجافة القائمة على الحجر الجيري / الدولوميت أقل كفاءة من عملية الرطب الملاحي للجير / الحجر الجيري ، إلا أن لها المزايا التالية:

(1) يمكن معالجة غاز المداخن عند درجة حرارة مرتفعة ،

(2) لا توجد وحدة معالجة معقدة مطلوبة.

هذه العملية الجافة لها ميزة على عمليات الانتعاش الجاف حيث تعاني من فقدان مفرط للامتصاص بسبب الاستنزاف وارتفاع تكاليف الاستثمار بسبب تعقيدات وحدات التجديد.

عمليات الانتعاش الجاف:

أ. عملية أكسيد المعادن:

(ط) عملية أكسيد المنغنيز المنشط:

تم تطوير هذه العملية من قبل شركة ميتسوبيشي للصناعات الثقيلة. تتكون من الخطوات التالية:

الخطوة-I:

يتم جلب أكسيد المنجنيز المميت مع غاز المداخن الذي يحمل غاز ثاني أكسيد الكبريت في نفس الوقت الذي ينتج منه كبريتات المنغنيز.

Mn 2 O 3 + 2 SO 2 + ½ O 2 -> 2 MnSO 4 ....................................... (5.3)

خطوة ليرة لبنانية:

تتفاعل كبريتات المنغنيز المنتجة في وعاء منفصل مع الأمونيا المائية والهواء حيث يتم إنتاج كبريتات الأمونيوم وترسب أوكسيد المنغنيز.

2MnSO 4 + 4 NH 4 OH + ½ O 2 -> 2 (NH4) 2 SO 4 + Mn 2 O 3 + 2 H 2 O ...................................... (5.4)

خطوة سوء:

يتم تصفية الملاط الناتج. يتم تجفيف أكسيد المنغنيز وإعادة تدويره. يتركز محلول كبريتات الأمونيوم ويتم تسويق بلورات كبريتات الأمونيوم الناتجة.

قد تكون كفاءة إزالة SO 2 لهذه العملية حوالي 90 ٪.

(ثانيا) عملية أكسيد النحاس :

في هذه العملية ، تتفاعل حبيبات أكسيد النحاس المدعمة بالألومينا مع SO 2 و O 2 الموجودة في غاز المداخن لإنتاج CuSO 4 عند حوالي 400 درجة مئوية

في وقت لاحق يتم تخفيض CuSO4 مع الهيدروجين أو الميثان حوالي 400 درجة مئوية ، رد الفعل يجري

قد يؤدي استخدام الميثان إلى ترسب فحم الكوك وما يترتب عليه من انسداد في السرير.

في الخطوة التالية يتم أكسدة النحاس بالهواء ويتم وضع المفاعل على الخط.

يمكن تحويل ثاني أكسيد الكبريت المنتج إلى حامض الكبريتيك أو الكبريت العنصري.

بما أن العملية تعمل في دورة ، هناك حاجة إلى مفاعلين على الأقل.

تبدو العملية واعدة. ومع ذلك ، فإنه يتطلب مفاعلات باهظة الثمن وإمدادات كبيرة من غاز تخفيض (H 2 / CH 4 ).

(ثالثا) عملية Alkalized الألومينا:

يتم تنفيذ هذه العملية من خلال الاتصال بكريات أكسيد الصوديوم المصنوعة من الألومنيوم حاليًا والتي يبلغ قطرها حوالي 1.60 مم مع غاز المداخن (SO 2) عند حوالي 330 درجة مئوية والذي ينتج عنه تكوين كبريتات ألومينو - صوديوم.

ثم يتم تقليل كريات كبريتات الصوديوم ألومينو في عداد برج آخر حالياً مع H- ، و CO عند حوالي 650 درجة مئوية لتجديد أكسيد الصوديوم من الألمنيوم ولإنتاج H2 S. H 2 S ، وبالتالي يتم معالجة المنتج من أجل استعادة الكبريت.

قد يكون لهذه العملية كفاءة إزالة SO 2 بحوالي 90٪. ومع ذلك ، فإن المشكلة الرئيسية التي نواجهها في هذه العملية هي استنزاف الكريات التي تؤدي إلى خسارتها. هذه الخسارة تؤثر سلبا على اقتصاديات العملية. لم يتم العثور على التطبيق التجاري.

ب. عمليات الكربون المنشط:

(ط) عملية رينلوفت:

يتم تنفيذ هذه العملية على مرحلتين. في المرحلة الأولى ، يتم امتصاص غاز المداخن المحتوي على ثاني أكسيد الكبريت على سرير متحرك من جزيئات الكربون المنشط عند حوالي 150-200 درجة مئوية. يتم تشغيل الماص المضادة في الوقت الحالي. يتم إنتاج جسيمات الكربون المنشط المستخدمة في هذه العملية من خلال تفحيم الخثارة من الخث أو مادة مشابهة. يكمن المفتاح إلى الإمكانات الاقتصادية لهذه العملية في توافر ماصة منخفضة التكلفة.

خلال عملية الامتزاز ، يحدث التفاعل التالي على سطح المادة الممتزة:

في المرحلة الثانية يتم التعامل مع جزيئات الكربون المحملة بحمض الكبريتيك الخارج من adsorber لاستعادة H2 SO 4 على هذا النحو أو SO 2 . يتم إعادة تدوير جسيمات الكربون المتجددة مرة أخرى إلى adsorber.

هناك نوعان من العمليات البديلة لاسترداد مركبات تحمل الكبريت من جسيمات الكربون المحملة:

(أ) اغسل جسيمات الكربون بالماء. هذه النتائج في إنتاج محلول حامض الكبريتيك المخفف. يتم تجفيف جزيئات الكربون الرطب وإعادة تدويرها مرة أخرى. والعيب في هذه العملية هو الصعوبات التي تواجه في تخزين ونقل وتسويق محلول حامض الكبريتيك المخفف.

(ب) تسخين جسيمات الكربون المحملة بحمض الكبريتيك إلى حوالي 380-450 درجة مئوية. عند تسخين SO 2 ، يتم إنتاج CO 2 و CO و H 2 O ويتم إعادة تنشيط جسيمات الكربون. يحتوي الغاز المنتج على حوالي 10- 15٪ من ثاني أكسيد الكبريت الذي يمكن استخدامه لإنتاج حمض الكبريتيك. يتم إعادة تدوير جزيئات الكربون المعاد تدويرها إلى adsorber.

تبلغ كفاءة إزالة عملية رينلوفت حوالي 90٪.

(2) عملية ويستفاكو :

تستخدم عملية ويستفاكو جزيئات الكربون المنشط في سرير متحرك. المنتج الوسيط الذي يتكون خلال العملية هو حامض الكبريتيك ولكن في النهاية يتم استرداد الكبريت كبريت كبري.

يتم تنفيذ العملية من خلال الخطوات التالية.

الخطوة-I:

يتحد SO 2 و O 2 والرطوبة الموجودة في غاز المداخن على جزيئات الكربون المنشط لإنتاج حمض الكبريتيك.

خطوة ليرة لبنانية:

يتفاعل حمض الكبريتيك الممتز مع H، S لإنتاج الكبريت الأولي على سطح جسيمات الكربون.

خطوة سوء:

يتم تسخين جسيمات الكربون التي تحتوي على جسيمات كبريتية أولية لإنتاج بخار الكبريت ، والذي يتم تكثيفه وجمعه ككبريت منصهر.

الخطوة-IV:

يتم تحويل الكبريت المتبقي على جزيئات الكربون إلى H2S عن طريق التفاعل مع الهيدروجين (H 2 ) وبالتالي تنشيط جزيئات الكربون. يستخدم H2S S في الخطوة الثانية ويتم إعادة استخدام جسيمات الكربون. تم تشغيل هذه العملية على نطاق تجريبي. كفاءة إزالة SO 2 المبلغة هي 90٪. وقد تم الادعاء بأنه يمكن تحقيق كفاءة إزالة بنسبة 99٪ باستخدام طبقة كربونية أعمق.

عيوب هذه العملية هي:

(1) حجم الوعاء المطلوب لسد جسيمات الكربون كبير ويكون انخفاض الضغط عبر السرير مرتفعًا ؛

(2) كمية الهيدروجين اللازمة لإزالة الكبريت المتبقي (الخطوة الرابعة) أعلى بكثير من الكمية المتكافئة.

عملية كربونات المنصهر:

تعمل Atomics International Molten Carbonate Process على صهر سهل الانصهار يحتوي على 32٪ Li 2 CO 3 و 33٪ Na 2 CO 3 و 35٪ K 2 CO 3 بالوزن لامتصاص SO 2 من الغاز الضائع عند حوالي 450 درجة مئوية. وقد وجد أن كفاءة إزالة ثاني أكسيد الكبريت لهذه العملية تبلغ حوالي 99٪ من غاز مؤثر يحتوي على 0.1 إلى 3٪ من ثاني أكسيد الكبريت.

يمكن التعبير عن ردود الفعل كما يلي:

SO 2 + M 2 CO 3 --–> M 2 SO 3 + CO 2 ......................... (5.11)

SO 2 + ½ O، + M 2 CO 3 —–> M 2 SO 4 + CO 2 .................. (5.12)

ثم يتم تقليل الصهر المحمل بمزيج من H ، و CO حيث يتم إنتاج تيار غاز يحتوي على H 2 S ، CO ، و H 2 O مع كربونات متجددة. تتم عملية التجديد عند حوالي 525 درجة مئوية. عملية بديلة هي تقليل الكبريت - سلفات الكبريت إلى ذوبان الكبريت مع الكربون والهواء عند 750 درجة مئوية. ويتفاعل ذوبان كبريتيد الكبريتيد كذلك مع البخار وثاني أكسيد الكربون عند حوالي 450 درجة مئوية مما يؤدي إلى تكوين ذوبان H2S وكربونات.

يمكن استخدام H2S إما لإنتاج حمض الكبريتيك أو لإنتاج الكبريت العنصري. وعلى الرغم من أنه لم يتم بعد تشغيل وحدة متكاملة متكاملة تستخدم هذه العملية ، إلا أن العملية تكتسي أهمية بسبب التقنية الفريدة التي تنطوي عليها. يمكن استخدام هذه العملية لاسترداد الكبريت من غاز المكدس الخالي من الغبار.

عملية التخميد # 2. العمليات الرطبة:

تتم هذه العمليات عن طريق تنقية غازات SO 2 التي تحمل النفايات إما بملاط مائي أو بمحلول مائي.

عمليات التخلص من الرطب:

العمليات القائمة على الجير / الحجر الجيري:

(1) العمليات التقليدية:

في هذه العملية يتم تنظيف تيار غاز المداخن المحرَّر من المادة الجسيمية مع تعليق مائي للجير المطفأ / الحجر الجيري بنسبة 5-10٪ من حيث الوزن. SO 2 ، كفاءة إزالة هذه العملية هي حوالي 80 إلى 95 ٪.

على الرغم من أن الحجر الجيري أرخص بكثير من الجير ، إلا أنه يفضل استخدام بعض أنواع الجير بسبب تفاعله العالي. يتم إعادة تسخين الغاز المنقى قبل تصريفه فى الغلاف الجوى من خلال كومة.

يتم تغذية التعليق المستنفد من قاع الغسيل إلى خزان إعادة تدوير حيث يتم تغذية جزء منه إلى جهاز الغسيل بماء التركيب ومسحوق الليمون / الحجر الجيري المضاف حديثًا. يتم تصريف الجزء المتبقي في بركة الاستيطان. يتم التخلص من الحمأة المستقرة من البركة ويتم إعادة تدوير السائل الطافي إلى جهاز الغسيل جنبا إلى جنب مع تعليق مائي. في جهاز الغسيل أساسا يتم إنتاج ثنائي كبريتات ثنائي سلفات. هذه الخضوع مزيد من ردود الفعل في خزان إعادة تدوير / تأخير.

التفاعلات التي تحدث في جهاز الغسيل هي:

2CaCO 3 + 4 SO 2 + O 2 + 2 H 2 O -> Ca (HSO 3 ) 2 + Ca (HSO 4 ) 2 + 2 CO 2 ... (5.13)

2 Ca (OH) 2 + 4 SO 2 + O 2 -> Ca (HSO 3 ) 2 + Ca (HSO 4 ) 2 …………… (5.14)

في خزان إعادة التدوير / التأخير يمكن تلخيص التفاعلات التي تحدث على النحو التالي:

CaCO 3 + Ca (HSO 3 ) 2 -> 2 Ca SO 3 + H 2 O + CO 2 ………… .. (5.15)

CaCO 3 + Ca (HSO 4 ) 2 -> 2 Ca SO 4 + H 2 O + CO 2 ………… .. (5.16)

Ca (OH) 2 + Ca (HSO 3 ) 2 -> 2 Ca SO 3 + 2H 2 O …………… (5.17)

Ca (OH) 2 + Ca (HSO4) 2 -> 2 Ca SO 4 + 2 H 2 O …………… (5.18)

الحجارة الكلسية الصف الكيميائية التي تحتوي على 95 ٪ أو أكثر من CaCO 3 هي الأكثر ملاءمة لهذه العملية. الدولوميت الخاملة نسبيا ليست مناسبة لهذه العملية. بالنسبة للعملية القائمة على الحجر الجيري ، يجب أن تتجاوز نسبة الكتل L / G 65 ، ولكن بالنسبة لعملية Lime-based ، وجد أن نسبة L / G الكتلية حوالي 35 كافية. بالنسبة لإزالة الجير لنسبة ثاني أكسيد الكبريت المطلوبة ، تكون النسبة حوالي 1.05-1.15 ضعفًا من النسبة المتكافئة بسبب ارتفاع تفاعلها بينما تكون النسبة المطلوبة للحجر الجيري حوالي 1.25 إلى 1.6.

الحجر الجيري أرخص مقارنة بالجير ، ولكن حجم جهاز الغسيل القائم على الحجر الجيري سيكون أكبر من جهاز الغسيل القائم على الجير بسبب ارتفاع نسبة L / G للأول. بالنسبة لتركيب كبير ، ستكون عملية الحجر الجيري اقتصادية ، بينما بالنسبة لعملية التركيب الصغيرة ، ستكون عملية الجير أكثر اقتصادية

إن تشغيل جهاز غسيل عند درجة حموضة منخفضة (درجة حموضة لا تقل عن 5) يعزز تكوين قشور كبريتات الكالسيوم الصلبة (في أجهزة الغسيل وأنظمة إعادة الدوران) ، في حين أن العملية عند الرقم الهيدروجيني الأعلى (درجة الحموضة المؤثرة التي تتجاوز 8) تعزز تكوين جزيئات كبريتات الكالسيوم الناعمة .

إن الرقم الهيدروجيني الأمثل لنظام الحجر الجيري يتراوح بين 5.8 و 6. بالنسبة لنظام الحمض الجيري ، يكون الأس الهيدروجيني الحمضي أكثر ملاءمة. يتسبب التفاعل بين الجير وثاني أكسيد الكربون في غاز المداخن في ترسيب الكالسيوم CaCO 3 فوق الرقم الهيدروجيني 6.7 ، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك الجير. ومن ثم ، ينبغي عدم السماح بأن يتعدى الرقم الهيدروجيني لنظام الجير 6.7.

مدة الإقامة في خزان إعادة تدوير حوالي 10 دقائق لنظام الحجر الجيري ونفس الشيء هو حوالي 5 دقائق لنظام الجير.

وترد في الجدول 5.1 تراكيب الحمأة التقريبية لنظام الحجر الجيري وتركيبات نظام الجير.

(ii) Chiyoda Thoroughbred 121 Process :

يستخدم الحجر الجيري الملاط كما ماص في هذه العملية. ومع ذلك ، فإنه يختلف عن عملية الحجر الجيري التقليدية في ثلاثة جوانب ، وهي (1) درجة الحموضة ماصة. (2) تصميم المفاعل و (3) إدخال الهواء في الجزء السفلي من المفاعل. يستخدم الهواء لأكسدة SO 2 ، إلى SO 3 .

الرقم الهيدروجيني المحتفظ به في هذه العملية هو حوالي 4 إلى 5 ؛ ونتيجة لذلك يتأكسد الكبريت المتشكل إلى كبريتات. تتم العملية في مفاعل فردي خاص يسمى المفاعل الفقاعي النفاث. بما أن العملية تنتج الجبس كمنتج نهائي ، فلا حاجة لإعادة تدوير السوائل.

تم الإبلاغ عن التشغيل السلس الخالي من السوائل وفعالية إزالة ثاني أكسيد الكبريت في نطاق 97-99٪ مع تركيز غاز ثاني أكسيد الكبريت الذي يتراوح بين 1000-2000 جزء في المليون. وقد لوحظ استخدام عالي من الحجر الجيري ومحتوى جبسي عالي من الرواسب.

يمكن تلخيص رد الفعل الكلي على النحو التالي:

CaCO 3 + SO 2 + 1/2 O 2 + 2 H 2 O -> Ca SO 4 . 2H 2 O + CO 2 ………… .. (5.19)

(ثالثا) عملية القلوية المزدوجة :

في هذه العملية يتم معالجة غاز المداخن بمحلول من كبريتات الصوديوم ، والذي يمتص SO2 ،

يمكن التعبير عن رد الفعل الرئيسي على النحو التالي:

Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O -> 2 Na H SO 3 ………… .. (5.20)

قد تكون المواد الكيميائية الأخرى الموجودة في المحلول المستهلك هي كبريتات الصوديوم وكبريتات الصوديوم وكربونات الصوديوم. يتم إعادة تدوير جزء من الخمور المستهلكة إلى الممتص. الجزء الآخر يعالج بمسحوق الجير أو الحجر الجيري.

منتجات التفاعل هي كبريتات الكالسيوم غير القابلة للذوبان والكبريتات ، كبريتات الصوديوم القابلة للذوبان (وهيدروكسيد). يتم ترسيخ الراسب في المستوطن. يتم ترشيح الحمأة ويتم غسل الكعكة. يتم إرجاع الخمور الصافية من عمليات الترسيب والترشيح مع كربونات الصوديوم إلى جهاز الامتصاص.

وقد أوضحت دراستان مستقلتان للتكاليف أن تكلفة تركيب وتشغيل نظام قلوي مزدوج أقل من تكلفة نظام تنقية الملاط من الحجر الجيري لمعالجة غاز المداخن عالي النقاوة عالي الكبريت.

(4) عملية حمض تمييع:

هذه العملية هي بديل لعملية القلوي المزدوج. في هذه العملية يتم امتصاص SO 2 في محلول حمض الكبريتيك المخفف (2-3٪ H 2 SO 4 ) مع الحديد كمحفز.

ردود الفعل التي تحدث هي:

2 SO 2 + O 2 + 2 H 2 O -> 2 H 2 SO 4 ...................... (5.21)

2 Fe SO 4 + SO 2 + O 2 -> Fe 2 (SO 4 ) 3 ………… .. (5.22)

Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + 2 H 2 O -> 2 Fe SO 4 + 2 H 2 SO 4 .................... (5.23)

ويتفاعل حمض الكبريتيك الناتج مع الحجر الجيري لترسيب الجبس.

وقد تم الإبلاغ عن كفاءة إزالة ثاني أكسيد SO من هذه العملية لتكون حوالي 90 ٪.

عملية القلوية المعادن القائمة :

هذا هو أيضا عملية رمي بعيدا والتي لا تستخدم الجير أو الحجر الجيري بشكل مباشر أو غير مباشر. إنها مناسبة لمعالجة تيار غازات المداخن الصغير نسبيا المحتوي على SO 2 . القلويات المستخدمة في الغسل هي هيدروكسيد الصوديوم أو كربونات.

في هذه العملية ، يتم تبريد تيار غاز المداخن أولاً عبر تمريره عبر جهاز تنظيف فنتوري. بعد ذلك ، يتم تنظيف الغاز المُنظف والمبرّد بمحلول قلوي في عمود درج غربال منفرد. وأخيرًا ، يتم إعادة تسخين الغاز المعالج عن طريق إضافة هواء ساخن وتصريفه في الغلاف الجوي من خلال كومة.

يتم تغذية مغسلة الفنتوري بمحلول معاد تدويره في حين يتم تغذية عمود غربال بمحلول قلوي جديد.

ميزة هذه العملية هي التكلفة الرأسمالية المنخفضة. ومع ذلك ، فإن تكلفة التشغيل الإجمالية بسبب التكلفة الكيميائية وتكلفة التخلص من الخمور المستهلكة تفوق تكلفة رأس المال المنخفضة. تبلغ كفاءة إزالة ثاني أكسيد الكبريت المذكورة في هذه العملية حوالي 85٪

عمليات استعادة الرطب:

أ. عمليات أكسيد / هيدروكسيد المعادن:

(1) عملية أكسيد المغنيسيوم :

يتم تنفيذ هذه العملية في ثلاث خطوات.

الخطوة-I:

في الخطوة الأولى ، يتم تنظيف تيار غاز يتحمل سلفًا ثاني أكسيد الكبريت يتم تنظيفه مسبقًا مع تعليق مغنيسيا مائي.

ردود الفعل الناتجة هي:

MgO + 2 SO 2 + H 2 O ——> Mg (HSO 3 ) 2 ……………… (5.24)

Mg (HSO 3 ) 2 + MgO ——> 2 Mg SO 3 + H 2 O ............ (5.25)

2 Mg SO 3 + O 2 ——> 2 Mg SO 4 ...................... (5.26)

خطوة ليرة لبنانية:

في هذه الخطوة ، يتم إعادة تدوير جزء من سولفريت كبريتات المغنيسيوم المغنيسيوم إلى جانب المغنيسيا غير المتفاعل إلى جهاز الغسيل الممزوج بماكياج المغنيسيا والماء. يتم ترشيح الجزء الآخر من الملاط ويتم تجفيف الكعكة.

Step-Ill :

في الخطوة الثالثة يتم خلط الكعكة المجففة مع فحم الكوك وتكلس في فرن عند حوالي 850-900 درجة مئوية.

خلال التكليس تحدث التفاعلات التالية:

Mg (HSO 3 ) 2 ——> MgO + 2 SO 2 + H 2 O …………… (5.27)

Mg SO 3 ——> MgO + SO 2 ………… .. (5.28)

Mg SO 4 + C + ½ O 2 ——> MgO + SO 2 + CO 2 .................. (5.29)

يتم إعادة تدوير MgO المجدد إلى جهاز الغسيل ويتم استخدام ثاني أكسيد الكبريت المنتج لإنتاج حمض الكبريتيك.

وقد تم الإبلاغ عن كفاءة إزالة ثاني أكسيد الكبريت في وحدة P1's Craumby Unit 1 لتكون 96-98 ٪.

(ii) عملية Mitsubishi Manganese Oxy-hydroxide :

تتم هذه العملية عن طريق تنقية غاز النفايات الذي تم تنظيفه مسبقًا المحتوي على ثاني أكسيد الكبريت مع ملاط ​​أوكسي هيدروكسيد المنجنيز بنسبة 3٪ حيث يتم إنتاج كبريتات المنغنيز والكبريتات كما هو موضح أدناه.

Mn (OH) 2 + SO 2 ——> MnSO 3 + H 2 O ………… .. (5.30)

Mn (OH) 2 + SO 2 + ½ O 2 ——> MnSO 4 + H 2 O .................. (5.31)

ويتفاعل الملاط الموجود من منفذ الغسيل مع الأمونيا والأكسجين مما يؤدي إلى تكوين محلول كبريتات الأمونيوم وجسيمات Mn (OH) 2 المجددة. يتم ترشيح التعليق لفصل Mn (OH) 2 ، والذي يتم إعادة تدويره إلى جهاز التنظيف. يتركز محلول كبريتات الأمونيوم في بلورة (NH 4 ) 2 SO 4 ، التي يتم تسويقها.

Mn SO 3 + 2 NH 4 OH + ½ O 2 ——> Mn (OH) 2 + (NH 4 ) 2 SO 4 (5.32)

Mn SO 4 + 2 NH 4 OH ——> Mn (OH) 2 + (NH 4 ) 2 SO 4 (5.33)

قد تكون كفاءة إزالة SO 2 لهذه العملية حوالي 97 ٪.

B. الكربون المنشط (Lurgi Sulphacid) العملية :

تتم عملية Lurgi Sulphacid عن طريق تمرير غاز عادم يحتوي على حوالي O.1 إلى 1.5٪ SO 2 من خلال سرير من الكربون المنشط. يحفز قاع الكربون أكسدة SO 2 إلى SO 3 ، التي تتفاعل مع الماء الذي يرش على السرير.

يتم إنتاج محلول حامض الكبريتيك المخفف بتركيز 10-15٪ H 2 SO 4 . يتركز الحمض المخفف على حوالي 60-70٪ من خلال الاستفادة من حرارة الغاز القادم (190-210 درجة مئوية) وبالتالي تبريد الغاز إلى 40-50 درجة مئوية قبل دخوله إلى طبقة الكربون. يتم تسخين الغاز الصادر من قاع الكربون قبل التخلص منه.

تبلغ كفاءة إزالة SO 2 لهذه العملية حوالي 95٪.

عملية سيترات:

تعتمد هذه العملية على حقيقة أن ذوبان ثاني أكسيد الكبريت في الماء منخفض ولكنه يزداد بشكل كبير عندما يتم تخزين الماء مع سيترات الصوديوم. التفاعل الأساسي الذي يحدث أثناء العملية هو:

SO 2 + H 2 O ——> H 2 SO 3 …………… .. (5.34)

أثناء امتصاص ثاني أكسيد الكبريت في محلول السيترات المخزن قد يتأكسد بعض ثاني أكسيد الكبريت إلى SO 3 والذي بدوره يتم تحويله إلى H 2 SO 4 . لقمع تفاعل الأكسدة يتم إضافة thiosulphate إلى حل الغسل. ثم يتفاعل محلول حامض الكبريت (H 2 SO 3 ) مع H2S ، مما ينتج عنه تكوين الكبريت العنصري. يتم فصل الكبريت العنصري عن المحلول عن طريق الطفو. يتم إعادة تدوير الحل إلى جهاز التنظيف.

تم تطوير هذه العملية من قبل مركز أبحاث علوم بحيرة سولت ليك التابع لمكتب الولايات المتحدة للمناجم لاسترجاع ثاني أكسيد الكبريت من غازات الصهر. في وقت لاحق أجريت تجارب تجريبية على نطاق النبات على غاز المداخن التي تعمل بالفحم. تم العثور على نتائج التجارب على كل من غاز الصهر وغاز المكدس لتكون واعدة. تم الإبلاغ عن كفاءة إزالة الكبريت لتكون 95-97 ٪.

دال. Sulphidine عملية :

تستخدم عملية الكبريتيد خليط من الكسيلين والماء بنسبة تقارب 1: 1 كسوائل للتنقية. الزيليدين والماء غير قابل للامتزاج ولكن عندما يتفاعل بعض ثاني أكسيد الكبريت مع الكسيلين يصبح النظام غير قابل للامتزاج.

يتم تنفيذ العملية في مجموعة من اثنين من الماصات التي تعمل في الوقت الحالي في سلسلة. يتم إدخال غاز ثاني أكسيد الكربون الخالي من الغبار في الجزء السفلي من جهاز الامتصاص الأول الذي يتم فيه تغذية تيار السائل الذي يغادر جهاز الامتصاص الثاني. يتم إدخال الغاز الذي يغادر أول ماص في الجزء السفلي من جهاز الامتصاص الثاني ، والذي يتم غسله بمزيج xylidine-water المسترد.

يتم تنقية الغاز المغرّب الذي يترك الماصّ الثاني بعد ذلك باستخدام حمض الكبريتيك المخفف لاستعادة بخار الزيليدين قبل تنفيس الغاز المعالج أخيرًا. يتم تجريد الخمر الذي يغادر أول ماص حراريًا بشكل غير مباشر لاسترداد ثاني أكسيد الكبريت. يتم تمرير الغاز من متجرد يحتوي على xylidine وبخار الماء إلى جانب SO 2 من خلال مكثف برودة لتكثيف xylidine والماء. يتم تنقية الغاز (ثاني أكسيد الكبريت بالدرجة الثانية ) بعد ذلك لاستعادة المزيد من بخار الأكسيلدين.

يتم تبريد تيار السائل الخارج من المضرب الحراري ويخلط مع:

(1) السائل من برودة-المكثف ،

(2) السائل من عمود غسل الماء ، و

(3) السائل من جهاز غسيل حمض الكبريتيك المخفف.

يتم التخلص من جزء من الطبقة المائية في هذا المزيج حتى يكون هناك خليط من ماء زايلدين - ماء بنسبة 1: 1 في التيار المتبقي. يتم تغذية هذا التيار مرة أخرى في امتصاص الثاني كما ماصة. من وقت لآخر يتم إضافة محلول رماد الصودا المائي إلى تيار إعادة التدوير بحيث يتم تحويل كبريتات الزايليدين الموجودة في التيار إلى كسيليدين. هذه العملية ليست اقتصادية عندما يكون محتوى ثاني أكسيد الكبريت من غاز النفايات منخفضًا بسبب فقد الزيليدين.

هاء - ثنائي ميثيل الأنيلين (ASARCO) :

تعتبر عملية ARCO أفضل من عملية Sulphidine بمعنى أنها يمكن أن تعالج غاز النفايات المحتوي على SO 2 بنسبة 3.5٪ أو أكثر.

يتم أولاً تنظيف غاز النفايات المحتوي على SO 2 باستخدام ثنائي ميثيل الأنيلين ثم باستخدام محلول رماد الصودا لإزالة آثار غاز ثاني أكسيد الكبريت من الغاز المعالج. وأخيراً ، يتم تنقية غاز العادم باستخدام حمض الكبريتيك المخفف لإزالة ثنائي ميثيل الأنيلين قبل تنظيفه من خلال كومة.

يتم تجريد أيون ثنائي ميثيل الأنيلين الغني بالبخار من أجل استرجاع ثاني أكسيد الكبريت. يتم تنقية خليط بخار SO2 الناتج باستخدام حامض الكبريتيك للحصول على SO 2 جاف. يمكن أن يتم استرجاع ثاني أكسيد الكبريت المستعاد أو تحويله إلى حمض الكبريتيك. تم الإبلاغ عن 99٪ من حالات الشفاء 2 SO. يتم إعادة تدوير ثنائي ميثيل الأنيلين إلى جهاز التنظيف. مزايا هذه العملية على عملية Sulphidine هي خسارة منخفضة الكاشف ، وانخفاض استهلاك البخار ومتطلبات العمل أقل.

عملية الأمونيا (COMINCO) :

يتم تنفيذ هذه العملية على مرحلتين. في المرحلة الأولى ، يتم إزالة ثاني أكسيد الكبريت من الغازات المنبعثة من محطات التحميص عن طريق تنقية محلول الأمونيا المائي حيث يتم إنتاج ثنائي أمفيت كبريتات الأمونيوم:

NH 4 OH + SO 2 ——> NH 4 (HSO 3 ) .................. (5.35)

في المرحلة الثانية يتم معالجة محلول ثنائي كبريت باستخدام حامض الكبريتيك. يتم إخراج الخليط الناتج من الهواء. يحتوي محلول الهواء المعزول على كبريتات الأمونيوم بينما يحتوي تيار الغاز على ثاني أكسيد الكبريت والهواء والرطوبة.

2NH 4 (HSO3) + H 2 SO 4 ——> (NH 4 ) 2 SO 4 + 2 H 2 SO 3 ………… .. (5.36)

(NH 4 ) 2 SO 4 + 2H 2 SO 3 + air ——> (NH 4 ) 2 SO 4 + 2 SO 2 + 2 H 2 O + air ………… .. (5.37)

يتركز محلول كبريتات الأمونيوم لإنتاج بلورات كبريتات الأمونيوم. يستخدم خليط غاز ثاني أكسيد الكبريت بعد التجفيف لإنتاج حمض الكبريتيك.

لوحظ أن كفاءة إزالة ثاني أكسيد الكبريت تختلف من 85 إلى 97٪.

العوامل الرئيسية التي تعتمد عليها كفاءة الإزالة هي:

(ط) ارتفاع السرير المعبأ ،

(ثانيا) درجة حرارة التشغيل ، و

(3) نسبة السوائل إلى الغاز (L / G) في الامتصاص.

G. الصوديوم كبريت (ويلمان الرب) العملية :

في الأصل كانت هذه العملية مبنية على دورة كبريتات البوتاسيوم ثنائي السلفيت. ومع ذلك ، يتم حاليا استخدام أملاح الصوديوم أقل تكلفة. في هذه العملية ، يتم تنظيف تيار الغاز الضائع المحتوي على ثاني أكسيد الكبريت بمحلول سلفيت الصوديوم ، والذي ينتج عنه تكوين ثنائي كبريتات الصوديوم. يمكن تلخيص رد الفعل كما

Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O——> 2 NaHSO 3 …………… (5.38)

يتركز محلول ثنائي الكبريت المتشكل في مبخر دوران قسري تحت التفريغ. يتم بعد ذلك إخضاع المحلول المركّز للتعرية بالبخار عند درجة حرارة أعلى ، مما يؤدي إلى تحلل ثنائي كبريتات الكبريت إلى كبريتات. ينتج سلفيت الصوديوم بالتالي بلورة من المحلول. يمكن التعبير عن التفاعل على النحو التالي:

2 NaHSO 3 ——> Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O ……… .. (5.39)

يتم فصل بلورات Na 2 SO 3 وحلها ويتم إرجاع المحلول إلى الماص. يتم تجفيف غاز الرطب SO 2 وتغذيته إلى مصنع حامض الكبريتيك.

وقد لوحظ متوسط ​​كفاءة إزالة SO ، إلى حوالي 91 ٪.

H. هيدروكسيد الصوديوم عملية :

ينتج عن تنقية غاز المداخن المحتوي على SO 2 بمحلول هيدروكسيد الصوديوم تكوين ثنائي كبريتات وكبريت.

2 Na OH + CO 2 ——> Na 2 CO 3 + H 2 O .................... (5.40)

Na 2 CO3 + SO 2 ——> Na 2 SO 3 + CO 2 …………… .. (5.41)

Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O ——> 2Na (HSO 3 ) .................... (5.42)

Na OH + SO 2 ——> NaH SO 3 …………… .. (5.43)

بعد ذلك يتم معالجة محلول سلفيت ثنائي الصوديوم (كبريتات الصوديوم) مع غبار أكسيد الزنك (ZnO) حيث يتم ترسيب ZnSO 3 ويتم تجديد محلول NaOH. يتم إعادة تدوير محلول هيدروكسيد الصوديوم إلى الماص.

يتم تحميص الزنك المترسب بعد التجفيف.

Zn SO 3 ——> ZnO + SO 2 …………… .. (5.44)

يتم إعادة استخدام ZnO ويتم تغذية ثاني أكسيد الكبريت إلى مصنع حامض الكبريتيك.

I. العملية البيولوجية :

وقد تم تطوير هذه العملية بشكل مشترك بواسطة نظام Monsanto Enviro-Chem و UOP لمعالجة غاز العادم FCC المحتوي على N 2 و O 2 و H 2 O و CO 2 و CO و SO x و NO x مع بعض جزيئات الغبار المحفز. كان نطاق تركيز SOx 250-2300 جزء في المليون ، وبنقص أكسيد النيتروجين حوالي 200 جزء في المليون في الغاز.

تتكون العملية من تنقية غاز العادم في جهاز غسيل رطب نفاث مع محلول NaHCO 3 . رد الفعل الرئيسي الذي يحدث أثناء الغسل هو

Na HCO 3 + SO 2 —–> Na HSO 3 + CO 2 …………… .. (5.45)

قد يتأكسد بعض ثنائي كبريتات الصوديوم إلى Na 2 SO 4 بسبب وجود الأكسجين في الغاز المعالج. ينفصل خليط الغازات السائلة المحتوية على بعض الجسيمات الصلبة إلى تيارين في وعاء مجاور. يخرج الغاز من أعلى الوعاء ويتدفق السائل إلى حوض. يتم تدوير السائل من الحوض بعد الترشيح بشكل أساسي إلى جهاز التنظيف بينما يتم تغذية جزء إلى مفاعل حيوي لا هوائي

في المفاعل الحيوي ، يتم تقليل الكبريت والكبريت إلى إما ثنائي كبريتيد الصوديوم مع عرض محدود لعامل اختزال مناسب أو إلى H2S عند استخدام كمية أكبر من عامل الاختزال. قد يكون العامل المختزل عبارة عن غاز هيدروجين منخفض النقاء أو إيثانول أو ميثانول. يمكن استخدام الإيثانول أو الميثانول كمصدر للكربون بالنسبة للكائنات الحية الدقيقة.

في المفاعل اللاهوائي ، التفاعلات الجارية هي:

(I) مع كمية محدودة من عامل الاختزال -

NaHSO 3 + 3 H 2 —–> NaHS + 3 H 2 O …………… .. (5.46)

Na 2 SO 4 + 4 H 2 + CO 2 —–> NaHS + NaHCO 3 + 3 H 2 O …………… .. (5.47)

(II) مع أكبر مورد من عامل اختزال:

NaHSO 3 + 3 H 2 + CO 2 —–> NaHCO 3 + H 2 S + 2 H 2 O …………… .. (5.48)

Na 2 SO 4 + 4 H 2 + 2 CO 2 —–> 2 Na HCO 3 + H 2 S + 2 H 2 O ................. (5.49)

عندما يتم إنتاج H 2 S الممزوج مع CO 2 ، يتم توجيه الغاز إلى ماص الأمينات أو أي وحدة أخرى لاسترداد الكبريت. يتم إعادة تدوير السائل المحتوي على NaHCO 3 من مخرج المفاعل اللاهوائي إلى الماص.

ومع ذلك ، إذا كان NaHS موجودًا في تدفق المفاعل اللاهوائي ، يتم تغذيته إلى مفاعل هوائي لتجديد NaHCO 3 وإنتاج الكبريت العنصري وفقًا للتفاعل:

NaHS + ½ O 2 + CO 2 —–> NaHCO 3 + S …………… .. (5.50)

يتم ترشيح الملاط الذي يحتوي على الكبريت الأولي ويتم إعادة تدوير المرشح المحتوي على Na HCO 3 إلى جهاز التنظيف.

قد تصل كفاءة إزالة الكبريت الكلية للعملية بأكملها إلى 98٪.