Очистка газов от оксида серы (I).

Сернистый газ – одно из основных загрязнений атмосферного воздуха, оказывающее сильное негативное воздействие на живые организмы. В обычных условиях это бесцветный газ с резким характерным запахом. В атмосфере он постепенно окисляется до серного ангидрида, а последний при взаимодействии с водой образует серную кислоту. Из атмосферы сернистый газ и продукты его химических превращений вымываются с осадками, поступая в водоемы, почву. Время пребывания сернистого газа в атмосфере зависит от многих факторов и составляет от нескольких часов до 4-5 суток. Предельно допустимая концентрация этого вещества в воздухе (среднесуточная) составляет 0,005 мг/м³.

Сернистый газ – кислотный оксид, способы улавливания SO₂ из загрязненных промышленных газов основаны на способности его взаимодействовать с водой, основными оксидами, некоторыми солями.

Таблица 5

Методы очистки газов от SO₂.

метод	основные процессы метода
Известковый метод очистки газов от SO2	SO2 + CaCO3 = CaSO3 + CO2 SO2 + CaO = CaSO3 SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 + H2O 2CaSO3 + O2 = 2 CaSO4
Аммиачный метод очистки газов от SO2	SO2 + (NH4)2SO3 + H2O = 2 NH4HSO3
Поглощение SO2 углеродными пористыми сорбентами	(SO2 + H2O + О2)  уголь SO2 + H2O = H2 SO3 H2 SO3 + ½ O2 = H2 SO4

Известковый метод очистки газов от SO₂. Это один из наиболее простых в техническом отношении методов. Однако в процессе очистки образуются твердые отходы, которые не находят практического применения, сбрасываются в отвалы. Поэтому метод применим только при небольших содержаниях SO₂ в очищаемом газе. Метод основан на необратимом химическом взаимодействии сернистого газа с известняком (известью или мелом), в результате чего образуется сульфит кальция, который на воздухе окисляется до сульфата кальция.

Аммиачный метод очистки газов от SO₂ имеет несколько вариантов, отличающихся условиями проведения процесса. Однако во всех вариантах этого метода первая стадия одинакова - это поглощение сернистого газа водным раствором сульфита аммония с образованием гидросульфита аммония. Далее варианты метода отличатся по направлениям переработки гидросульфита аммония. Наибольший интерес с точки зрения эколога представляют те методы, в которых происходит превращение SO₂ в какой-либо продукт, используемый в других производствах или в сфере потребления. При таком подходе более интересен аммиачно-автоклавный метод. Здесь на второй стадии процесса гидросульфит амония разлагается в автоклаве при повышенных температурах и давлениях с получением в качестве товарных продуктов серы и сульфата аммония:

2 NH₄HSO₃ + (NH₄)₂SO₃ = 2(NH₄)₂SO₄ + S + H₂O

Поглощение SO₂ углеродными пористыми сорбентами является одним из наиболее перспективных методов. При контакте содержащего SO₂ газа с пористым сорбентом вначале происходит сорбция SO₂ и других компонент загрязненного газа на активной поверхности сорбента. Далее в результате взаимодействия сорбированных веществ между собой образуются вещества, представляющие собой товарные продукты. Так образование серной кислоты может быть представлено следующей схемой:

S O₂ H₂O О₂ SO₂ + H₂O = H₂ SO₃

H₂ SO₃ + ½ O₂ = H₂ SO₄

Очистка газов от оксидов азота.

Оксиды азота, как и сернистый газ, являются одним из основных загрязнений атмосферы. Наиболее устойчив в атмосфере оксид азота (IY). Предельно допустимая концентрация установлена для всех оксидов азота в пересчете на NO₂ и составляет 0,085 мг/м³ в воздухе населенных пунктов. Источниками загрязнения атмосферы оксидами азота являются процессы сжигания топлива, а также производства азотной кислоты, минеральных удобрений.

Наиболее экологичным способом очистки промышленных газовых выбросов от оксидов азота является каталитическое восстановление их до молекулярного азота. При этом в качестве восстановителей могут использоваться СО, Н₂, СН₄, NН₃, различные газовые смеси. Катализаторы – металлы подгруппы платины на различных носителях.

В различных процессах могут образоваться выхлопные газы с различным содержанием оксидов азота. Если содержание их мало, то применяются относительно простые системы очистки. Например, в производстве разбавленной азотной кислоты образуются выхлопные газы с содержанием оксидов азота 0,2 – 0,25%, кислорода - до 3 %, паров воды - до2,0%. Основной компонент таких газов – азот. Для восстановления оксидов азота используется аммиак при температуре 120^ОС и давлении 0,3 МПа:

6 NO + 4 NH₃(избыток) = 5 N₂ + 6H₂O

6 NO₂ + 8 NH₃ (избыток) = 7 N₂ + 12H₂O

Оставшийся аммиак окисляется кислородом воздуха:

4 NH₃ + 3О₂ = 2 N₂ + 6H₂O

Очищенный от оксидов азота газ выбрасывается в атмосферу. Поскольку все используемые в схеме очистки химические процессы проводятся при повышенных температурах, то выбрасываемый после очистки газ является источником энергетического загрязнения атмосферы. Если содержание оксидов азота в выхлопных газах повышено, то применяют многоступенчатые системы очистки, которые также основаны на каталитическом восстановлении оксидов азота до молекулярного азота.