Магнезитовая технология

Магнезитовый способ заключается в связывании диоксида серы суспензией оксида магния:

MgO + SO₂ = MgSO₃.

Сульфит магния в скруббере пересыщает раствор и выпадает в виде крупных кристаллов, содержащих кристаллизационную воду (MgSO₃ 6 Н₂О). Кристаллы отделяются от раствора, сушатся, теряя при этом кристаллизационную воду, и направляются в печь, где происходит термическая диссоциация сульфита магния по реакции

MgSO₃=MgO + SO₂.

Таким образом, регенерируется оксид магния, а газообразные продукты термической обработки кристаллов содержат диоксид серы в концентрации, достаточной для производства серной кислоты по обычной технологической схеме. Магнезитовый способ является более простым по сравнению с аммиачно-циклическим. Единственно побочной реакцией при очистке газов является образование сульфата магния из сульфита:

2 MgSO₃+ O₂ = 2 MgSO₄.

Однако этот процесс сводится к минимуму добавлением к циркулирующему раствору некоторых веществ, замедляющих окисление сульфита магния до сульфата. Магнезитовый метод требует более качественной очистки дымовых газов от золы до обработки их в системе улавливания оксидов серы, так как в дальнейшем золовые частицы трудно отделить от выпадающего в виде кристаллов сульфата магния (MgSO₃ 6 Н₂О).

Дымовые газы (рис.8.8) направляются в скруббер - абсорбер 2, орошаемый раствором, состоящим из сульфата и сульфита магния, частиц золы и оксида магния, который связывает в скруббере диоксид серы. Очищенные в абсорбере 2 газы проходят через брызгоуловитель, подогреваются в теплообменнике 1 до 100...200 ⁰С и выбрасываются через дымовую трубу.

Рис. 8.8. Магнезитовая технология улавливания оксидов серы: 1– теплообменник;

2– абсорбер; 3– сборник поглотительного раствора; 4– гидроциклон; 5– фильтр;

6– сушилка; 7– печь обжига; 8– пылеотделитель; 9– смеситель

К жидкости, вытекающей из абсорбера 2, добавляется суспензия оксида магния из смесителя 9, нейтрализующая кислые соединения, после чего раствор насосом вновь направляется в абсорбер на орошение. В процессе работы в циркулирующем растворе накапливаются кристаллы сульфита магния, увеличивается концентрация сульфата и мелкой золы. Поэтому часть жидкости выводится из сборника 3 и направляется в гидроциклон 4 для отделения кристаллов. Затем часть раствора фильтруется и возвращается в цикл орошения.

Кристаллы сульфата магния поступают в сушилку 6, а затем в печь обжига 7. В результате обжига образуется газ, содержащий 8 % диоксида серы, который очищается от пыли оксида магния в пылеотделителе и электрофильтре 8 и в дальнейшем используется для получения серной кислоты. Оксид магния возвращается в систему очистки.

Магнезитовая схема улавливания оксидов серы имеет ряд преимуществ перед остальными методами:

1. Она имеет высокую степень очистки газов от диоксида серы (до 90…92 %) без предварительного охлаждения.

2. Обжиг кристаллов сульфита магния может производиться на предприятиях, удаленных от электростанций, так как высушенный кристаллический сульфит магния может транспортироваться любым транспортером, так же как и оксид магния в обратном направлении.

3. Раствор, циркулирующий в системе очистки газа, не имеет кислой реакции и поэтому этот метод не требует антикоррозионных мероприятий.

К недостаткам магнезитовой технологии можно отнести следующее.

1. Появляется большое количество операций с твердыми веществами (кристаллы сульфита, оксид магния, зола), что приводит к абразивному износу аппаратуры и коммуникаций, к пылеобразованию и пылезаносу оборудования.

2. Для сушки кристаллов и удаления из них гидратной воды требуется значительный расход тепла.

3. Возможное увеличение доли окисления сульфита в сульфат усложняет процесс регенерации оксида магния.

8.12. Содово - циклический метод

Способ очистки дымовых газов от диоксида серы сульфит-бисульфитным раствором солей натрия, разработанный и применяемый в США, подобен аммиачно-циклическому. Поглощение диоксида серы осуществляется при орошении дымовых газов раствором сульфита натрия в соответствии с химической реакцией

+ + .

Бисульфит натрия поступает в десорбер, где при нагревании раствора процесс идет в обратном направлении. Основным продуктом является газообразный диоксид серы, получаемый после десорбции раствора. Однако образовывается и побочный продукт очистки газов – это сульфат натрия , который удаляется из циркуляционного контура выпариванием. Взамен выделенного сульфата натрия в циркуляционный контур добавляется эквивалентное количество соды.

К преимуществам этого способа можно отнести следующее:

1. Соли натрия более прочно связывают диоксид серы, чем соли аммония. Поэтому эффективность очистки дымовых газов от при этом методе выше, чем при аммиачно-циклическом.

2. При содово-циклическом методе не требуется предварительное охлаждение дымовых газов.

3. Содово-циклическая технология дает высокое качество конечного продукта– 100 % -го диоксида серы, который может использоваться в других процессах и технологиях.

4. Соли имеют практически нулевую упругость паров над раствором, поэтому отсутствуют потери с уходящими парами, а выход сжиженного диоксида серы выше, чем при аммиачно-циклической технологии.

5. Складирование и дозировка соды в поглотительный раствор более просты, чем аммиака.

Недостатки этого способа следующие:

1. Появляются отходы сульфата натрия, чистота которых сравнительно невысока, что ограничивает его практическое применение.

2. Сода, идущая на возмещение потерь в этой технологии, является дефицитным материалом.

3. Циркулирующие растворы являются коррозионно - активными и требуют антикоррозионных мероприятий.

4. Содово-циклический метод также как и аммиачно-циклическая технология требует больших площадей под оборудование, а энергозатраты на десорбцию диоксида серы даже еще выше.

5. Требуется большое количество тепла на регенерацию сульфита натрия.

6. При выпаривании влаги за десорбером при отгонке диоксида серы возможно образование и выпадение кристаллов сульфита натрия, что создает трудности в операции превращения его в раствор.

В отечественной практике содово-циклический метод не находит применения.