Desolforazione con ammoniaca per i fumi industriali: dalla rimozione di SO₂ al recupero delle risorse di zolfo

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Il controllo industriale di SO₂ sta cambiando

Per molti anni, la desolforazione industriale è stata considerata principalmente un processo di protezione ambientale a valle.

L'obiettivo era semplice: rimuovere il biossido di zolfo dai fumi prima che raggiungessero la ciminiera.

Questo obiettivo rimane importante, ma molte aziende industriali stanno ora esaminando l’intero bilancio materiale del processo. Se un inquinante può essere trasformato in un prodotto utile, il sistema ambientale può generare ulteriore valore economico.

È qui che la desolforazione con ammoniaca diventa particolarmente interessante.

Invece della calcestruzzo come assorbente principale, si utilizza l’ammoniaca per catturare il biossido di zolfo. Lo zolfo assorbito può quindi essere convertito in solfato di ammonio.

Per gli impianti industriali adeguati, il processo può quindi combinare il controllo delle emissioni di SO₂ con il recupero di zolfo e azoto.

MirShine Environmental Group fornisce soluzioni di desolforazione basate sull’ammoniaca progettate attorno alle effettive condizioni operative dei clienti industriali.

Il principio fondamentale della desolforazione con ammoniaca

L'ammoniaca possiede una forte capacità di reagire con i composti acidi dello zolfo.

Quando il biossido di zolfo entra nell'assorbitore, entra in contatto con un liquido contenente ammoniaca.

L'SO₂ viene assorbito nella fase liquida e reagisce con l'ammoniaca, formando solfito di ammonio e bisolfito di ammonio.

Questi composti possono successivamente essere ossidati per produrre solfato di ammonio.

Il processo semplificato può essere compreso come:

SO₂ → assorbimento → solfito/bisolfito di ammonio → ossidazione → solfato di ammonio

Il processo può essere adattato in base alla forma desiderata del prodotto e alle condizioni dell'impianto.

Perché l'ammoniaca è un reagente interessante per la desolforazione

La scelta del reagente influisce direttamente sia sul processo sia sull'economicità di un sistema FGD.

La calcite è economica e ampiamente disponibile, motivo per cui il sistema FGD a calcare-gesso si è diffuso nelle applicazioni su larga scala.

L'ammoniaca presenta un diverso vantaggio.

Può partecipare direttamente alla formazione del solfato di ammonio, un materiale di interesse commerciale.

Ciò significa che lo zolfo rimosso dai fumi non deve necessariamente essere trattato esclusivamente come rifiuto.

Per gli impianti in cui l'ammoniaca è facilmente disponibile e il solfato di ammonio ha valore, ciò può modificare la redditività del processo di desolforazione.

Applicazioni nel settore siderurgico

La produzione di acciaio comprende diversi processi in cui le emissioni di biossido di zolfo possono rappresentare un problema ambientale.

A seconda del percorso produttivo e delle caratteristiche del combustibile o delle materie prime, l'SO₂ può essere generato durante operazioni di sinterizzazione, riscaldamento e altre attività legate alla combustione.

Un sistema di desolforazione basato su ammoniaca può essere valutato per queste applicazioni, purché le condizioni dei gas siano compatibili con il processo.

Un vantaggio consiste nella potenziale integrazione del sistema con altre tecnologie ambientali.

Ad esempio, uno stabilimento siderurgico potrebbe richiedere:

• Desolforazione

• Denitrificazione

• Rimozione della polvere

• Raffreddamento dei gas

• Recupero del calore residuo

Un design coordinato può aiutare a evitare di trattare ogni sistema di controllo dell’inquinamento come un’installazione completamente indipendente.

Applicazioni negli impianti chimici e petrolchimici

Gli impianti chimici e petrolchimici possono presentare flussi gassosi relativamente complessi.

Alcuni impianti dispongono già di infrastrutture correlate all’ammoniaca, il che potrebbe semplificare l’integrazione di un sistema FGD basato sull’ammoniaca.

Tuttavia, la presenza di altri gas e contaminanti deve essere valutata con attenzione.

Prima di selezionare un processo di desolforazione con ammoniaca, gli ingegneri dovrebbero esaminare:

• Concentrazione di SO₂

• Portata dei fumi

• Temperatura

• Umidità

• Polvere

• Cloruri

• Altri componenti acidi

L’obiettivo è progettare il processo di assorbimento e del trattamento a valle intorno alla composizione effettiva dei gas, anziché ipotizzare una composizione standard.

Applicazioni nella Generazione di Energia

La generazione di energia rimane una delle applicazioni industriali più importanti per la desolforazione dei fumi.

Dove vengono utilizzati combustibili contenenti zolfo, la rimozione di SO₂ è una parte essenziale del sistema di controllo delle emissioni.

La desolforazione con ammoniaca (FGD) può essere presa in considerazione quando l’impianto dispone di:

• Un approvvigionamento affidabile di ammoniaca

• Condizioni idonee dei fumi

• Domanda di solfato di ammonio

• Infrastrutture adeguate per la movimentazione del prodotto

La valutazione economica è particolarmente importante, poiché i prezzi dell’ammoniaca e il valore dei fertilizzanti possono variare nel tempo.

Il recupero delle risorse modifica il modo in cui viene valutata la FGD

Un progetto ambientale convenzionale viene spesso valutato sulla base dell’investimento iniziale e dei costi operativi.

Per la desolforazione con ammoniaca, il calcolo può essere più ampio.

Il progetto potrebbe includere:

Consumo di ammoniaca + consumo energetico + costo di manutenzione

ma potenzialmente anche:

Valore della produzione di solfato di ammonio

Ciò non significa che ogni impianto FGD ad ammoniaca sarà automaticamente più economico rispetto a un impianto FGD a calcare.

Il risultato finale dipende dalle condizioni locali.

Ad esempio, il costo dell’ammoniaca potrebbe essere elevato in una determinata località, mentre il solfato di ammonio potrebbe godere di una forte domanda locale. In un’altra località, il calcare potrebbe essere poco costoso e il gesso potrebbe già disporre di un mercato consolidato.

Pertanto, è essenziale effettuare uno studio di fattibilità specifico per il sito.

Il controllo del processo è fondamentale

Il funzionamento stabile richiede più che semplicemente aggiungere ammoniaca ai fumi.

Il processo di assorbimento deve mantenere condizioni operative adeguate.

Parametri importanti includono:

• Rapporto liquido-gas

• Concentrazione di ammoniaca

• pH

• Condizioni di ossidazione

• Temperatura dei gas

• Velocità di flusso del gas

Se questi parametri non sono controllati correttamente, l’utilizzo del reagente può diminuire e la qualità del prodotto può diventare instabile.

Ciò è particolarmente importante quando il solfato di ammonio è destinato a uso commerciale.

Fuga di ammoniaca e ottimizzazione del processo

Uno dei problemi che devono essere attentamente controllati nei processi a base di ammoniaca è l’eccesso di ammoniaca.

Se l’ammoniaca viene fornita in quantità molto superiore a quella necessaria per la reazione, il sistema potrebbe registrare un aumento del consumo di ammoniaca e potenzialmente una maggiore fuga di ammoniaca.

Una buona progettazione del processo mira a ottenere una rimozione sufficiente di SO₂ senza un eccessivo dosaggio di ammoniaca.

Ciò richiede misurazioni affidabili, una logica di controllo adeguata e un buon contatto gas-liquido.

Trattamento integrato dei fumi

Le moderne strutture industriali raramente devono controllare un solo inquinante.

Un impianto tipico potrebbe dover affrontare:

• NOX

• SO₂

• Polvere

• VOC

• Gas acidi

Il portafoglio tecnologico ambientale di MirShine comprende desolforazione, denitrificazione, rimozione della polvere, trattamento dei COV e sistemi correlati.

Ciò consente di valutare congiuntamente diversi processi quando un progetto richiede un trattamento completo dei fumi.

Ad esempio, una struttura industriale potrebbe combinare un sistema FGD a base di ammoniaca con la denitrificazione SCR.

La configurazione finale dipende dalla sequenza del processo e dalle effettive condizioni dei fumi.

Perché collaborare con un ingegnere specializzato in sistemi FGD Azienda ?

L’assorbitore stesso è soltanto una parte di un sistema di desolforazione.

L’intero sistema può comprendere:

• Attrezzature per l’assorbimento

• Pompe di circolazione

• Fornitura di ammoniaca

• Ossidazione

• Recupero del prodotto

• Quadro strumenti

• Sistema di Controllo

• Canalizzazione

• Attrezzatura di supporto

Un fornitore con maggiore esperienza ingegneristica può valutare le relazioni tra questi sistemi.

MirShine fornisce progettazione ingegneristica e soluzioni per attrezzature destinate al trattamento industriale dei fumi, con particolare attenzione a sistemi personalizzati anziché a pacchetti standard.

Conclusione

La desolforazione con ammoniaca rappresenta un approccio alternativo al controllo industriale dell’SO₂.

La sua caratteristica principale è la possibilità di recuperare lo zolfo sotto forma di solfato di ammonio, anziché generare esclusivamente un flusso di rifiuti.

Per gli impianti con un adeguato approvvigionamento di ammoniaca, condizioni idonee del gas e un mercato per il solfato di ammonio, questa tecnologia può offrire una combinazione interessante di protezione ambientale e recupero di risorse.

MirShine Environmental Group sviluppa soluzioni personalizzate di desolforazione basate sull’ammoniaca per clienti industriali e può integrare la desolforazione con altre tecnologie di trattamento dei fumi, ove necessario.

Domande frequenti

Come rimuove l’ammoniaca l’SO₂?

L’ammoniaca reagisce con il biossido di zolfo assorbito formando solfito di ammonio e bisolfito di ammonio. Questi composti possono quindi essere ossidati a solfato di ammonio.

Qual è il vantaggio della desolforazione con ammoniaca?

Il vantaggio principale è che lo zolfo rimosso dai fumi può potenzialmente essere recuperato come solfato di ammonio, anziché essere gestito esclusivamente come rifiuto.

La FGD con ammoniaca è adatta agli impianti siderurgici?

Può essere adatto a determinati processi di produzione dell'acciaio, a seconda della concentrazione di SO₂, della portata del gas, della temperatura, della polvere e di altre caratteristiche del gas.

A cosa serve il solfato di ammonio?

Il solfato di ammonio è comunemente utilizzato come fertilizzante contenente azoto e zolfo, quando il prodotto soddisfa i requisiti qualitativi applicabili.

La desolforazione con ammoniaca (FGD) è migliore di quella con calcare (FGD)?

Nessuna delle due tecnologie è universalmente superiore. L’opzione più idonea dipende dai prezzi dei reagenti, dal valore del prodotto ottenuto, dalle condizioni del gas, dalle infrastrutture esistenti dell’impianto e dai requisiti ambientali.

È possibile combinare la desolforazione con ammoniaca (FGD) e la riduzione catalitica selettiva (SCR)?

Sì. La desolforazione basata sull’ammoniaca (FGD) e la denitrificazione mediante SCR possono essere integrate in un sistema completo per il trattamento dei fumi industriali.

Quali informazioni sono necessarie per formulare una proposta relativa alla desolforazione con ammoniaca (FGD)?

Le informazioni tipiche includono la portata del gas, la concentrazione di SO₂, la temperatura del gas, la concentrazione di polvere, l’umidità, il livello di emissione richiesto in uscita, le ore di funzionamento e la disposizione planimetrica disponibile dell’impianto.

MirShine produce apparecchiature FGD?

MirShine fornisce soluzioni di ingegneria ambientale e di apparecchiature per il trattamento dei fumi industriali, inclusi sistemi personalizzati di desolforazione.