Reducerea emisiei de oxizi de sulf

Reducerea emisiei de oxizi de sulf

1. Dimensionarea instalatiei de desulfurare umeda cu CaCO₃

Spalarea umeda cu calcar sau var figureaza printre procedeele de desulfurare umeda cele mai raspandite in lume. Reactivul cel mai frecvent implicat este calcarul. Procedeele existente in prezent duc adesea la formarea gipsului. Gazele ce trebuie epurate, eventual desprafuite, racite si saturate in vapori de apa (uneori cu ajutorul unui echipament specific), sunt spalate cu o suspensie de calcar (sau var) in apa. Calcarul reactioneaza cu oxizii de sulf, formand sulfit si sulfat de calciu. Produsii solizi rezultati din reactie si reactivii in exces sunt extrasi din suspensia de spalare prin procedee de separare lichid-solid (ex. decantare si filtrare). Apa (decantata si filtrata) este reciclata dupa o eventuala curatare (purjare).

Principalele reactii chimice globale sunt urmatoarele:

- pentru calcar

CaCO₃ + SO₂ → CaSO₃ +CO₂

CO₃ + SO₃ → CaSO₄ +CO₂

CO₃+ ½ O₂ → CaSO₃

pentru var:

Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₃ + H₂O

Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₄ + H₂O

CaSO₃ + ½ O₂ →CaSO₄

Exista mai multe variante ale acestui procedeu:

procedeul umed cu var (cel mai simplu), in care calitatea subprodusilor solizi are de suferit;

procedeul umed cu calcar, numit calcar-ghips (Fig. 4.), in care se doreste producerea subprodusilor comercializabili precum gipsul, care este foarte pur. Se caracterizeaza, in principal, printr-o desprafuire controlata a gazelor ce trebuie epurate si printr-o oxigenare fortata a suspensiei rezultata din desulfurare.

Fig. 4. Procedeul de desulfurare umeda cu calcar.

Instalatiile se compun, in principal, din urmatoarele elemente:

unitate de receptie, de depozitare si de distributie a reactivilor pulverulenti;

instalatie de preparare, stocare si de distributie a laptelui de var sau de calcar (extractor-dozator, cuva de preparare cu agitare, cuva tampon cu agitare, pompa etc.);

un turn de spalare (uneori mai multe);

instalatie de tratare a suspensiei, constand in separarea sarurilor de calciu din solutia originala, dupa epurarea gazului, a carui conceptie depinde de furnizor, de originea gazului ce trebuie epurat si de destinatia subproduselor;

instalatie de tratare a deseurilor lichide (purje de deconcentrare), dependenta de impuritatile continute;

un ventilator de tiraj, intre instalatia de desulfurare si cos.

Turnurile sunt proiectate astfel incat sa asigure un contact maximal intre gaz si suspensie.

Calculul necesarului de CaCO₃ pentru desulfurare

Reactiile care conduc la reducerea dioxidului de sulf cu calcar sunt:

adica

adica

Concentratia de SO₂ la intrarea in instalatia de absorbtie este:

[kg/m³_N]

12,78kg/s

49,03 m³_N/kg

0 kg/s

 kg/m³_N

Concentratia de SO₂, corectata la 7% O₂ in gazele uscate (concentratia oxigenului de referinta pentru care au fost fixate limitele concentratiilor maxime ale poluantilor in gazele de ardere pentru focare cu combustibili solizi), se calculeaza cu relatia:

 [kg/m³_N]

unde V_O2 este concentratia de O₂ in gazele de ardere, iar 7 este procentul de oxigen la care se raporteaza conform normelor.

[m³_N/m³_N]

6,81m³_N/kg

 m³_N/m³_N

49,03m³_N/kg

  kg/m³_N

Concentratia de SO₂ impusa este:

350 mg/m³_N = 0,000350 kg/m³_N

Calculul eficientei necesare la instalatia de desulfurare pentru retinerea SO₂:

Cantitatea de SO₂ evacuata in atmosfera:

[kg/s]

kg/s

Numarul de moli de SO₂ la intrarea in instalatia de desulfurare este:

[kmol/s

0kg/s

 kg

kmol/s

Daca

64 kg SO₂ 80 kg SO₃

rezulta

 kg SO₃/s

Masa de carbonat de calciu, CaCO₃ necesara:

Daca

80 kg SO₃ 100 kg CaCO₃

rezulta

kg CaCO₃/s

Masa de gips, CaSO₄·2H₂O produsa:

Daca

100 kg CaCO₃ 132 kg CaSO₄·2H₂O

rezulta

kg CaSO₄∙2H₂O/s

Debitul de apa necesar desulfurarii umede:

Daca

100 kg CaCO₃ 2·18 kg H₂O

rezulta

kg H₂O/s