Redukcija emisija

pojedinih gasova

Odsumporavanje: uklanjanje SOx

Najveći izvori emisija:

– sagorevanje uglja (više od 65%)

– sagorevanje i prerada nafte (20%)

– prerada obojenih metala (10%)

Na svakih 1% sadržaja S u uglju emisija

2000 mg/m3 -- potrebno smanjenje reda 90%

MeĎunarodni sporazumi o prekograničnom

zagaĎenju i redukciji emisija

Nacionalni emisioni standardi su sve strožiji

Selektivan pristup redukciji emisija

Metode pre sagorevanja

Promena goriva

– korišćenje uglja sa nižim sadržajem S

– prelazak na prirodni gas

Prečišćavanje goriva

– uklanjanje piritnog dela S iz uglja

– mlevenje i flotacija, moguće i višestruka

– relativno niska cena, mala efikasnost (do 30%)

– može imati značaj kao jedna od mera

– bolji rezultati se postižu kod prečišćavanja nafte

Tehnike u zoni sagorevanja

Dodavanje sorbenta u nepokretnom sloju

– dodavanje krečnjaka ili dolomita u sloj uglja

koji sagoreva

– najjednostavnija metoda sniženja emisije

– mala efikasnost (15-20%)

– efikasnost se može povećati ubrizgavanjem vode

u sloj koji sagoreva (0,1kg vode po kg uglja)

Sagorevanje u fluidizovanom sloju

Aditivna metoda

Aditivna metoda

SO2 se uklanja ili u samoj zoni sagorevanja ili neposredno posle toga u dimnom kanalu, injektiranjem suvog sorbenta

Sorbenti: krečnjak, dolomit, kreč, gašeni kreč

Ubrizgavanje sorbenta direktno iznad ložišta ili sa sekundarnim vazduhom

Mogućnost postupka sa vlaženjem gasa

Efikasnost uklanjanja 30 do 70%

Mane: veće izdvajanje pepela, prljanje kotla

Ne primenjuje se za sagorevanje nafte

Metode prečišćavnja posle

sagorevanja Suvi sistemi: injektovanje suvog sorbenta

sa suvim ostatkom

Polusuvi sistemi: sorbent se injektira

kao mulj a dobija se čvrsti ostatak

Mokri sistemi: i sorbent i ostatak su vlažni

– neregenerativni sistemi

– regenerativni sistemi

Suvi sistemi

Injektovanje se vrši u dimni kanal iza ložišta;

sorbent se raspršava u vlažnom stanju stvarajući

uslove za formiranje H2SO3 na površini čestica

Sorbent: kreč ili Na-bikarbonat

Efikasnost: 40-80% pri M odnosu Ca:S=2:1

ili 70-80% pri Na:S=2:1

Primena na srednjim elektranama

Alternativa: suvi sprej skruberi, koji rade

sa malim količinama vode

Polusuvi sistemi

Krečni mulj kao sorbent se raspršava

u dimni kanal ili u reaktor iza ložišta i

suši se u struji dimnog gasa reagujući sa SO2

Primena za velike industrijske energane ili

manje elektrane, za ugljeve sa sadržajem

S ispod 2%

Za veća postrojenja dvostruki sistem

uklanjanja čestica

Efikasnost: 60-80% pri M odnosu Ca:S=2:1

Mokri neregenerativni sistemi

SO2 je vezan u hemijsko jedinjenje koje se koristi kao nus-proizvod ili se odlaže (otpad)

Sorbent: najčešće mulj krečnjaka ili kreča

Sorbent dolazi u kontakt sa dimnim gasom u otvorenim sprej-kolonama, stvarajući smešu kalcijum sulfita i sulfata (gips)

Veliko radno iskustvo sa ovim sistemima: koriste se u preko 80% komercijalnih primena

Efikasnost: oko 90% pri molskom odnosu Ca:S=(1-1,1):1

Primer neregenerativnog sistema

Mokri neregenerativni sistemi

provereni u radu

visoka efikasnost

dobijanje potencijalno korisnog nus-proizvoda

mogućnost primene u velikim postrojenjima

hlaĎenje dimnih gasova ispod tačke rose

potrebna prinudna cirkulacija dimnog gasa

tretman otpadnog mulja

Mokri regenerativni sistemi

Regeracija korišćenih sorbenata pri čemu se

uklanja i koncentriše zahvaćeni SO2

Sorbent se vraća ponovo u proces a visoko

koncentrovana struja gasa sa SO2 se može dalje

koristiti u procesima za dobijanje elementarnog

sumpora ili sumporne kiseline

Magnezijum oksidni proces

– smeša Mg-sulfita i sulfata se oslobaĎa vode,

suši i posle regeneracije vraća ponovo u proces

– efikasnost 98%, potrošnja energije 5-6% ukupne E

Mokri regenerativni sistemi

Wellman-Lord proces – najčešće korišćen regenerativni proces

– koristi rastvor Na2SO3 za ispiranje dimnih gasova; oksidacijom se dobija čvrst Na2SO4, koji se posle uklanjanja iz tečne faze i regeneriše do Na2SO3

– koncentrovana struja SO2 se koristi za dobijanje elementarnog sumpora ili sumporne kiseline

– efikasnost 90-95%, potrošnja energije 6-8%

– visoki investicioni troškovi

Walther proces – koristi NH3

Primer regenerativnog sistema sa

prinudnom oksidacijom

Odsumporavanje: rezime

U zadnjih 20 godina dosta je uraĎeno u oblasti odsumporavanja dimnih gasova

Najbitniji faktori za izbor tehnologije: – kapacitet elektrane/energane

– sadržaj S u uglju

– status procesa za prečišćavanje gasa

– investicioni i operativni troškovi postrojenja

– otpad posle prečišćavanja ili nus-proizvodi

– pouzdanost

Mnogi novi procesi su u razvoju

Faktori koji utiču na nastanak NOx

Temperatura sagorevanja - Termički NOx: preko 1000C pogoduje nastanku NOx

Prisustvo veće količine O – Termički NOx: višak vazduha, obogaćivanje zone sagorevanja kiseonikom

Tip goriva za NOx vezan u gorivu: organska jedinjenja azota, posebno u uglju i teškim uljima

Tip šarže za NOx vezan u šarži: topljenje ruda i drugi metalurški i tehnološki procesi

Formiranje NOx dvostepenom reakcijom – 2 N + O2 = 2 NO

– 2 NO + O2 = 2 NO2

Postupci redukcije NOX

Klasični postupci podrazumevaju ispiranje NOX sa ograničenim uspehom – Najveća efikasnost u barboteru sa membranom,

ali veliki pad p (5 do 8 kPa)

– Efikasnost u barboteru manja (30%), ali i pad p (0,5 kPa)

– Višestepeni ureĎaji mogu biti dovoljno efikasni

Neki od novijih postupaka – Apsorpcija u skruberskim kolonama

– Selektivna ne-katalitička redukcija (SNCR)

– Selektivna katalitička redukcija (SCR)

Selektivna redukcija

Izvršava se korišćenjem redukcionog

sredstva kao što je amonijak

– 6 NO + 4 NH3 = 5 N2 + 6 H2O

– 6 NO2 + 8 NH3 = 7 N2 + 12 H2O

Ostatak amonijaka reaguje sa O2 :

– 4 NH3 + 5 O2 -> 4 NO + 6 H2O

– 4 NH3 + 3 O2 -> 2 N2 + 6 H2O

SNCR

Reakcija se odvija na visokoj temperaturi

(iznad 900°C) bez katalizatora (SNCR)

Koristi se za redukciju NOx iz dimnjaka TE

Proces ometa prašina i SO2

SCR

Reakcija na umerenijim temperaturama (300 - 400ºC)

Osnovne komponente SCR procesa – Reaktor koji sadrži katalizator

– Sistem za skladištenje i ubrizgavanje amonijaka

Amonijak može biti u obliku – Tečnosti

– Pod pritiskom (bez vode)

– 25% vodeni rastvor

– rastvor uree

SCR: DeNOx proces

Redukcija amonijaka

NH3 se uklanja vodom na niskim t

(30-50C) obično u dvostepenim

sistemima

Postupci uklanjanja H2S

Često se u procesima ide do stvaranja S

Tehnologija je odreĎena kapacitetom I

koncentracijom H2S

– Mali: izdvajanje selektivnim reaktantima

– Srednji: izdvajanje aminima,

zatim spaljivanje

– Veliki: Klausov postupak,

regeneracija sumpora

Apsorpcija sumporvodonika

“Izvlačenje” H2S iz struje gasa

Najčešći proces je prečišćavanje vodenim rastvorom etanolamina (TEA i MEA)

Proces se može vršiti u koloni sa barbotiranjem, a regeneracija stripovanjem

Klausov postupak (1)

Dobijanje elementarnog S iz gasa

koji sadrži više od 50% H2S

Reakcija je dvostepena

Klausov postupak (2)

Termički stepen (550 - 2000C) H2S + 3/2 O2 SO2 + H2O SO2 + 2H2S 3S + 2H2O

U termičkom stepenu izdvaja se 60% S

Katalitički stepen (400C) SO2 + 2H2S 3S + 2H2O

Do 3 katalitička stepena, katalizator: prirodni boksit u kuglicama

Gasovi preostali na izlazu iz procesa se spaljuju

Efikasnost 94 do 97%

Neki od novijih postupaka

Biološki procesi, posle tretiranja razblženim rastvorom NaOH, Thiobacillus Bacteria dovodi H2S do elementarnog sumpora; za prečišćavanje prirodnog gasa

TAKAHAX, primenom amonijaka i Na2CO3, sa regeneracijom S; u industriji čelika i koksa

Redox prosesi u vodenim rastvorima Fe

Fluoridi

Ispiranje fluorida vodom zbog dobre rastvorljivosti:

– skruberi i Venturi skruberi

– mokri filtri

– kolone sa punjenjem

Problemi:

– izbor konstrukcionih materijala (korozivnost)

– u prisustvu gasovitog F2 ne sme se upotrebiti voda (stvara eksplozivnu smešu)

Hloridi

Cl2 i HCl se uklanjaju ispiranjem vodom

HCl se zbog egzotermnosti uklanja

u 2 faze

– absorber obložen grafitom

– kolona sa punjenjem

Glavni problem: korozivnost