Processi di riduzione del biossido di zolfo

Questo articolo getta luce sui due processi di abbattimento del biossido di zolfo. I processi di abbattimento sono: 1. Processi a secco e 2. Processi a umido.

Processo di abbattimento # 1. Processi a secco:

In questi processi i gas di scarico contenenti SO 2 vengono trattati con sostanze chimiche in assenza di acqua.

Processo calcareo secco / calcare / processo dolomitico :

In questo processo, la pietra calcarea o la polvere di dolomite viene iniettata in una camera di combustione in cui le particelle e il flusso di gas di scarico contrariamente al momento. Ad alta temperatura del forno il carbonato di calcio / magnesio si decompone in ossido che a sua volta reagisce con SO 2 presente nel gas di scarico per formare solfito e solfato. Le reazioni complessive possono essere espresse come

2 CaCO 3 + 2 SO 2 + ½ O 2 CaSO 3 + CaSO 4 + 2 CO 2 ... .. ............................... (5.1)

2 MgCO 3 + 2 SO 2 + ½O 2 -> MgSO 3 + MgSO 4 + 2 CO 2 ............................ (5.2)

Il solfito e il solfato prodotti insieme al CaO / MgO non reagito vengono rimossi dal forno e vengono scartati. A causa dell'insufficiente contatto tra CaO / MgO e il gas di scarico nella maggior parte dei casi, l'efficienza di rimozione di SO 2 è bassa nonostante il fatto che il carbonato sia aggiunto in eccesso in eccesso rispetto alla proporzione stechiometrica.

Alcuni dati tipici sulle prestazioni sono:

Processo Dolomite:

Dimensione ottimale delle particelle: 10-15 μm

Aggiunta ottimale di dolomite: 2, 5 volte la quantità stechiometrica.

Efficienza di rimozione:

70% con 250 ppm SO 2

85% con 130 ppm SO 2

Processo di calcare :

Aggiunta calcare ottimale: 10% del carbone sparato

Efficienza di rimozione: 40-80% con 550-890 ppm SO 2

Una maggiore efficienza di rimozione può essere ottenuta quando calcare / dolomite viene utilizzato in un combustore a letto fluido a letto fluido.

Sebbene il processo a secco basato su calcare / dolomite sia meno efficiente del processo a umido liquame calcare / calcare, presenta i seguenti vantaggi:

(i) I gas di scarico possono essere trattati ad una temperatura elevata,

(ii) Non è richiesta nessuna unità di trattamento complessa.

Questo processo a secco ha un vantaggio sui processi di recupero a secco, in quanto soggetti a eccessiva perdita di assorbente dovuta all'attrito e ad elevati costi di investimento a causa delle complessità delle unità di rigenerazione.

Processi di recupero a secco:

A. Processo di ossido di metallo:

(i) Processo di ossido di manganese attivato:

Questo processo è stato sviluppato dalla Mitsubishi Heavy Industries. Consiste dei seguenti passaggi:

Step-I:

L'ossido di manganese idratato viene messo a contatto con un gas di combustione contenente SO 2 in concomitanza con la produzione del solfato di manganese.

Mn 2 O 3 + 2 SO 2 + ½ O 2 -> 2 MnSO 4 ....................................... (5.3)

Step-ll:

Il solfato di manganese così prodotto viene fatto reagire in un recipiente separato con ammoniaca acquosa e aria per cui viene prodotto solfato di ammonio e precipitato ossido di manganese.

2MnSO 4 + 4 NH 4 OH + ½ O 2 -> 2 (NH4) 2 SO 4 + Mn 2 O 3 + 2 H 2 O ....................................... (5.4)

Step-Ill:

La sospensione prodotta viene filtrata. L'ossido di manganese viene essiccato e riciclato. La soluzione di solfato di ammonio è concentrata e i cristalli di solfato di ammonio risultanti sono commercializzati.

L'efficienza di rimozione di SO 2 di questo processo potrebbe aggirarsi intorno al 90%.

(ii) Processo di ossido di rame :

In questo processo le pellet di ossido di rame supportate da allumina reagiscono con SO 2 e O 2 presenti in un gas di scarico per produrre CuSO 4 a circa 400 ° C

Successivamente CuSO4 viene ridotto con idrogeno o metano a circa 400 ° C, essendo la reazione

L'uso di metano può portare alla deposizione di coke e alla conseguente ostruzione del letto.

Nella fase successiva il rame viene ossidato con aria e il reattore viene messo in linea.

SO 2 prodotto può essere convertito in acido solforico o zolfo elementare.

Poiché il processo funziona in un ciclo, sono necessari almeno due reattori.

Il processo sembra essere promettente. Tuttavia, richiede costosi reattori e una grande riserva di gas riducente (H 2 / CH 4 ).

(iii) Processo di allumina alcalinizzata:

Questo processo viene effettuato contattando contro al momento pellet di alluminio di ossido di sodio di circa 1, 60 mm di diametro con gas di scarico di SO 2 a circa 330 ° C che porta alla formazione di solfato alluminosolfato.

Le pastiglie di solfato di alluminio e alumino sono quindi ridotte in un'altra torre contro-attualmente con H- e CO a circa 650 ° C per rigenerare l'ossido di sodio di alluminio e per produrre H 2 S. H 2 S così prodotto viene quindi trattato per il recupero dello zolfo.

Questo processo può avere un'efficienza di rimozione di SO 2 di circa il 90%. Tuttavia, il principale problema riscontrato in questo processo è l'attrito del pellet con conseguente sua perdita. Questa perdita influisce negativamente sull'economia del processo. Non ha ancora trovato applicazione commerciale.

B. Processi di carbone attivo:

(i) Processo Reinluft:

Questo processo si svolge in due fasi. Nel primo stadio un gas di scarico contenente SO 2 viene adsorbito su un letto mobile di particelle di carbone attivo a circa 150-200 ° C. L'assorbitore è gestito in controcorrente. Le particelle di carbone attivate utilizzate in questo processo sono prodotte dalla carbonizzazione sotto vuoto di torba o materiale simile. La chiave del potenziale economico di questo processo risiede nella disponibilità di un adsorbente a basso costo.

Durante il processo di adsorbimento sulla superficie adsorbente avviene la seguente reazione:

Nel secondo stadio le particelle di carbonio caricate con acido solforico proveniente dall'adsorbitore vengono trattate per il recupero di H 2 SO 4 come tale o come SO 2 . Le particelle di carbonio rigenerate vengono riciclate all'advertitore.

Esistono due processi alternativi per il recupero di composti contenenti zolfo dalle particelle di carbonio caricate:

(a) Lavare le particelle di carbonio con acqua. Ciò si traduce nella produzione di soluzione di acido solforico diluito. Le particelle di carbonio umido sono asciugate e riciclate indietro. Lo svantaggio di questo processo sono le difficoltà incontrate nello stoccaggio, nel trasporto e nella commercializzazione della soluzione di acido solforico diluito.

(b) Riscaldare le particelle di carbone caricate di acido solforico a circa 380-450 ° C. Durante il riscaldamento di SO 2 vengono prodotte CO 2, CO e H 2 O e le particelle di carbonio si riattivano. Il gas prodotto contiene circa il 10-15% di SO 2 che può essere utilizzato per produrre acido solforico. Le particelle di carbonio rigenerate vengono riciclate nell'advertitore.

L'efficienza di rimozione del processo Reinluft è di circa il 90%.

(ii) Processo Westvaco :

Il processo Westvaco impiega particelle di carbone attivo in un letto mobile. Il prodotto intermedio formato durante il processo è acido solforico, ma infine lo zolfo viene recuperato come zolfo elementare.

Il processo viene eseguito attraverso i seguenti passaggi.

Step-I:

SO 2, O 2 e umidità presenti in un gas di combustione si combinano su particelle di carbone attivo per produrre acido solforico.

Step-ll:

L'acido solforico adsorbito viene fatto reagire con H, S per produrre zolfo elementare sulle superfici delle particelle di carbonio.

Step-Ill:

Le particelle di carbonio contenenti particelle solforose elementari vengono riscaldate per produrre vapore di zolfo, che viene condensato e raccolto come zolfo fuso.

Step-IV:

Lo zolfo residuo presente sulle particelle di carbonio viene convertito in H 2 S facendo reagire con idrogeno (H 2 ) e quindi riattivando le particelle di carbonio. H 2 S generato viene utilizzato nella Fase II e le particelle di carbonio vengono riutilizzate. Questo processo è stato gestito su scala pilota. L'efficienza di rimozione di SO 2 riportata è del 90%. È stato affermato che l'efficienza di rimozione del 99% può essere ottenuta utilizzando un letto di carbonio più profondo.

Gli svantaggi del processo sono:

(i) La dimensione della nave richiesta per l'alloggiamento di particelle di carbonio è grande e la caduta di pressione attraverso il letto è elevata;

(ii) La quantità di idrogeno necessaria per la rimozione dello zolfo residuo (Fase IV) è molto superiore alla quantità stechiometrica.

C. Processo di carbonato fuso:

Il processo Atomics International Molten Carbonate impiega una massa eutettica contenente 32% di Li 2 CO 3, 33% Na 2 CO 3 e 35% K 2 CO 3 in peso per assorbire SO 2 da un gas di scarico a circa 450 ° C. Si è trovato che l'efficienza di rimozione di SO 2 di questo processo è di circa il 99% da un gas influente avente dallo 0, 1 al 3% di SO 2 .

Le reazioni possono essere espresse come sotto:

SO 2 + M 2 CO 3 -> M 2 SO 3 + CO 2 ........................ (5.11)

SO 2 + ½ O, + M 2 CO 3 -> M 2 SO 4 + CO 2 ................ (5.12)

Il fuso caricato viene quindi ridotto con una miscela di H e CO per cui viene prodotta una corrente di gas contenente H 2 S, CO e H 2 O insieme a carbonati rigenerati. Il processo di rigenerazione viene eseguito a circa 525 ° C. Un processo alternativo consiste nel ridurre il solfato di solfito fuso a solfuro con carbonio e aria a circa 750 ° C. La massa fusa di carbonato di solfuro viene ulteriormente fatta reagire con vapore e CO 2 a circa 450 ° C che porta alla formazione di H 2 S e di fuso di carbonato.

H 2 S prodotto può essere utilizzato per la produzione di acido solforico o per la produzione di zolfo elementare. Anche se il funzionamento di un'unità completa integrata che impiega questo processo deve ancora essere intrapreso, il processo è interessante a causa della tecnologia unica coinvolta. Questo processo può essere utilizzato per il recupero dello zolfo dal gas di scarico senza polvere.

Processo di abbattimento # 2. Processi bagnati:

Questi processi vengono eseguiti mediante lavaggio di gas di scarico contenenti SO 2 o con una sospensione acquosa o con una soluzione acquosa.

Wet Throwaway Processes:

A. Processi di calce / calcare:

(i) Processi convenzionali:

In questo processo una corrente di gas di scarico liberata dal particolato viene lavata con una sospensione acquosa di calce / calcare in polvere avente il 5-10% di solido in peso. L'SO 2, l'efficienza di rimozione di questo processo è circa dall'80 al 95%.

Anche se il calcare è molto più economico della calce, per alcune applicazioni la calce è preferita a causa della sua maggiore reattività. Il gas sfregato viene riscaldato prima di scaricare lo stesso nell'atmosfera attraverso una pila.

La sospensione esausta dal fondo dello scrubber viene alimentata in un serbatoio di ricircolo da cui una parte di esso viene ricondotta all'impianto di lavaggio con acqua di reintegro e polvere di calcare / calcare appena aggiunta. La parte rimanente viene scaricata in un laghetto di sedimentazione. Il fango depositato dal laghetto viene scartato e il liquido supernatante viene ricircolato allo scrubber insieme alla sospensione acquosa. Nello scrubber vengono prodotti principalmente bi solfito e bi-solfato. Questi subiscono ulteriori reazioni nel serbatoio di ricircolo / ritardo.

Le reazioni che si verificano nello scrubber sono:

2CaCO 3 + 4 SO 2 + O 2 + 2 H 2 O -> Ca (HSO 3 ) 2 + Ca (HSO 4 ) 2 + 2 CO 2 ....... (5.13)

2 Ca (OH) 2 + 4 SO 2 + O 2 -> Ca (HSO 3 ) 2 + Ca (HSO 4 ) 2 ..................... (5.14)

Nel serbatoio di ricircolo / ritardo le reazioni che si verificano possono essere riassunte come di seguito:

CaCO 3 + Ca (HSO 3 ) 2 -> 2 Ca SO 3 + H 2 O + CO 2 ............ .. (5.15)

CaCO 3 + Ca (HSO 4 ) 2 -> 2 Ca SO 4 + H 2 O + CO 2 ............ .. (5.16)

Ca (OH) 2 + Ca (HSO 3 ) 2 -> 2 Ca SO 3 + 2H 2 O ................... (5.17)

Ca (OH) 2 + Ca (HSO4) 2 -> 2 Ca SO 4 + 2 H 2 O .................. (5.18)

Il calcare di grado chimico contenente il 95% o più di CaCO 3 è più adatto per questo processo. La Dolomite essendo relativamente inerte non è adatta a questo processo. Per il processo basato sul calcare il rapporto di massa L / G deve superare i 65, ma per il processo a base di calce è stato trovato che il rapporto di massa L / G intorno a 35 è adeguato. Per la rimozione della calce al rapporto SO 2 richiesto è circa 1, 05-1, 15 volte la proporzione stechiometrica a causa della sua maggiore reattività mentre per il calcare il rapporto richiesto è di circa 1, 25 a 1, 6.

Il calcare è più economico rispetto alla calce, ma una dimensione di scrubber a base di calcare sarebbe maggiore di quella per una scrubber a base di calce a causa del rapporto L / G più alto per il primo. Per una grande installazione il processo di calcare sarebbe economico, mentre per una piccola installazione il processo a calce sarebbe più economico

Il funzionamento di uno scrubber a pH basso (pH non inferiore a 5) favorisce la formazione di scaglie di solfato di calcio duro (nei sistemi di lavaggio e ricircolo), mentre il funzionamento a pH più elevato (pH di fluidi influenti superiore a 8) favorisce la formazione di particelle di solfito di calcio morbido .

Il pH ottimale per un sistema di calcare è compreso tra 5, 8 e 6. Per un sistema a calce è preferibile un pH leggermente acido. La reazione tra calce e CO 2 nei gas di scarico provoca una precipitazione del CaCO 3 superiore a pH 6, 7, che si traduce in un maggiore consumo di calcare. Quindi il pH per un sistema a calce non dovrebbe superare 6, 7.

Il tempo di permanenza in un serbatoio di ricircolo è di circa 10 minuti per un sistema di calcare e lo stesso è di circa 5 minuti per un sistema a calce.

Le composizioni di fango approssimative di un sistema di calcare e quelle per un sistema di calce sono elencate nella Tabella 5.1.

(ii) Processo di Chiyoda Thoroughbred 121 :

La poltiglia di calcare viene utilizzata come assorbente in questo processo. Tuttavia, differisce dal processo convenzionale del calcare in tre aspetti, vale a dire (1) il pH assorbente. (2) il design del reattore e (3) l'introduzione di aria nella parte inferiore del reattore. L'aria viene utilizzata per l'ossidazione di SO 2, SO 3 .

Il pH mantenuto in questo processo è di circa 4 a 5; di conseguenza il solfito formato è ossidato a solfato. Il processo viene eseguito in un reattore di tipo speciale chiamato reattore a gorgogliamento dei jet. Poiché il processo produce gesso come prodotto finale, non è necessario riciclare liquidi.

Sono stati riscontrati problemi di funzionamento senza problemi e di efficienza di rimozione di SO 2 nell'intervallo 97-99% con i fumi. La concentrazione di SO 2 compresa tra 1000-2000 ppm è stata segnalata. È stato osservato un elevato utilizzo di calcare e un elevato contenuto in gesso del fango.

La reazione generale può essere riassunta come sotto:

CaCO 3 + SO 2 + 1/2 O 2 + 2 H 2 O -> Ca SO 4 . 2H 2 O + CO 2 ............ .. (5.19)

(iii) Doppio processo alcalino :

In questo processo un gas di scarico viene trattato con una soluzione di solfito di sodio, che assorbe SO 2,

La reazione principale può essere espressa come di seguito:

Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O -> 2 Na H SO 3 .................. .. (5.20)

Le altre sostanze chimiche presenti nella soluzione esausta possono essere solfito di sodio, solfato di sodio e carbonato di sodio. Una parte del liquore esaurito viene riciclata nell'assorbitore. L'altra parte è trattata con polvere di calcare o calcare.

I prodotti di reazione sono solfito di calcio insolubile e solfato, solfito di sodio solubile (e idrossido). Il precipitato è addensato in un colono. Il fango viene filtrato e la torta viene lavata. Il liquido limpido proveniente dalle operazioni di sedimentazione e filtrazione insieme al carbonato di sodio di reintegro viene restituito all'assorbitore.

Due studi indipendenti sui costi hanno indicato che il costo per l'installazione e il funzionamento di un doppio sistema alcalino è inferiore a quello di un sistema di lavaggio del fango calcareo per il trattamento di un gas di scarico relativamente alto sulfureurocarburante.

(iv) Processo acido diluito:

Questo processo è un'alternativa al doppio processo alcalino. In questo processo, SO 2 viene assorbito in una soluzione di acido solforico diluito (2-3% H 2 SO 4 ) con ferro come catalizzatore.

Le reazioni che si verificano sono:

2 SO 2 + O 2 + 2 H 2 O -> 2 H 2 SO 4 ..................... .. (5.21)

2 Fe SO 4 + SO 2 + O 2 -> Fe 2 (SO 4 ) 3 .................. .. (5.22)

Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + 2 H 2 O -> 2 Fe SO 4 + 2 H 2 SO 4 .................. .. (5.23)

L'acido solforico così prodotto viene fatto reagire con calcare per precipitare il gesso.

L'efficienza di rimozione di SO 2 di questo processo è stata riportata intorno al 90%.

B. Processo alcalino a base di metallo :

Questo è anche un processo di eliminazione in cui né la calce né il calcare sono usati direttamente o indirettamente. È adatto per il trattamento di una corrente di gas di scarico relativamente piccola contenente SO 2 . Gli alcali usati per il lavaggio sono idrossido di sodio o carbonato.

In questo processo, un flusso di gas di scarico viene prima raffreddato facendolo passare attraverso uno scrubber di Venturi. Quindi il gas pulito e raffreddato viene lavato con una soluzione alcalina in una singola colonna del vassoio del setaccio. Infine il gas trattato viene riscaldato aggiungendo aria calda e scaricato nell'atmosfera attraverso una pila.

Lo scrubber di Venturi viene alimentato con una soluzione riciclata mentre la colonna del vassoio di setaccio viene alimentata con una soluzione alcalina fresca.

Il vantaggio di questo processo è il basso costo del capitale. Tuttavia, il costo operativo totale a causa del costo chimico e del costo per lo smaltimento del liquore esaurito supera il basso costo del capitale. L'efficienza di rimozione di SO 2 riportata di questo processo è di circa l'85%

Processi di recupero bagnati:

A. Processi di ossido di metallo / idrossido:

(i) Processo di ossido di magnesio :

Questo processo si svolge in tre fasi.

Step-I:

Nella prima fase una corrente di gas cuscinetto SO 2 pre-pulita viene lavata con una sospensione di magnesia acquosa.

Le reazioni risultanti sono:

MgO + 2 SO 2 + H 2 O -> Mg (HSO 3 ) 2 ..................... (5.24)

Mg (HSO 3 ) 2 + MgO -> 2 Mg SO 3 + H 2 O ................ (5.25)

2 Mg SO 3 + O 2 -> 2 Mg SO 4 ........................ (5.26)

Step-ll:

In questa fase una parte della sospensione di solfito-solfato di magnesio assieme alla magnesia non reagita viene riciclata allo scrubber miscelato con magnesia per il trucco e acqua. L'altra parte della sospensione viene filtrata e la torta viene essiccata.

Step-Ill :

Nella terza fase la torta essiccata viene mescolata con coke e calcinata in un forno a circa 850-900 ° C.

Durante la calcinazione si verificano le seguenti reazioni:

Mg (HSO 3 ) 2 -> MgO + 2 SO 2 + H 2 O ................ (5.27)

Mg SO 3 -> MgO + SO 2 ............... .. (5.28)

Mg SO 4 + C + ½ O 2 -> MgO + SO 2 + CO 2 ................... (5.29)

L'MgO rigenerato viene riciclato allo scrubber e l'SO 2 prodotto viene utilizzato per la produzione di acido solforico.

L'efficienza di rimozione di SO 2 dell'impianto di Craumby Unit 1 di PECO è stata riportata tra il 96 e il 98%.

(ii) Processo di ossi-idrossido di Mitsubishi Manganese :

Questo processo viene effettuato pulendo un gas di scarico pre-pulito contenente SO 2 con una sospensione di ossi-idrossido di manganese al tre percento per cui il solfito di manganese e il solfato sono prodotti come mostrato sotto.

Mn (OH) 2 + SO 2 -> MnSO 3 + H 2 O ............ .. (5.30)

Mn (OH) 2 + SO 2 + ½ O 2 -> MnSO 4 + H 2 O ................... (5.31)

La sospensione dall'uscita di lavaggio viene fatta reagire con ammoniaca e ossigeno che porta alla formazione di una soluzione di solfato di ammonio e particelle di Mn (OH) 2 rigenerate. La sospensione viene filtrata per separare Mn (OH) 2, che viene riciclato allo scrubber. La soluzione di solfato di ammonio è concentrata per cristallizzare (NH 4 ) 2 SO 4, che è commercializzato.

Mn SO 3 + 2 NH 4 OH + ½ O 2 -> Mn (OH) 2 + (NH 4 ) 2 SO 4 (5.32)

Mn SO 4 + 2 NH 4 OH -> Mn (OH) 2 + (NH 4 ) 2 SO 4 (5.33)

L'efficienza di rimozione di SO 2 di questo processo può essere del 97% circa.

B. Processo di carbone attivo (lurgi sulfalcidi) :

Il processo di Lurgi Sulphacid viene effettuato facendo passare un gas di scarico contenente da circa 0, 1 a 1, 5 percento di SO 2 attraverso un letto di carbone attivo. Il letto di carbone catalizza l'ossidazione di SO 2 in SO 3, che reagisce con l'acqua spruzzata sul letto.

Viene prodotta una soluzione diluita di acido solforico con una concentrazione di 10 2 % di H 2 SO 4 . L'acido diluito viene concentrato a circa il 60-70% utilizzando il calore del gas in arrivo (190-210 ° C), raffreddando quindi il gas a 40-50 ° C prima dell'ingresso nel letto di carbone. Il gas che fuoriesce dal letto di carbone viene riscaldato nuovamente prima dello smaltimento.

L'efficienza di rimozione di SO 2 di questo processo è di circa il 95%.

C. Processo di citrato:

Questo processo si basa sul fatto che la solubilità di SO 2 in acqua è bassa ma aumenta notevolmente quando l'acqua viene tamponata con citrato di sodio. La reazione di base che si svolge durante il processo è:

SO 2 + H 2 O -> H 2 SO 3 .................. .. (5.34)

Durante l'assorbimento di SO 2 in soluzione tamponata con citrato alcuni SO 2 possono essere ossidati a SO 3 che a sua volta viene convertito in H 2 SO 4 . Per sopprimere la reazione di ossidazione, il tiosolfato viene aggiunto alla soluzione di lavaggio. La soluzione di acido solforoso (H 2 SO 3 ) prodotta viene quindi fatta reagire con H 2 S, che si traduce nella formazione di zolfo elementare. Lo zolfo elementare viene separato dalla soluzione per flottazione. La soluzione viene riciclata sullo scrubber.

Questo processo è stato sviluppato dal Salt Lake City Metallurgy Research Center dell'US Bureau of Mines per il recupero di SO 2 dai gas di smelter. Successivamente sono state condotte prove pilota su scala di impianto su gas di scaldabagno a carbone. I risultati delle prove su entrambe le fonderie e il gas della caldaia sono stati giudicati promettenti. L'efficienza di rimozione dello zolfo è stata segnalata tra il 95 e il 97%.

D. Processo sulfidina :

Il processo di solfidina utilizza una miscela di xilidina e acqua con un rapporto approssimativo di 1: 1 come liquido di lavaggio. La xilidina e l'acqua sono immiscibili ma quando alcune SO 2 reagiscono con la xilidina il sistema diventa miscibile.

Il processo viene eseguito in un gruppo di due assorbitori che operano in controcorrente attualmente in serie. Il gas di trasporto di SO 2 privo di polvere viene introdotto sul fondo del primo assorbitore nella parte superiore del quale viene alimentato il flusso di liquido che esce dal secondo assorbitore. Il gas che lascia il primo assorbitore viene introdotto sul fondo del secondo assorbitore, che viene lavato con una miscela di xilidina e acqua recuperata.

Il gas depurato che lascia il secondo assorbitore viene ulteriormente lavato con acido solforico diluito per il recupero del vapore di xilidina prima di sfiatare infine il gas trattato. Il liquore che lascia il primo assorbitore viene sottoposto a stripping termico indiretto per il recupero di SO 2 . Il gas dallo stripper contenente xilidina e vapore acqueo oltre SO 2 viene fatto passare attraverso un refrigerante-condensatore per la condensazione di xilidina e acqua. Il gas (principalmente SO 2 ) viene lavato con acqua successiva per un ulteriore recupero del vapore di xilidina.

La corrente liquida che esce dallo stripper termico viene raffreddata e miscelata con:

(1) Il liquido dal raffreddatore-condensatore,

(2) Il liquido dalla colonna di lavaggio ad acqua, e

(3) Il liquido dalla scrubber con acido solforico diluito.

Una parte dello strato d'acqua di questa miscela viene scartata in modo da avere una miscela di xilidina-acqua avente un rapporto di 1: 1 nella corrente rimanente. Questo flusso viene reimmesso nel secondo assorbitore come assorbente. Di volta in volta una soluzione acquosa di soda si aggiunge alla corrente di riciclo in modo che il solfato di xilidina presente nel flusso venga convertito in xilidina. Questo processo non è economico quando il contenuto di SO 2 di un gas di scarico è basso a causa della perdita di xilidina.

E. Processo di anilina dimetilica (ASARCO) :

AS ARCO Il processo è migliore rispetto al processo Sulphidine nel senso che può trattare un gas di scarico con contenuto di SO 2 pari o superiore al 3, 5%.

Un gas di scarico contenente SO 2 viene dapprima lavato con dimetilanilina e quindi con una soluzione di carbonato di sodio per rimuovere le tracce di SO 2 dal gas trattato. Infine, il gas di scarico viene lavato con acido solforico diluito per rimuovere la dimetilanilina prima di spurgarla attraverso una pila.

Dimetil anilina ricca di SO 2 viene sottoposta a stripping con vapore per il recupero di SO 2 . La miscela risultante di SO 2 di vapore viene lavata con acido solforico per ottenere SO 2 secco. L'SO 2 recuperato può essere liquefatto o convertito in acido solforico. È stato segnalato un recupero fino al 99% di SO 2 . L'anilina dimetilica rigenerata viene riciclata sullo scrubber. I vantaggi di questo processo rispetto al processo Sulphidine sono la bassa perdita di reagenti, il basso consumo di vapore e il minor fabbisogno di manodopera.

F. Ammoniaca (COMINCO) Processo :

Questo processo si svolge in due fasi. Nella prima fase SO 2, viene rimosso dai gas di scarico dalle piante di torrefazione mediante lavaggio con una soluzione acquosa di ammoniaca in cui viene prodotto bi-solfito di ammonio:

NH 4 OH + SO 2 -> NH 4 (HSO 3 ) ................... (5.35)

Nel secondo stadio la soluzione di bi solfito viene trattata con acido solforico. La miscela risultante viene espulsa con aria. La soluzione air stripped contiene solfato di ammonio mentre la corrente di gas contiene SO 2, aria e umidità.

2NH 4 (HSO3) + H 2 SO 4 -> (NH 4 ) 2 SO 4 + 2 H 2 SO 3 .................. .. (5.36)

(NH 4 ) 2 SO 4 + 2H 2 SO 3 + aria -> (NH 4 ) 2 SO 4 + 2 SO 2 + 2 H 2 O + aria ............ .. (5.37)

La soluzione di solfato di ammonio è concentrata per produrre cristalli di solfato di ammonio. La miscela di gas SO 2 dopo l'essiccazione viene utilizzata per produrre acido solforico.

È stato osservato che l'efficienza di rimozione di SO 2 varia dall'85 al 97%.

I principali fattori da cui dipende l'efficienza di rimozione sono:

(i) Altezza del letto imballato,

(ii) Temperatura di esercizio e

(iii) Rapporto massa liquido / gas (L / G) nell'assorbitore.

G. Processo al solfito di sodio (Wellman-Lord) :

Originariamente questo processo era basato sul ciclo del solfito-bi-solfito di potassio. Tuttavia, vengono attualmente utilizzati i sali di sodio attualmente meno costosi. In questo processo una corrente di gas di scarico contenente SO 2 viene lavata con una soluzione di solfito di sodio, che porta alla formazione di bi solfito di sodio. La reazione può essere riassunta come

Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O -> 2 NaHSO 3 ............. (5.38)

La soluzione di bi solfito così formato è concentrata in un evaporatore a circolazione forzata sotto vuoto. La soluzione concentrata viene quindi sottoposta a stripping del vapore a una temperatura più elevata, che provoca la decomposizione del solfito in solfito. Il solfito di sodio così prodotto si cristallizza dalla soluzione. La reazione può essere espressa come:

2 NaHSO 3 -> Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O ......... .. (5.39)

I cristalli di Na 2 SO 3 vengono separati, disciolti e la soluzione viene restituita all'assorbitore. Il gas umido SO 2 viene essiccato e alimentato a una pianta di acido solforico.

L'efficienza media di rimozione di SO è stata osservata attorno al 91%.

H. Processo di idrossido di sodio :

Lo sfregamento di un gas di scarico contenente SO 2 con una soluzione di idrossido di sodio provoca la formazione di bi solfito e solfito.

2 Na OH + CO 2 -> Na 2 CO 3 + H 2 O .................. .. (5.40)

Na 2 CO3 + SO 2 -> Na 2 SO 3 + CO 2 .................. .. (5.41)

Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O -> 2Na (HSO 3 ) .................. .. (5.42)

Na OH + SO 2 -> NaH SO 3 .................. .. (5.43)

La soluzione di sodio solfito-bi-solfito viene quindi trattata con polvere di ossido di zinco (ZnO) per cui precipita ZnSO 3 e la soluzione di NaOH viene rigenerata. La soluzione di NaOH viene riciclata nell'assorbitore.

Zn SO 3 precipitato viene tostato dopo l'essiccazione.

Zn SO 3 -> ZnO + SO 2 .................. .. (5.44)

ZnO viene riutilizzato e SO 2 viene alimentato a una pianta di acido solforico.

I. Processo biologico :

Questo processo è stato sviluppato congiuntamente dal sistema Monsanto Enviro-Chem e dal sistema UOP per il trattamento dei gas di scarico FCC contenenti N 2, O 2, H 2 O, CO 2, CO, SO x e NO x insieme ad alcune particelle di polvere di catalizzatore. L'intervallo di concentrazione di SO x era 250-2300 ppm e quello di NO x circa 200 ppm nel gas.

Il processo consiste nello sfregamento del gas di scarico in uno scrubber a getto inverso con soluzione di NaHCO 3 . La principale reazione che si verifica durante lo scrub è

Na HCO 3 + SO 2 -> Na HSO 3 + CO 2 .................. .. (5.45)

Un po 'di bi solfito di sodio può ossidarsi a Na 2 SO 4 a causa della presenza di ossigeno nel gas trattato. La miscela gas-liquido contenente alcune particelle solide si separa in due flussi in una nave adiacente. Il gas esce nella parte superiore della nave e il liquido scorre in una coppa. Il liquido dalla coppa dopo la filtrazione viene principalmente riciclato allo scrubber mentre una parte viene alimentata a un bio-reattore anaerobico

Nel bioreattore il solfito e il solfato vengono ridotti o al bi-solfuro di sodio con un rifornimento limitato di un adatto agente riducente o ad H 2 S quando viene usata una maggiore quantità dell'agente riducente. L'agente riducente può essere un gas idrogeno a bassa purezza o etanolo o metanolo. L'etanolo o il metanolo possono essere utilizzati come fonte di carbonio per i microrganismi.

Nel reattore anaerobico le reazioni che si verificano sono:

(I) con un rifornimento limitato di un agente riducente-

NaHSO 3 + 3 H 2 -> NaHS + 3 H 2 O .................. .. (5.46)

Na 2 SO 4 + 4 H 2 + CO 2 -> NaHS + NaHCO 3 + 3 H 2 O .................. .. (5.47)

(II) con una scorta maggiore di un agente riducente:

NaHSO 3 + 3 H 2 + CO 2 -> NaHCO 3 + H 2 S + 2 H 2 O .................. .. (5.48)

Na 2 SO 4 + 4 H 2 + 2 CO 2 -> 2 Na HCO 3 + H 2 S + 2 H 2 O ............... (5.49)

Quando viene prodotto H 2 S miscelato con CO 2, il gas viene portato ad un assorbitore di ammina o ad un'altra unità di recupero dello zolfo. Il liquido contenente NaHCO 3 dall'uscita del reattore anaerobico viene riciclato nell'assorbitore.

Tuttavia, se NaHS è presente nell'effluente del reattore anaerobico, viene alimentato a un reattore aerobico per la rigenerazione di NaHCO 3 e la produzione di zolfo elementare secondo la reazione:

NaHS + ½ O 2 + CO 2 -> NaHCO 3 + S .................. .. (5.50)

L'impasto contenente zolfo elementare viene filtrato e il filtrato contenente Na HCO 3 viene riciclato allo scrubber.

L'efficienza complessiva di rimozione dello zolfo dell'intero processo può arrivare fino al 98%.