Dessulfurização de gases de combustão

Lavador de gás na usina Allen (EUA)

Como uma dessulfurização de gases de combustão (FGD também) são processos de limpeza de gases de combustão para a remoção de compostos de enxofre (SO ₂ e SO ₃ em) gases de exaustão (por exemplo, B. de usinas de energia , usinas de incineração de resíduos ou grandes motores), respectivamente. Os compostos de enxofre são criados pela queima de combustíveis fósseis contendo enxofre . Plantas para dessulfuração de gases de combustão, frequentemente com REA ( R and gas e ntschwefelungs um nLocation abreviado).

aplicativo

Um processo de dessulfurização de gases de combustão foi inventado em 1879 pelo fabricante de refrigerantes Robert Hasenclever . Hoje, ele é usado principalmente para usinas elétricas à base de carvão e óleo de aquecimento pesado, em que o teor de enxofre é superior a um por cento. Ao queimar gás e óleo de aquecimento leve, a dessulfurização geralmente não é necessária.

A dessulfurização dos gases de combustão tem sido obrigatória para novas usinas de carvão duro na Alemanha desde 1974 e o decreto sobre grandes sistemas de combustão, turbina a gás e motores de combustão de junho de 1983 também exigia o retrofit ou descomissionamento de sistemas antigos. No início da década de 1980, as usinas de lignita planejaram inicialmente reduzir as emissões de dióxido de enxofre adicionando cal à lignita bruta (também conhecido como processo de aditivo seco), o que teria sido significativamente mais econômico do que os sistemas convencionais de dessulfuração dos gases de escape. A partir de junho de 1983, as usinas movidas a lignito na Alemanha também tiveram que realizar a dessulfuração dos gases de combustão, levando em consideração os períodos de transição.

Tipos de procedimento

Em usinas de energia, é basicamente possível usar medidas técnicas para remover o dióxido de enxofre dos gases de combustão em até 95%. Existem mais de cem procedimentos diferentes; eles fornecem gesso ou sulfato de amônio como produto final .

Estrutura esquemática do absorvedor de um sistema de dessulfurização de gases de combustão com lavagem de cal

É feita uma distinção entre processos regenerativos e não regenerativos para dessulfuração.

• Entre os processos não regenerativos, destaca-se a lavagem com cal, que se tornou a mais popular do mundo. Com a adição de "cal" ( carbonato de cálcio e óxido de cálcio ), o gesso é produzido. Isso geralmente ocorre em uma lavadora de contra - corrente , o absorvedor. Enquanto o gás de combustão flui através do recipiente de baixo para cima, os compostos de enxofre reagem com a suspensão de lavagem . Isso é finamente distribuído por níveis de spray que são fixados na área superior do absorvedor e escorrem para uma bandeja coletora (reservatório). No reservatório do tanque, o produto de conversão de dióxido de enxofre ( sulfito de cálcio ) é oxidado a sulfato de cálcio (gesso) pela adição de oxigênio (ar) :

${\ displaystyle {\ begin {alinhados} \ mathrm {2 \; SO_ {2} +2 \; Ca (OH) _ {2}} & \ longrightarrow \ mathrm {2 \; CaSO_ {3} +2 \; H_ {2} O} \\\ mathrm {2 \; CaSO_ {3} + O_ {2} +4 \; H_ {2} O} & \ longrightarrow \ mathrm {2 \; [CaSO_ {4} \ cdot 2 \ ; H_ {2} O]} \\\ hline \ mathrm {2 \; SO_ {2} +2 \; Ca (OH) _ {2} + O_ {2} +2 \; H_ {2} O} & \ longrightarrow \ mathrm {2 \; [CaSO_ {4} \ cdot 2 \; H_ {2} O]} \ end {alinhado}}}$

Depois que cal fresca foi adicionada e parte do gesso que se formou foi excretado, a suspensão é bombeada de volta aos níveis de pulverização por meio de bombas de circulação. Assim que o gás de combustão atinge o topo do purificador, as últimas gotas da suspensão são removidas no separador de gotas e o gás pode deixar o sistema limpo. Outros processos são absorção por spray , absorção seca e amônia FGD ( processo de Walther ).

• Um dos processos regenerativos é o processo Wellman-Lord , que é usado principalmente em refinarias . Outro processo que vem ganhando cada vez mais importância é a redução catalítica seletiva à base de carbono ( CSCR ), que se baseia na adsorção em carvão ativado . O gás de combustão a ser limpo flui preferencialmente através de um adsorvedor de leito móvel em contracorrente de baixo para cima, com o adsorvente de coque ativado movendo-se lentamente de cima para baixo. O coque ativado carregado pode ser regenerado por tratamento térmico em um sistema de dessorção (dessorvente). O gás rico obtido desta forma a partir do processo de dessorção, que possui concentrações de SO ₂ de tipicamente 15-20% vol. pode ser usado para produzir ácido sulfúrico ou enxofre elementar . Os sistemas deste tipo são instalados, por exemplo, em unidades de incineração de resíduos, como a unidade de incineração de resíduos Flingern, e nas siderúrgicas chinesas do Jiangsu Shagang Group , do Anshan Iron and Steel Group e do Masteel Group.

Tratamento de Resíduos

Dos cerca de 7 milhões de toneladas de gesso FGD que se acumulam anualmente na Alemanha, a indústria de materiais de construção usou aproximadamente 3 milhões de toneladas em 1995, de modo que aproximadamente 4 milhões de toneladas são enviadas para aterros sanitários todos os anos . Comparado com o gesso natural, o gesso FGD apresenta a desvantagem de uma maior umidade residual e como di-hidratado.

No processo úmido para a dessulfurização de gases de combustão (isso inclui todos os processos com exceção de absorção por spray e sorção seca), água residual é produzida que contém principalmente os componentes solúveis - incluindo compostos de halogênio (cloretos, etc.) e também compostos de metais pesados - de o combustível e o absorvente. Essa água residual deve ser purificada antes de ser despejada na água .

literatura

• Wolfgang Fritz, Heinz Kern: limpeza de gases de exaustão. Legislação sobre proteção de emissões, medidas para prevenir emissões. Métodos mecânicos, térmicos, químicos e biológicos de limpeza dos gases de escape. Dessulfurização e desnitrificação dos gases de exaustão da combustão. Noções básicas de física, implementação técnica. 3. Edição. Vogel, Würzburg 1992, ISBN 3-8023-1454-9 .
• Hans-Günter Heitmann: Prática de química de usinas de energia. 2ª Edição. Vulkan-Verlag, Essen 1997, ISBN 3-8027-2179-9 .
• Walter Kaminsky : Processo de dessulfuração de gases de combustão. In: Tecnologia de Engenheiro Químico. 55, 9, 1983, ISSN  0009-286X , pp. 667-683.
• N. Williams, G. Srinivasan, P. Wechselblatt: Remoção e recuperação de SO ₂ de gases de combustão de usinas de energia. In: Tecnologia de Engenheiro Químico. 45, 7, 1973, ISSN  0009-286X , pp. 437-441.

Veja também

• Limpeza de gases de escape
• Gás de combustão
• Desnitrificação de gases de combustão
• Dessulfuração
• Área de Controle de Emissão de Enxofre - Regiões em que a emissão de enxofre e óxidos de enxofre por navios oceânicos deve ser restrita

Links da web

• Dessulfurização de gases de combustão em usinas de combustão
• Dessulfurização de gás de cidade usando o exemplo da usina de gás de Viena-Simmering

Evidência individual

1. ^ W. Büchner, R. Schliebs, G. Winter, KH Büchel: Industrial Inorganic Chemistry . VCH, Weinheim 1989, ISBN 3-527-26629-1 , pp. 394 . 
2. ↑ Karl Knoblauch, Ekkehard Richter, Harald Jüntgen: Aplicação de coque ativo em processos de remoção de SO2 e NOx de gases de combustão . In: Combustível (=  Conversão Industrial de Carvão e Carbono em Gás, Líquido e Produtos Sólidos de Alto Valor ). fita 60 , não. 9 , 1 de setembro de 1981, ISSN  0016-2361 , pp. 832-838 , doi : 10.1016 / 0016-2361 (81) 90146-0 ( sciencedirect.com [acessado em 24 de março de 2020]). 
3. ↑ Dr. Horst Grochowski: Método e aparelho para a separação de óxidos de enxofre e nitrogênio de um gás residual . 6 de junho de 1977 ( google.com [acessado em 24 de março de 2020]). 
4. ↑ Dr. Horst Grochowski: planta de reator de leito móvel . 12 de maio de 1990 ( google.com [acessado em 24 de março de 2020]). 
5. ↑ Planta de incineração de resíduos | Stadtwerke Düsseldorf. Recuperado em 24 de março de 2020 . 
6. ^ WKV - Dr. Grochowski Anlagentechnik GmbH. Obtido em 24 de março de 2020 (alemão). 
7. ^ Karl-Heinrich Grote, Jörg Feldhusen : Brochura de Dubbel para engenharia mecânica. Springer-Verlag, 2011, ISBN 978-3-642-17306-6 , p. L52 Google Books