Очистка газов от серы, обессеривание отходящих дымовых выбросов, методы и оборудование для десульфуризации и сероочистки промышленных эмиссий

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, а также методы, аппараты и системы для выполнения процедур обессеривания (десульфуризации) дымовых и иных промышленных выбросов.

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 других 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.

Самородные кристаллы элементарной серы. В таком состоянии она не представляет опасности

Особенно стоит выделить способность серы вступать в связь с кислородом, водородом, галогенами, металлами, (в том числе, щелочными и щелочноземельными), которые повсеместно используются в производственных процессах. На основе последних изготавливаются эффективные абсорбенты для производственной дымоочистки.

Серные отложения на грунте (в результате выхода природного сероводорода на поверхность)

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.

Высокоэффективный скруббер с кипящим слоем для обезвреживания отходящих выбросов, сделано на нашем заводе

Основными объектами, в разрезе очистки газов от серы, являются:

• Диоксид серы (он же сернистый газ или двуокись) – 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, способное к детонации в широких пределах концентраций в воздухе;
• Тиолы (устаревающее название «меркаптаны») – 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.

Результат воздействия кислотных дождей на флору. Крайне негативно такие осадки сказываются и на Человеке, животных, птицах, рыбах

Международный, устоявшийся в технических публикациях термин «DeSO_X», (наряду с «DeNO_X»), также подразумевает нейтрализацию именно SO₂, а объясняется это свойствами двух других серооксидов. Рассмотрим их в таблице.

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, называются абсорберами и скрубберами.

• Абсорберы, по большей части, представляют химический тип оборудования и показывают высокую эффективность в нейтрализации изолированных от механических частиц поллютантов (SO₂, SO₃, H₂S, CH₃SH, C₂H₅SH, CS₂ и т. д);
• Скрубберы относятся к пылегазоуловителям и наиболее рациональны в очистке комплексных пылегазовых или пыледымовых сред, (в том числе, содержащих горячие, химически активные пыли, газы или аэрозоли).

Колонный абсорбер производства НПО "Центр ШВ"

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 влияет на эффективность и рациональность применения аппаратов в тех или иных производственных условиях. Кликайте по ссылкам для перехода на советующие оборудованию страницы нашего сайта.

1. Полые ротационные скрубберы – водяные пылеуловители, способные, при заправке активного абсорбента, осуществлять очистку газов от дымовых / сернистых компонентов невысоких концентраций;
2. Скрубберы Вентури – скоростные инжекторные пылегазоуловители, рассчитанные на широкий спектр газообразных, твердодисперсных и аэрозольных загрязнителей, в том числе, обладающих склонностью к цементации и слипанию;
3. Пенные абсорберы – агрегаты показывают высочайший КПД обессеривания дымовых выбросов и захвата мягких зольных включений, особенно в энергетическом, металлургическом и нефтехимическом секторах;
4. Скрубберы с кипящим слоем – тяжелонагружаемые аппараты для фильтрации комплексных пылегазодымовых сред высоких объемов, обильно загрязненных твердой фракцией;
5. Насадочные абсорберы со стационарной насадкой – химические фильтры для тонкой очистки газовых или аэрозольных сред экстремальной химической реактивности и токсикологической опасности.

Промышленный насадочный скруббер для десульфирования производственных эмиссий, сделано в НПО "Центр ШВ"

Примеры химических реакций нейтрализации серосодержащих веществ в абсорберах и скрубберах

Очистка газов от серы в скрубберах и абсорберах 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 силу высокой реактивности, сернистый газ реагирует и с водой:

• 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.

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 большую рациональность способны демонстрировать и другие реакционные растворы.

Адсорбционный способ десульфуризации выбросов

Другим методом промышленного обессеривания газовых и микроаэрозольных сред является сухая каталитическая адсорбция.

Важные качества любого адсорбента – это его микропористость и способность к значительному емкостному насыщению (напитиыванию) уловленным загрязнителем (т.н. адсорбатом).

Актикарбон под микроскопом – при большом увеличении видны поры различных размеров

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, силикагель, а также микропористые полимеры, в том числе, с металлизированной или неметаллической диффузионной пропиткой поверхностного слоя.

Типы адсорбентов: слева направо – пеллеты активированного угля, сорбент с марганцевой пропиткой, цеолитная крошка

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 увеличенным 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.

Обессеривающий колонный адсорбер производства НПО "Центр ШВ"

Горизонтальный двухкамерный адсорбционный модуль нашего производства

Примечательной особенностью адсорбционного метода сероочистки является потенциальная возможность извлечения из отработанного адсорбента (десорбции) чистой серы и ее производных.

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;
• Любые концентрации загрязнителей;
• Средняя степень очистки ≈ 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.

Отгрузка фильтроаппарата Заказчику

НПО «Центр ШВ» – 30 лет в авангарде промышленной газоочистки.