§ 1. Очистка газов от сернистого ангидрида. Классификация методов

Для очистки газов от SO₂ применяют как жидкие, так и твердые поглотители. При использовании жидких поглотителей реакции поглощения идут обычно при сравнительно низких температурах. Эти способы можно разделить на четыре группы: поглощение SO₂ водой, очистка органическими жидкостями, известняково-известковый метод очистки, сульфитные, циклические методы очистки.

Сухие методы очистки основаны на взаимодействии между газом и твердым поглотителем. Их делят на две группы: сорбционные и каталитические, отличающиеся друг от друга видом взаимодействия между газовой и твердой фазами. Сорбционные методы основаны на адсорбции SO₂ развитой поверхностью пор, при каталитических методах идет превращение SO₂ в SO₃ с последующим улавливанием SO₃ в виде H₂SO₄.

Поглощение SO₂ из газов водой

При очистке газов от пыли мокрыми методами одновременно происходит поглощение SO₂ водой по реакции

SO₂ + H₂O = H₂SO₃. (23.1)

Это имеет свои положительные и отрицательные стороны. С одной стороны, вследствие поглощения SO₂ водой примерно наполовину снижается его концентрация в газах, с другой стороны, кислая реакция, которую приобретает вода, и каплеунос способствуют интенсификации коррозии элементов газоотводящего тракта и водного хозяйства.

С повышением температуры растворимость SO₂ в воде уменьшается (рис. 23.1). Поэтому теоретически возможен циклический процесс очистки газов от SO₂ водой. Абсорбция SO₂ водой должна производиться при возможно низких температурах последней, когда она идет наиболее интенсивно. Десорбция SO₂ производится нагревом раствора. Известно, что при нагреве паром раствора до 100 °С из последнего удается выделить почти весь SO₂. Практически абсорбцию SO₂ водой не применяют, так как это оказывается нерентабельным из-за больших расходов воды и топлива. Например, подсчитано, что для очистки газов крупной агломерационной фабрики, выходящих в количестве 2 млн. м³/ч и содержащих 0,2 % SO₂, требуется 15 000 м³/ч воды и 200 т/ч условного топлива.

Рис. 23.1. Кривые равновесного состояния SO₂ над поверхностью воды при различных температурах.

Очистка газов от SO₂ органическими поглотителями

В качестве поглотителей SO₂ на некоторых зарубежных предприятиях применяют органические сорбенты такие, как ксилидин или диметиланилин. Ксилидин целесообразно применять при низкой концентрации SO₂ в газах, диметиланилин — при более высокой (рис. 23.2). В обоих случаях газ требует предварительной очистки от пыли и охлаждения. Десорбцию осуществляют нагревом поглощающего раствора в поверхностном теплообменнике и подачей острого пара в десорбционную колонну. Схемы очистки газов от SO₂ органическими поглотителями получаются сложными, дорогими и требуют применения дефицитных абсорбентов. Поэтому на металлургических предприятиях с большими объемами отходящих газов и малой концентрацией в них SO₂ применение органических сорбентов является малоперспективным.

Рис. 23.2. Кривые растворимости SO₂ в безводном диметиланилине и ксилидин-водных смесях: 1 — диметиланилин; 2, 3, 4 — соотношение ксилидин — вода, равное соответственно 0,5; 1,0; 2,0