Odstraňování sírovodíku amoniakem z průmyslových spalin: od odstraňování SO₂ k obnově sírových zdrojů

Klíčová slova: odstraňování sírovodíku amoniakem, amoniakový FGD, odstraňování sírovodíku z průmyslových spalin, systém odstraňování SO₂, získávání síranu amonného

Meta Description: Prozkoumejte technologii odstraňování sírovodíku amoniakem z průmyslových spalin, včetně odstraňování SO₂, získávání síranu amonného, výhod procesu a aplikací v energetickém, ocelářském, chemickém a hutním průmyslu.

Průmyslové omezení emisí SO₂ se mění

Mnoho let byla průmyslová odsiřování považována především za proces environmentální ochrany na konci výrobního řetězce.

Cíl byl jednoduchý: odstranit oxid siřičitý z kouřových plynů ještě před tím, než dosáhly komína.

Tento cíl stále zůstává důležitý, avšak mnoho průmyslových firem nyní zkoumá celkovou bilanci látek v daném procesu. Pokud lze škodlivinu přeměnit na užitečný produkt, může environmentální systém poskytnout i dodatečnou ekonomickou hodnotu.

Právě zde se stává odsiřování amoniakem zvláště zajímavé.

Namísto vápence se jako hlavní absorpční činidlo používá amoniak k zachycení oxidu siřičitého. Zachycený sírový prvek lze následně přeměnit na síran amonný.

Pro vhodné průmyslové provozy tak tento proces umožňuje kombinovat omezení emisí SO₂ se získáváním síry a dusíku.

Společnost MirShine Environmental Group nabízí řešení pro odsiřování na bázi amoniaku, která jsou navržena speciálně podle skutečných provozních podmínek průmyslových zákazníků.

Základní princip odsiřování amoniakem

Amoniak má silnou schopnost reagovat s kyselými sírovými sloučeninami.

Když oxid siřičitý vstoupí do absorberu, přichází do kontaktu s kapalinou obsahující amoniak.

SO₂ je absorbován do kapalné fáze a reaguje s amoniakem za vzniku siřičitanu amonného a hydrogensiřičitanu amonného.

Tyto sloučeniny lze následně oxidovat na síran amonný.

Zjednodušený průběh procesu lze pochopit jako:

SO₂ → absorpce → siřičitan/hydrogensiřičitan amonný → oxidace → síran amonný

Proces lze upravit podle požadované formy konečného produktu a podmínek provozu elektrárny.

Proč je amoniak zajímavým činidlem pro odstraňování síry

Volba činidla má přímý vliv jak na samotný proces, tak na ekonomiku systému pro odstraňování oxidu siřičitého (FGD).

Vápenec je levný a široce dostupný, což je jedním z důvodů, proč se vápencově-gypsový FGD stal běžným řešením v rozsáhlých aplikacích.

Amoniak má jinou výhodu.

Může se přímo účastnit tvorby síranu amonného, což je komerčně využitelná látka.

To znamená, že síra odstraněná z kouřových plynů nemusí být nutně považována pouze za odpad.

U provozů, kde je amoniak snadno dostupný a síran amonný má tržní hodnotu, se tím může změnit ekonomika procesu odstraňování síry.

Aplikace v ocelářském průmyslu

Výroba oceli zahrnuje několik procesů, při nichž mohou emise oxidu siřičitého představovat environmentální riziko.

V závislosti na výrobní cestě a vlastnostech paliva či surovin může být SO₂ vytvářen při aglomeraci, ohřevu a dalších spalovacích operacích.

Pro tyto aplikace lze posoudit systém odstraňování síry na bázi amoniaku, pokud jsou podmínky plynu s procesem kompatibilní.

Jednou z výhod je možnost potenciální integrace systému s jinými environmentálními technologiemi.

Například ocelárna může vyžadovat:

• Odlišňování

• Denitrifikace

• Odstranění prachu

• Chlazení plynu

• Rekuperace tepla ze spalin

Koordinovaný návrh může pomoci zabránit tomu, aby se každý systém kontroly znečištění považoval za zcela samostatnou instalaci.

Použití v chemických a petrochemických zařízeních

Chemické a petrochemické továrny mohou mít relativně složité proudy plynu.

Některá zařízení již mají infrastrukturu související s amoniakem, což může zjednodušit integraci odprašovacího systému založeného na amoniaku.

Přítomnost jiných plynů a kontaminantů však musí být pečlivě posouzena.

Před výběrem procesu odstraňování síry pomocí amoniaku by měli inženýři zkontrolovat:

• Koncentrace SO₂

• Průtok kouřového plynu

• Teplota

• Vlhkost

• Prachem

• Chloridy

• Jiné kyselé složky

Cílem je navrhnout absorpční a následné čistící procesy podle skutečného složení plynu, nikoli na základě předpokládaného standardního složení.

Aplikace v oblasti výroby elektrické energie

Výroba elektrické energie zůstává jednou z největších průmyslových aplikací pro odstraňování síry z kouřových plynů.

Tam, kde se používají paliva obsahující síru, je odstraňování SO₂ nezbytnou součástí systému ovládání emisí.

Amoniakový proces FGD lze zvážit, pokud elektrárna splňuje následující podmínky:

• Spolehlivý dodavatel amoniaku

• Příznivé podmínky kouřových plynů

• Poptávka po síranu amonného

• Přiměřená infrastruktura pro manipulaci s výsledným produktem

Ekonomické posouzení je zvláště důležité, protože ceny amoniaku a hodnota hnojiv se mohou v průběhu času měnit.

Získávání surovin mění způsob, jakým se hodnotí proces FGD

Klasický environmentální projekt se často hodnotí na základě investic do kapitálu a provozních nákladů.

U odstraňování síry pomocí amoniaku lze výpočet rozšířit.

Projekt může zahrnovat:

Spotřebu amoniaku + spotřebu energie + náklady na údržbu

ale potenciálně také:

Hodnotu produkce síranu amonného

To neznamená, že každý projekt odstraňování síry pomocí amoniaku bude automaticky ekonomičtější než projekt odstraňování síry pomocí vápence.

Konečný výsledek závisí na místních podmínkách.

Například cena amoniaku může být na jednom místě vysoká, zatímco poptávka po síranu amonném je na tomto místě silná. Na jiném místě může být vápenec levný a trh pro sáru již dobře zavedený.

Proto je nezbytné provést proveditelnostní studii specifickou pro dané místo.

Řízení procesu je kritické

Stabilní provoz vyžaduje více než jen přidání amoniaku do spalin.

Absorpční proces musí udržovat vhodné provozní podmínky.

Důležitými parametry jsou:

• Poměr kapalina–plyn

• Koncentraci amoniaku

• pH

• Podmínky oxidace

• Teplota plynu

• Rychlost průtoku plynu

Pokud nejsou tyto parametry správně řízeny, může klesnout využití činidla a kvalita produktu se může stát nestabilní.

To je zvláště důležité, pokud je síran amonný určen pro komerční použití.

Unikání amoniaku a optimalizace procesu

Jedním z problémů, které je třeba v amoniakem založených procesech pečlivě řídit, je nadbytek amoniaku.

Pokud je dodáván amoniak v množství výrazně vyšším než je požadované množství pro reakci, může dojít ke zvýšené spotřebě amoniaku a potenciálně i k vyššímu unikání amoniaku.

Kvalitní návrh procesu má za cíl dosáhnout dostatečného odstraňování SO₂ bez zbytečného předávkování amoniaku.

To vyžaduje spolehlivé měření, vhodnou řídicí logiku a dobrý kontakt mezi plynem a kapalinou.

Integrovaná úprava spalin

Moderní průmyslové zařízení zřídka musí omezovat pouze jeden druh škodliviny.

Typická továrna může být povinna řešit:

• NOX

• SO₂

• Prachem

• Těkavé organické sloučeniny

• Kyselé plyny

Technologický portfólio firmy MirShine zahrnuje odsořování, od dusíku, odstraňování prachu, zpracování VOC a související systémy.

To umožňuje uvažovat o různých procesech současně, pokud projekt vyžaduje komplexní úpravu spalin.

Například průmyslové zařízení může kombinovat odstraňování síry na bázi amoniaku (FGD) se selektivní katalytickou redukcí (SCR) pro odstraňování oxidů dusíku.

Konečné uspořádání závisí na pořadí procesních kroků a skutečných podmínkách spalin.

Proč spolupracovat s zkušeným inženýrem specializujícím se na FGD Společnost ?

Samotný absorber je pouze jednou součástí systému odstraňování síry.

Kompletní systém může zahrnovat:

• Absorpční zařízení

• Cirkulační čerpadla

• Dodávku amoniaku

• Oxidace

• Získávání produktu

• Přístroje

• Řídicí systém

• Potrubní systém

• Doprovodné zařízení

Dodavatel s širší inženýrskou zkušeností dokáže posoudit vzájemný vztah mezi těmito systémy.

MirShine poskytuje inženýrský návrh a řešení pro zařízení k úpravě průmyslových spalin, přičemž se zaměřuje na individuálně navržené systémy místo univerzálních balíčkových řešení.

Závěr

Ammoniaková desulfurizace poskytuje alternativní přístup k průmyslové kontrole SO₂.

Její klíčovou vlastností je možnost získat síru ve formě síranu amonného místo toho, aby vznikl pouze odpadní proud.

Pro provozy s vhodným dodávkovým zdrojem amoniaku, příslušnými podmínkami plynu a trhem pro síran amonný může tato technologie nabídnout zajímavou kombinaci ochrany životního prostředí a využití zdrojů.

MirShine Environmental Group vyvíjí přizpůsobená řešení pro odstraňování síry na bázi amoniaku pro průmyslové zákazníky a v případě potřeby dokáže integrovat desulfurizaci s dalšími technologiemi úpravy spalin.

Nejčastější dotazy

Jak amoniak odstraňuje SO₂?

Amoniak reaguje s absorbovaným oxidem siřičitým za vzniku siřičitanu amonného a hydrogensiřičitanu amonného. Tyto sloučeniny lze následně oxidovat na síran amonný.

Jaká je výhoda amoniakové desulfurizace?

Hlavní výhodou je, že síra odstraněná ze spalin se může potenciálně získat ve formě síranu amonného místo toho, aby byla zpracovávána výhradně jako odpad.

Je amoniakální FGD vhodná pro ocelárenské provozy?

Může být vhodná pro určité procesy výroby oceli, a to v závislosti na koncentraci SO₂, průtoku plynu, teplotě, obsahu prachu a dalších charakteristikách plynu.

K čemu se používá síran amonný?

Síran amonný se běžně používá jako hnojivo obsahující dusík a síru, pokud produkt splňuje příslušné požadavky na kvalitu.

Je amoniakální FGD lepší než vápencová FGD?

Žádná z těchto technologií není univerzálně lepší. Vhodná volba závisí na cenách činidel, hodnotě výrobku, podmínkách plynu, infrastruktuře provozu a environmentálních požadavcích.

Lze amoniakální FGD kombinovat se SCR?

Ano. Amoniakální FGD a SCR denitrifikace lze integrovat do komplexního průmyslového systému úpravy spalin.

Jaké informace jsou potřebné pro návrh amoniakální FGD?

Typické informace zahrnují průtok plynu, koncentraci SO₂, teplotu plynu, koncentraci prachu, obsah vlhkosti, požadovanou emisní úroveň na výstupu, provozní hodiny a dostupné uspořádání provozu.

Vyrábí MirShine zařízení pro odstraňování sírových oxidů (FGD)?

MirShine poskytuje řešení v oblasti environmentálního inženýrství a zařízení pro úpravu průmyslových spalin, včetně přizpůsobených systémů odstraňování síry.