Из щелочных методов наиболее перспективны те, которые обес­печивают простоту и надежность работы установки, а также полу­чение товарных продуктов, используемых в народном хозяйстве.

Рис. 5. Схема очистки выхлопных газов от SO2 известковым способом.

Известковый метод. Принципиальная схема установки по очист­ке отходящих газов от SO2 известковым способом представлена на рис. 5. По этому способу отходящие газы подвергаются пред­варительной очистке от механических примесей (пыли, сажи) в ба­тарейных циклонах 1, после чего с помощью газодувки 2 направ­ляются в скруббер 3, орошаемый известковым молоком.

При взаимодействии известкового молока с SO2 протекают ре­акции

SO2 + Н2O = Н2SO3;

Са (ОН)2 + SO2 = CaSO3 + 2H2O.

По мере циркуляции раствора в нем накапливается соль СаSО3. Когда концентрация ее в растворе достигнет 18—20%, раствор периодически заменяется свежим. Образовавшийся сернистокислый кальций плохо растворим в воде (0,138 г/л), поэтому в систе­ме орошения скрубберов последовательно устанавливается крис­таллизатор 5, служащий для выделения кристаллов сульфита каль­ция. Дальнейшее выделение CaSO3 происходит на вакуумфильтре 6. Шлам, состоящий из СаSО3 и CaSO4, образующийся за счет реакции

2СаSO3+O2=2СаSO4,

выводится в отвал транспортером 7 и может быть использован для производства строительных материалов. Известковый метод обеспечивает практи­чески полную очистку газов от SO2, но требует значительного рас­хода извести.

Содовый метод. Сущность этого метода заключается в промыв­ке отходящих газов водными растворами кальцинированной соды. При этом протекают реакции

Na2CO3 + SO2 = Na2SO + СО2,

Na2SO3 + SO2 + H2O = 2 NaHSO3.

Процесс поглощения SO2 содовым раствором осуществляется в аппаратах насадочного или барботажного типов. Газ проходит последовательно две башни, первая из которых орошается раство­ром NaHSO3, вторая — раствором Na2SO3. Содовый способ обеспечивает хорошую очистку отхо­дящих газов от SO2 с одновременным получением товарной соли NaHSO3 и Na2SO­3. Однако он не нашел широкого применения ввиду ограниченного сбыта этих солей.

Аммиачный метод. Процесс очистки выхлопных газов от SOg аммиачным методом заключается в промывке газа аммиачной во­дой. При этом протекает реакция

SO2 + 2NH3 + H2O = (NH4)2SO3;

(NH4)2 SO3 + SO2 + H2O = 2 NH4 HSO3.

В присутствии кислорода сульфиты окисляются до сульфатов

(NH4)2SO3 + ½ O2 = (NH4)2SO4;

(NH4)HSO3 + ½ O2 = NH4HSO4.

Так как при взаимодействии сернистого газа с аммиачной водой получаются аммиачные соли, используемые как удобрение в сель­ском хозяйстве, аммиачный метод очистки газов от SO2 перспек­тивен.

Циклические методы. В основе циклических методов лежит спо­собность двуокиси серы поглощаться при низких температурах, а затем при повышении температуры выделяться в чистом виде. В некоторых случаях для абсорбции SO2 используются твердые сорбенты. Циклические методы извлечения двуокиси серы являют­ся наиболее эффективными и нашли применение в промышлен­ности.

Принципиальная схема извлечения и концентрирования SO2 циклическим методом показана на рис. 6. Охлажденный и очи­щенный от механических примесей газ поступает в абсорберы /, орошаемые поглотителем. Очищенный газ выбрасывается в атмос­феру, а поглотительный раствор нагревается в теплообменнике 3

Рис. 6. Схема очистки газов от двуокиси серы циклическим методом.

и направляется в отгонную колонну 4, снабженную кипятильни­ком 5. Смесь водяных паров с SO2 поступает в конденсатор 6, а затем в холодильную башню 8, орошаемую циркуляционной хо­лодной водой (насыщенной SO2). Водяные пары конденсируются, а чистая двуокись серы извлекается из системы. Раствор охлаж­дают в холодильниках 7 и 9 и собирают в емкости 2.

Водный метод. Недостаток этого способа в том, что на регене­рацию воды расходуется большое количество электроэнергии. Вви­ду малой растворимости SO2 в воде поглотительная установка яв­ляется громоздкой.

Аммиачный метод. Капитальные затраты на сооружение очист­ных сооружений могут быть снижены, если в качестве поглотителя использовать более абсорбционноемкие поглотители (водный раст­вор аммиака и др.).

Магнезитовый метод. Сущность процесса состоит в поглощении водной суспензии окиси магния

MgO + SO2 == MgSO3.

При нагреве сульфит магния разлагается на

MgSO3 ®t­=0 MgO + SO2­­ ­­ с получением товарного SO2, а окись магния снова направляется на поглощение. Как и в случае аммиачного способа часть (до 10°/о) сульфита магния в растворе окисляется в сульфат

2MgSO3 + O2 = 2MgSO4.

Эта часть раствора должна быть компенсирована свежим. В производственных условиях рабочий раствор, содержащий MgSO3 и MgSO4 в шламе, непрерывно циркулирует в системе.

Магнезитовый способ прост и обеспечивает полную очистку газов от 50г. При этом расходуется незначительное количество сырья-магнезита. Однако из-за больших энергетических затрат и громоздкости технологического оборудования он не получил ши­рокого применения.

Цинковый метод. Этот способ очистки газов от SО2 аналогичен магнезитовому, но в качестве поглотителя используется суспензия окиси цинка

Отличительной особенностью цинкового способа является то, что на очистку можно подавать газы при высокой температуре (200—250°С). Газ должен быть предварительно очищен от пыли.

Комбинированные методы. Комбинированные методы не позво­ляют возвращать в систему поглотительный раствор для повтор­ного использования. Выделение двуокиси серы здесь происходит с попутным получением других побочных продуктов.

Аммиачно-сернокислотный метод. При поглощении двуокиси се­ры аммиачной водой образуются сернистокислые соли, которые под действием серной кислоты разлагаются с получением 100%-ного SO2 и сульфата аммония

2NН4НSОз+ Н3SO4 = (NН4)2SO4 + 2SO2 + 2H2O;

(NH4)2 SО3 + Н2SО4 = (NН4)2SO4 + SO2 + Н2O.

Из перечисленных методов наиболее простыми и выгодными являются методы прямой нейтрализации и окисления. На вто­ром месте стоят комбинированные методы. Из циклических ме­тодов наиболее перспективными являются аммиачный и ксилидиновый.

Недостаток всех перечисленных методов — их громоздкость и большие капитальные затраты. Стоимость очистки выхлопных га­зов с малой концентрацией SO2 может быть значительно снижена, если применить эффективное оборудование и получать продукт, пользующийся большим спросом в народном хозяйстве. Полые распылительные абсорберы при меньшей стоимости и меньшем гидравлическом сопротивлении в 3—4 раза превосходят по эффективности аппараты насадочного типа; полые башни проще в изготовлении, имеют меньший вес и не засоряются в процессе эксплуатации. Применяемый для поглощения двуокиси серы вод­ный раствор сульфита аммония отличается большой химической емкостью. При очистке газов от SO2 указанным методом получает­ся ценное удобрение для сельского хозяйства — сульфат ам­мония.