Universitatea Politehnica Bucuresti
Facultatea de Chimie Aplicata Si Stiinta Materialelor
Metode de retinere a dioxidului de sulf
Student: Biru Cristiana -Flavia
Anul: IV
Specializarea: Ingineria Mediului
An universitar 2014 - 2015
Instalaii de desulfurare a gazelor
Introducere
Prezena dioxidului de sulf n gazele reziduale este strns legat de natura
proceselor tehnologice care prelucreaz diverse materii prime cu coninut de sulf
i n cadrul crora exist cel puin o etap de transformare prin procese de oxidare
sau n general, de ardere. Din acest punct de vedere, cele mai importante surse
antropogene de gaze reziduale cu coninut de SO2 sunt:
1. Industria energetic, prin arderea combustibililor naturali sau sintetici (n
special a crbunilor i a pcurii sau a altor combustibili petrolieri grei, care au un
coninut relativ mare de sulf);
2. Industria de metalurgie neferoas, prin prelucrarea oxidativ
a sulfurilor metalice de Zn, Pb, Cu etc.;
3. Industria chimic de prelucrare sau obinere a compuilor cu sulf, n special
fabricarea acidului sulfuric.
Prin efectul poluant i cantitile emise anual n atmosfer, dioxidul de sulf
este principalul poluant gazos, motiv pentru care, de-a lungul timpului i cu att
mai mult la ora actual, a existat i exist o preocupare intens privind elaborarea
i aplicarea unor procedee eficiente de desulfurare a gazelor reziduale. Principalele
probleme pe care le ridic desulfurarea gazelor reziduale cu coninut de SO2 sunt:
- debitele foarte mari de gaze reziduale (n cazul centralelor electrice avnd valori
de ordinul 106 Nm
3/h);
- concentraia sczut a SO2 n gazele reziduale (uzual 0,1 - 0,2%);
- prezena altor compui cu caracter acid (CO2, NOx, SO3, etc.) i a suspensiilor
solide n gaze;
- temperatura ridicat a gazelor, n multe cazuri fiind necesar rcirea acestora i
apoi renclzirea lor dup desulfurare, n vederea unei mai bune dispersii
atmosferice;
- obinerea prin desulfurare a unor produi cu coninut de sulf greu valorificabili
sau nevalorificabili i ca urmare are loc un transfer poluant ctre ap sau sol iar
cheltuielile pentru desulfurare sunt mari i greu de recuperat.
Aceste aspecte particulare fac ca majoritatea procedeelor de desulfurare a
gazelor reziduale cu coninut de SO2 s vizeze mai mult limitarea polurii
atmosferei i mai puin recuperarea i valorificarea sulfului. Cheltuielile mari de
desulfurare au fcut ca aplicarea cu rezultate notabile a procedeelor desulfurare s
fie foarte mult limitat, introducerea tehnologiilor de desulfurare fiind impus de
legislaia de mediu. Procedeele de desulfurare de tip FGD (Flue Gas
Desulfurization), dezvoltate n special dup anul 1944, sunt extrem de diversificate
i pot fi formal clasificate n urmtoarele categorii:
Procedee uscate:
- bazate pe adsorbie fizic
- bazate pe adsorbie i reacie chimic
- bazate pe procese chimice, catalitice sau necatalitice
Procedee umede:
- bazate pe procese de absorbie fizic, n soluii
- bazate pe procese de absorbie i reacie chimic, n soluii sau n suspensii
Procedee combinate, n cadrul crora pot avea loc procese complexe, att fizice
ct i chimice.
Sectorul energetic este unul din marii poluatori din economie. Poluarea
atmosferei de ctre sistemul energetic are urmtoarele trei principale consecine:
poluarea la distane lungi, degradarea calitii aerului din cauza condiiilor precare
de dispersie atmosferic i emisiile de gaze cu efect de ser. Sectorul energetic, din
cauza combustibililor fosili (crbune, gaz natural, pcur) utilizai de Instalaiile
Mari de Ardere (IMA) produce cea mai mare cantitate de emisii de gaze cu efect
de ser (bioxid de carbon), una dintre principalele cauze ale schimbrilor climatice.
IMA evacueaz n atmosfer cantiti semnificative de emisii poluante, circa 88%
din emisiile totale la nivel naional de NOx, 90% din cele de SO2 i 72% din
cantitatea de pulberi, acestea fiind generate n procesul de ardere a combustibililor
fosili n capacitile de producere a energiei electrice.
Dei sectorul energetic beneficiaz de perioade de tranziie obinute prin
Tratatul de Aderare, pn n anul 2013, pentru emisiile de SO2, NOx i pulberi,
respectiv 2017 pentru reducerea suplimentar a emisiilor de NOx, n vederea
conformrii cu prevederile Directivei 2001/80/EC ct i cu angajamentele luate n
cadrul Protocolului de la Gothenburg, Romnia trebuie s realizeze, ntr-o perioad
relativ scurt, investiii n obiective de mediu care implic resurse financiare
substaniale pentru reducerea emisiilor de SO2, NOx i pulberi la IMA, prin
realizarea proiectelor de montare a instalaiilor de desulfurare a gazelor de ardere,
de arztoare cu NOx redus i de filtre la grupurile energetice deja
modernizate/retehnologizate.
n grupurile modernizate / retehnologizate, proiectele de investiii n
instalaiile de desulfurare a gazelor de ardere, arztoare cu NOx redus i filtre
pentru IMA au ca efect principal reducerea emisiilor de poluani n aer i creterea
calitii mediului nconjurtor, prin diminuarea fenomenelor de acidifiere, care
afecteaz solurile, apele, fauna i flora i reducerea formrii ozonului, care are
efecte adverse asupra sntii umane i asupra ecosistemelor.
Arderea combustibililor fosili conduce la evacuarea n atmosfer a unor
volume importante de oxizi gazoi de sulf. n urma precipitaiilor chimice i a
transformrilor pe care le sufer n atmosfer, aceti oxizi devin sursa
precipitaiilor acide, form sub care i exercit la nivelul solului aciunea
distrugtoare asupra vegetaiei perene. n acelai timp, n condiiile specifice
(temperatur i presiune ridicat, prezena umiditii, alturi de particule de
cenu) ce caracterizeaz circulaia gazelor arse dinspre instalaia de ardere spre
coul de evacuare n atmosfer, oxizii gazoi exercit o puternic aciune coroziv
asupra instalaiilor ce compun circuitul gazelor arse. Astfel se intensific uzura
instalaiilor.
ntr-o prim faz, bioxidul de sulf d natere acidului sulfuros care, prin
oxidare sub aciunea radiaiei solare, se transform n acid sulfuric. Aciunea
poluatoare a H2SO4 se exercit sub forma ploilor acide, principalul factor generator
al morii pdurilor n rile industrializate din Europa de vest i central. Intrnd
n circulaia atmosferic zonal, SO2 exercit efectul poluant nu numai n regiunea
sau ara n care este generat, ci i n alte regiuni sau ri aflate pe direcia vnturilor
dominante. Acest proces este favorizat de construirea unor couri nalte (peste
200250 m) prin intermediul crora gazele arse, avnd o temperatur ridicat
(160175 C) i o vitez de evacuare mare, sunt conduse prin intermediul courilor
nalte la o nlime egal n medie, cu dublul nlimii coului (cca. 500 m de la
nivelul solului).
Metode de reinere a bioxidului de sulf
Cu excepia unor procese chimice speciale, arderea combustibililor fosili
reprezint principala surs de dioxid de sulf (SO2). Se deosebesc trei ci principale
de reducere a emisiei de SO2, respectiv: desulfurarea combustibililor, alegerea
corespunztoare a combustibilului, desulfurarea gazelor de ardere. Reinerea
bioxidului de sulf poate avea loc n toate fazele folosirii combustibilului, ncepnd
cu pregtirea lui naintea arderii, n timpul arderii i dup ardere (prin aciuni
asupra gazelor de ardere).
n crbune, sulful este prezent sub 3 forme:
1) sulf organic;
2) radical sulfat;
3) pirit.
n pcur, sulful poate fi doar sub form de sulf organic i radical sulfat. n
general, combustibilii gazoi naturali au un coninut neglijabil de sulf. Gazele de
sond sau de rafinrie conin hidrogen sulfurat (H2S), precum i dioxid de carbon
(CO2) i mercaptan. De exemplu, gazul de gazogen din crbune conine circa 1 %
H2S i 6 % CO2. Sulful organic, care face parte integrant din diagram Fe-carbon
i care nu poate fi extras prin segregare fizic direct, reprezint 3070 % din
totalul de sulf. n general, raportul sulf organic/sulf total este mai ridicat la
combustibilul cu coninut sczut de sulf i scade cu creterea coninutului de sulf.
Coninutul de sulf din radical sulfat este, n general, inferior, 0.05 [ % ]. Pirit ,n
crbune, se afl sub form de particule discrete i chiar microscopice. Este un
mineral greu, cu o densitate de aproximativ 5.0, n timp ce crbunele are o
densitate maxim de numai 1,8 [kg/dm3].
Coninutul n pirit al crbunelui poate fi uor redus prin reducerea
granulaiei, urmat de o separare gravitaional. n general, cantitatea de pirit
reinut crete pe msur ce crbunele este mcinat n particule ct mai fine i
densitatea la care se produce separarea scade. Particulele de crbune cu coninut
redus de pirit i particulele de cenu vor cdea cu particulele minerale pure. De
aici rezult un produs mai curat, nsa cu pierderi mai ridicate de energie sau de
cldur. Cnd aceste particule sunt foarte fine, metoda de segregare gravimetric
devine mai puin rentabil. n cazul utilizrii crbunelui, desulfurarea
combustibilului este relativ dificil. n focarele de mare capacitate, cu accent
asupra acelora din centralele termoelectrice, utilizarea unor combustibili cu
coninut sczut de sulf, dar mai scumpi, nu reprezint o soluie viabil ntotdeauna.
Din acest motiv, pentru reducerea emisiei de SO2 se reali
