ЭКОЛОГИЯ


УДК 662.61:66.071.9:66.074.3 © Н.К. Досмухамедов, Е.Е. Жолдасбай, В.А. Каплан, 2018

ISSN 0041-5790 (Print) • ISSN 2412-8333 (Online) • Уголь № 1-2018 /1102/

 

Название

Технология очистки отходящих газов ТЭС от серы: регенерация карбонатно-сульфатного расплава монооксидом углерода

 

DOI: http://dx.doi.org/10.18796/0041-5790-2018-1-74-80

 

Авторы

Досмухамедов Н.К., канд. техн. наук, профессор, ассоциированный профессор Казахского национального исследовательского технического университета им. К.И. Сатпаева, 050013, г. Алматы, Казахстан, e-mail: nurdos@bk.ru

Жолдасбай Е.Е., научный сотрудник Казахского национального исследовательского технического университета им. К.И. Сатпаева, 050013, г. Алматы, Казахстан, e-mail: nurdos@bk.ru

Каплан В.А., канд. техн. наук, научный консультант Научного института имени Вейцмана, 37270, г. Ришон-ле-Цион, Израиль, тел.: +7 (972) 542-31-14-31

 

Аннотация

Отсутствие надежной системы очистки дымовых газов и использование старых методов улавливания SO2 и других вредных загрязнителей атмосферы привели к возрастанию их концентраций в выбросах выше предельно допустимых норм. Загрязнение воздуха диоксидом серы стало одной из наиболее серьезных проблем, требующих безотлагательного решения. К одному из перспективных решений глубокой очистки отходящих газов ТЭС от сернистого ангидрида относится технология, основанная на поглощении SO2 расплавленной смесью карбонатов щелочных металлов. Внедрение технологии сдерживается ввиду отсутствия надежного способа регенерации сульфатно-карбонатного расплава.

В настоящей работе приведены результаты укрупненно-лабораторных испытаний процесса химической регенерации карбонатно-сульфатного расплава путем восстановления монооксидом углерода. Проведены исследования по восстановлению карбонатно-сульфатного расплава состава, %: Na2CO3 – 30,91; Li2CO3 – 51,02; K2SO4 – 18,07 монооксидом углерода при температуре 550°С. Установлено, что при продолжительности продувки расплава монооксидом углерода в течение 60 мин достигается максимальное удаление серы из расплава в форме COS. Извлечение серы из расплава составляет более 99%.

На основании экспериментальных результатов рассчитаны кинетические параметры процесса химической регенерации карбонатно-сульфатного расплава путем восстановления монооксидом углерода. Рассчитано значение энергии активации Е = 10,96 кДж/моль и определен порядок реакции n = 2. Показано, что процесс химической регенерации карбонатно-сульфатного расплава описывается сложным механизмом: взаимодействием сульфатов щелочных металлов с СО и протеканием обменных реакций между карбонатами щелочных металлов с их сульфатами.

Полученные результаты использованы при отработке технологии очистки отходящих газов на котельной установке К-19 АО «Энергоорталык-3», включающей проведение балансовых испытаний процесса сжигания угля, химической абсорбции отходящих газов карбонатным расплавом щелочных металлов и регенерации карбонатно-сульфатного расплава путем восстановления монооксидом углерода.

Иллюстрации

Рис.1. Принципиальная схема укрупненно-лабораторной установки: 1 – печь; 2 – подставка для реактора; 3 – реактор; 4 – расплав; 5 – съемная крышка; 6 – баллон с СО; 7 – кран; 8 – реометр; 9 – продувочная трубка; 10 – пробоотборник; 11 – трубка для отходящих газов; 12 – сосуды для титрования; 13 – хромель-алюмелевая термопара; 14 – потенциометр КСП-4

Рис.2. Динамика восстановления карбонатно-сульфатного расплава в зависимости от расхода СО: а – изменение содержание серы в расплаве от расхода СО; б – изменение количества серы в расплаве от расхода СО

Рис.3. Динамика удаления серы из расплава в форме COS-газа (а) и зависимость извлечения серы из расплава от расхода СО (б)

Рис.4. Зависимость константы скорости lnКр реакции (2) от температуры

Рис.5. Зависимость количества COS-газа от времени: а – при n = 1; б – при n = 2

 

Ключевые слова

Уголь, сернистый ангидрид, сульфатно-карбонатный расплав, монооксид углерода, регенерация, COS-газ.

 

Список литературы

1. Калыгин В. Г. Промышленная экология: учебное пособие для вузов. М.: Академия, 2010. 432 с.

2. Nolan P. Flue Gas Desulfurization Technologies for Coal-Fired Power Plants. Coal-Tech 2000 International Conference. Indonesia, Jakarta. 2000.

3. Алиев Г.М. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов. М.: Металлургия, 2012. 544 с.

4. Yosim S.J., Grantham L.F., Mckenzie D.E., Stegmann G.C. Chemistry of Molten Carbonate Process for Sulfur Oxides Removal from Stack Gases // Advances in Chemistry Series. 1973. 174 р.

5. Mcillroy R.A., Atwood G.A., Major C.J. Absorption of Sulfur-Dioxide by Molten Carbonates. // Env. Sc. Technol. 1973. № 7. pp.1022.

6. Krebs T., Nathanson G.M. Reactive collisions of sulfur dioxide with molten carbonates // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2010. 107(15). pp. 6622–6627.

7. Kaplan V., Wachtel E., Lubomirsky I. Carbonate melt regeneration for efficient capture of SO2 from coal combustion // RSC Adv. 2013. 3(36). pp. 15842–15849.

8. Zhumagulov B.T., Tuleshov А.К., Dosmukhamedov N.K., Lezin А.N. The innovations in Kazakhstan’s economy: Analytical instrument making development prospects // International Journal of Experimental Education. 2013. № 12. pp. 24-26.

9. Досмухамедов Н.К., Жолдасбай Е.Е., Каплан В.А., Нурлан Г.Б. Извлечение серы из сульфатно-карбонатного расплава щелочных металлов восстановлением монооксидом углерода // Горный Журнал Казахстана. 2016. № 2. С. 28-33.

10. Turkdogan E.T. Physical Chemistry of High Temperature Technology. Academic Press. 1980. 462 р.

11. Crundwell F. K., et al. Extractive Metallurgy of Nickel, Cobalt and Platinum-Group Metals. Elsevier, Oxford. 2011. 583 р.

12. Habashi F. Copper metallurgy at the crossroads // J. Min. Metall., Sect. B. 2007. 43(1). pp. 1–19.

13. Schlesinger M.E., et al. Extractive Metallurgy of Copper. Elsevier, Amsterdam. 2011. 455 р.

14. Ashar N.G., Golwalkar K.R. A Practical Guide to the Manufacture of Sulfuric Acid, Oleums, and Sulfonating Agents. London Springer, New York. 2013. 152 р.

 

Свежий выпуск
Партнеры