إزالة الكبريت من غازات العادم باستخدام الأمونيا: من إزالة ثاني أكسيد الكبريت إلى استرجاع الكبريت كمورد

الكلمات المفتاحية الرئيسية: إزالة الكبريت بالامونيا، إزالة الكبريت بالامونيا من غاز العادم، إزالة الكبريت من غاز العادم الصناعي، نظام إزالة ثاني أكسيد الكبريت، استرداد كبريتات الأمونيوم

الوصف الميتا: اكتشف تقنية إزالة الكبريت بالامونيا لغازات العادم الصناعية، والتي تشمل إزالة ثاني أكسيد الكبريت، واسترداد كبريتات الأمونيوم، والمزايا العملية، والتطبيقات في قطاعات توليد الطاقة والصلب والصناعات الكيماوية والمعادن.

إن التحكم الصناعي في انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت يشهد تحوّلاً

لعدة سنوات، اعتُبرت إزالة الكبريت من المصانع عملية حماية بيئية تُطبَّق في نهاية خط الإنتاج فقط.

كان الهدف بسيطًا: إزالة ثاني أكسيد الكبريت من غاز العادم قبل وصوله إلى المدخنة.

ويظل هذا الهدف مهمًّا، لكن العديد من الشركات الصناعية تنظر الآن إلى ميزان المواد الكامل للعملية. فإذا أمكن تحويل الملوث إلى منتج مفيد، فقد توفر المنظومة البيئية قيمة اقتصادية إضافية.

وهنا تصبح عملية إزالة الكبريت باستخدام الأمونيا مثيرةً للاهتمام بشكل خاص.

فبدلًا من استخدام الحجر الجيري كمادة ماصة رئيسية، يُستخدم الأمونيا لالتقاط ثاني أكسيد الكبريت، ثم يمكن تحويل الكبريت الممتص إلى كبريتات الأمونيوم.

وبالتالي، يمكن لهذه العملية، في المرافق الصناعية المناسبة، أن تجمع بين التحكم في انبعاثات SO₂ واسترجاع الكبريت والنيتروجين.

توفر مجموعة ميرشين البيئية حلول إزالة الكبريت القائمة على الأمونيا المصمَّمة وفقًا لظروف العمليات الفعلية للعملاء الصناعيين.

المبدأ الأساسي لإزالة الكبريت باستخدام الأمونيا

الامونيا تمتلك قدرة قوية على التفاعل مع المركبات الكبريتية الحمضية.

عند دخول ثاني أكسيد الكبريت إلى جهاز الامتصاص، يتلامس مع سائل يحتوي على الامونيا.

يتم امتصاص غاز SO₂ في الطور السائل ويتفاعل مع الامونيا مُشكِّلاً كبريتات الأمونيوم وهيدروكبريتات الأمونيوم.

يمكن أكسدة هذه المركبات لاحقًا إلى كبريتات الأمونيوم.

يمكن فهم العملية المبسطة على النحو التالي:

SO₂ → الامتصاص → كبريتات الأمونيوم/هيدروكبريتات الأمونيوم → الأكسدة → كبريتات الأمونيوم

يمكن تعديل هذه العملية وفقًا للشكل المطلوب للمنتج وظروف المحطة.

لماذا تُعد الامونيا مادة مثيرة للاهتمام في إزالة الكبريت؟

إن اختيار المادة المُستخدمة في التفاعل يؤثر مباشرةً على كلٍ من العملية والجوانب الاقتصادية لنظام إزالة الكبريت من الغازات (FGD).

يتميز حجر الجير بأنه رخيص الثمن ومتوفر على نطاق واسع، وهذه إحدى الأسباب التي جعلت نظام إزالة الكبريت القائم على حجر الجير والجبس شائع الاستخدام في التطبيقات الكبيرة.

الأمونيا تمتلك ميزة مختلفة.

فهي قادرة على المشاركة مباشرةً في تكوين كبريتات الأمونيوم، وهي مادة ذات فائدة تجارية.

وهذا يعني أن الكبريت المُزال من غاز العادم ليس بالضرورة أن يُعامل فقط كنفايات.

وفي المصانع التي يتوفر فيها الأمونيا بسهولة، وتتمتّع كبريتات الأمونيوم بقيمة اقتصادية، فإن ذلك قد يغيّر الجدوى الاقتصادية لعملية إزالة الكبريت.

التطبيقات في صناعة الصلب

تشمل إنتاج الصلب عدة عمليات يمكن أن تؤدي انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت الناتجة عنها إلى مخاوف بيئية.

وبالاعتماد على طريقة الإنتاج وخصائص الوقود أو المواد الأولية، فقد يتولّد ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) أثناء عمليات التلبيد والتسخين وغيرها من العمليات المرتبطة بالاحتراق.

يمكن تقييم نظام لإزالة الكبريت يستند إلى الأمونيا لهذه التطبيقات، شريطة أن تكون ظروف الغاز متوافقة مع هذه العملية.

ومن المزايا أن النظام قد يُدمج محتملًا مع تقنيات بيئية أخرى.

فعلى سبيل المثال، قد تحتاج مصنع للصلب إلى:

• إزالة الكبريت

• نزع النتروجين

• إزالة الغبار

• تبريد الغاز

• استرداد حرارة النفايات

يمكن أن يساعد التصميم المنسق في تجنّب معاملة كل نظام للتحكم في التلوث باعتباره تركيبًا مستقلًّا تمامًا.

التطبيقات في المنشآت الكيميائية والبتروكيميائية

قد تحتوي المصانع الكيميائية والبتروكيميائية على تيارات غازية معقَّدة نسبيًّا.

بعض المنشآت تمتلك بالفعل بنيةً تحتية مرتبطةً بالأمونيا، ما قد يبسِّط دمج نظام إزالة ثاني أكسيد الكبريت القائم على الأمونيا.

ومع ذلك، يجب تقييم وجود الغازات الأخرى والملوِّثات بدقةٍ شديدة.

قبل اختيار عملية إزالة الكبريت باستخدام الأمونيا، ينبغي على المهندسين مراجعة ما يلي:

• تركيز ثاني أكسيد الكبريت (SO₂)

• تدفُّق غاز المداخن

• درجة الحرارة

• رطوبة

• الغبار

• كلوريدات

• المكونات الحمضية الأخرى

والهدف هو تصميم عملية الامتصاص ومعالجة الغاز اللاحقة وفقًا للغاز الفعلي بدلًا من افتراض تركيب قياسي.

التطبيقات في توليد الطاقة

تظل توليد الطاقة واحدةً من أكبر التطبيقات الصناعية لعملية إزالة الكبريت من غازات العادم.

عند استخدام الوقود الحاوي على الكبريت، يُعد إزالة ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) جزءًا أساسيًّا من نظام التحكم في الانبعاثات.

يمكن النظر في استخدام تقنية إزالة الكبريت بالامونيا (Ammonia FGD) عندما تتوفر في المنشأة ما يلي:

• إمدادٌ موثوقٌ من الأمونيا

• ظروف مناسبة لغازات العادم

• طلبٌ على كبريتات الأمونيوم

• بنية تحتية مناسبة لمعالجة المنتج

يكتسب التقييم الاقتصادي أهميةً خاصةً نظرًا لتقلبات أسعار الأمونيا وقيمة الأسمدة مع مرور الزمن.

إن استرجاع الموارد يغيّر طريقة تقييم أنظمة إزالة الكبريت من غازات العادم.

غالبًا ما يُقيَّم المشروع البيئي التقليدي من خلال الاستثمار الرأسمالي وتكاليف التشغيل.

بالنسبة لإزالة الكبريت باستخدام الأمونيا، يمكن أن تكون الحسابات أوسع نطاقًا.

قد يشمل المشروع ما يلي:

استهلاك الأمونيا + استهلاك الطاقة + تكلفة الصيانة

ولكن قد يشمل أيضًا ما يلي:

قيمة إنتاج كبريتات الأمونيوم

وهذا لا يعني أن كل مشروع لغسل الغازات باستخدام الأمونيا سيكون تلقائيًّا أكثر اقتصادية من مشاريع غسل الغازات باستخدام الحجر الجيري.

والنتيجة النهائية تعتمد على الظروف المحلية.

فعلى سبيل المثال، قد تكون تكلفة الأمونيا مرتفعة في موقعٍ ما بينما يكون الطلب المحلي على كبريتات الأمونيوم قويًّا. أما في موقعٍ آخر، فقد يكون الحجر الجيري رخيص الثمن وقد يكون للجبس سوقٌ محلية راسخة بالفعل.

وبالتالي، فإن إجراء دراسة جدوى مخصصة لموقع المشروع أمرٌ ضروريٌّ جدًّا.

التحكم في العملية بالغ الأهمية

يتطلب التشغيل المستقر أكثر من مجرد إضافة الأمونيا إلى غاز المداخن.

ويجب أن يحافظ عملية الامتصاص على ظروف تشغيل مناسبة.

تشمل المعايير المهمة ما يلي:

• نسبة السائل إلى الغاز

• تركيز الأمونيا

• pH

• ظروف الأكسدة

• درجة حرارة الغاز

• معدل تدفق الغاز

وإذا لم تُضبط هذه المعايير بشكلٍ سليم، فقد تنخفض كفاءة استخدام المُرَكِّب وتصبح جودة المنتج غير مستقرة.

وهذا أمرٌ بالغ الأهمية عندما يُقصد استخدام كبريتات الأمونيوم لأغراض تجارية.

انزلاق الأمونيا وتحسين العملية

إحدى المسائل التي يجب التحكم بها بدقة في العمليات القائمة على الأمونيا هي وجود فائض من الأمونيا.

فإذا وُفِّرَت الأمونيا بكمياتٍ تفوق بكثير الكمية المطلوبة للتفاعل، فقد يشهد النظام ارتفاعاً في استهلاك الأمونيا واحتمالاً أكبر لانزلاق الأمونيا.

وتهدف التصاميم الجيدة للعملية إلى تحقيق إزالة كافية لثاني أكسيد الكبريت دون الإفراط في تغذية النظام بالأمونيا بشكل غير ضروري.

هذا يتطلب قياسًا موثوقًا، ومنطق تحكم مناسبًا، وتلامسًا جيدًا بين الغاز والسائل.

معالجة غازات العادم المتكاملة

نادرًا ما تمتلك المرافق الصناعية الحديثة ملوثًا واحدًا فقط تحتاج إلى التحكم فيه.

قد تحتاج محطة نموذجية إلى معالجة ما يلي:

• NOX

• ثاني أكسيد الكبريت

• الغبار

• المركبات العضوية المتطايرة (VOCs)

• الغازات الحمضية

يشمل محفظة تقنيات ميرشين البيئية إزالة الكبريت، وإزالة النيتروجين، وإزالة الغبار، ومعالجة المركبات العضوية المتطايرة (VOC)، والأنظمة ذات الصلة.

وهذا يسمح بدراسة العمليات المختلفة معًا عند الحاجة إلى معالجة شاملة لغازات العادم في مشروعٍ ما.

فعلى سبيل المثال، قد تدمج منشأة صناعية نظام إزالة الكبريت باستخدام الأمونيا (FGD) مع نظام إزالة النيتروجين بالاختزال الانتقائي (SCR).

ويتوقف التكوين النهائي على تسلسل العمليات وظروف غازات العادم الفعلية.

لماذا تعاون مع مهندسٍ خبير في مجال هندسة إزالة الكبريت من الغازات؟ شركة ?

المогذِّب نفسه ليس سوى جزءٍ واحدٍ من نظام إزالة الكبريت.

قد يشمل النظام الكامل ما يلي:

• معدات الامتصاص

• مضخات تدوير

• تزويد الأمونيا

• التأكسد

• استرجاع المنتج

• أدوات القياس

• نظام التحكم

• نظام القنوات

• المعدات الداعمة

يمكن لمورِّدٍ يتمتَّع بخبرة هندسية أوسع تقييم العلاقة بين هذه الأنظمة.

تقدم شركة MirShine تصاميم هندسية وحلول معدات لمعالجة غازات العادم الصناعية، مع التركيز على أنظمة مخصصة بدلًا من حزم جاهزة تناسب جميع الاستخدامات.

الخاتمة

يُوفِّر إزالة الكبريت باستخدام الأمونيا نهجًا بديلاً للتحكم في غاز ثاني أكسيد الكبريت في القطاع الصناعي.

وتتميَّز هذه الطريقة بإمكانية استرجاع الكبريت على هيئة كبريتات الأمونيوم بدلًا من إنتاج تيار نفايات فقط.

للمصانع التي تتوفر لديها إمدادات من الأمونيا المناسبة، وظروف الغاز الملائمة، والسوق المستهدفة للكبريتات الأمونية، يمكن أن توفر هذه التكنولوجيا مزيجًا جذّابًا من حماية البيئة واسترجاع الموارد.

تُطوِّر مجموعة ميرشاين للبيئة حلول امتصاص غازات العادم القائمة على الأمونيا والمخصصة للعملاء الصناعيين، ويمكنها دمج عمليات إزالة الكبريت مع تقنيات أخرى لمعالجة غازات العادم عند الحاجة.

الأسئلة الشائعة

كيف يزيل الأمونيا ثاني أكسيد الكبريت؟

يتفاعل الأمونيا مع ثاني أكسيد الكبريت الممتص ليشكّل سلفيت الأمونيوم وهيدروسلفيت الأمونيوم. ويمكن بعد ذلك أكسدة هذين المركبين إلى كبريتات الأمونيوم.

ما الميزة الرئيسية لإزالة الكبريت باستخدام الأمونيا؟

الميزة الأساسية هي أن الكبريت الذي يُزال من غازات العادم يمكن استرجاعه محتملًا على شكل كبريتات أمونيوم بدلًا من التعامل معه كنفايات فقط.

هل تصلح تقنية امتصاص غازات العادم بالأمونيا لمصانع الصلب؟

قد تكون مناسبة لبعض عمليات إنتاج الصلب، وذلك حسب تركيز ثاني أكسيد الكبريت، وتدفق الغاز، ودرجة الحرارة، والغبار، وخصائص الغاز الأخرى.

ما الاستخدامات الشائعة لكبريتات الأمونيوم؟

تُستخدم كبريتات الأمونيوم عادةً كسمادٍ يحتوي على النيتروجين والكبريت، بشرط أن تتوافق الجودة مع المتطلبات المعمول بها.

هل تكنولوجيا إزالة ثاني أكسيد الكبريت باستخدام الأمونيا (FGD) أفضل من التكنولوجيا التي تعتمد على الحجر الجيري؟

لا تتفوق أيٌّ من هاتين التكنولوجيتين بشكل مطلق؛ بل يعتمد الاختيار الأنسب على أسعار المواد المُستخدمة، وقيمة المنتج الناتج، وظروف الغاز، وبُنية المحطة، والمتطلبات البيئية.

هل يمكن دمج تكنولوجيا إزالة ثاني أكسيد الكبريت باستخدام الأمونيا (FGD) مع عملية التحفيز الانتقائي للحد من أكاسيد النيتروجين (SCR)؟

نعم، ويمكن دمج نظام إزالة ثاني أكسيد الكبريت القائم على الأمونيا مع نظام التحفيز الانتقائي (SCR) في نظام متكامل لمعالجة غازات العادم الصناعي.

ما المعلومات المطلوبة لإعداد عرض تقني لتكنولوجيا إزالة ثاني أكسيد الكبريت باستخدام الأمونيا (FGD)؟

تشمل المعلومات النموذجية: معدل تدفق الغاز، وتركيز ثاني أكسيد الكبريت، ودرجة حرارة الغاز، وتركيز الغبار، والمحتوى الرطوبي، ومستوى الانبعاثات المطلوب عند المخرج، وساعات التشغيل، والتخطيط المتوفر في المحطة.

هل تصنع شركة MirShine معدات إزالة ثاني أكسيد الكبريت (FGD)؟

تقدم MirShine حلولاً هندسية وتجهيزية بيئية لمعالجة غازات العادم الصناعي، بما في ذلك أنظمة إزالة الكبريت المُصمَّمة خصيصاً.