Processos de Abatimento do Dióxido de Enxofre
Este artigo lança luz sobre os dois processos de redução do dióxido de enxofre. Os processos de redução são: 1. Processos Secos e 2. Processos Úmidos.
Processo de Redução nº 1. Processos Secos:
Nestes processos, os gases residuais com SO 2 são tratados com produtos químicos na ausência de água.
Processo de Descarte Exterminador Seco - Processo Calcário / Dolomita :
Neste processo, a pedra calcária ou o pó de dolomite são injetados em uma câmara de combustão, na qual as partículas e o fluxo de gases de combustão são contracorrentes. A alta temperatura do forno, o carbonato de cálcio / magnésio se decompõe em óxido, que por sua vez reage com o SO 2 presente no gás de combustão para formar sulfito e sulfato. As reacções globais podem ser expressas como
2 CaCO 3 + 2 SO 2 + ½ O 2 CaSO 3 + CaSO 4 + 2 CO 2 … .. …………………………. (5.1)
2 MgCO 3 + 2 SO 2 + ½ O 2 -> MgSO 3 + MgSO 4 + 2 CO 2 ………………………. (5.2)
O sulfito e sulfato produzidos juntamente com o CaO / MgO não reagido são removidos do forno e são descartados. Devido ao contato insuficiente entre CaO / MgO e o gás de combustão na maioria dos casos, a eficiência de remoção de SO 2 é baixa, apesar do fato de que o carbonato é adicionado em grande excesso do que a proporção estequiométrica.
Alguns dados típicos de desempenho são:
Processo de Dolomite:
Tamanho de partícula ideal: 10-15 µm
Adição ideal de dolomita: 2, 5 vezes a quantidade estequiométrica.
Eficiência de remoção:
70% com 250 ppm SO 2
85% com 130 ppm SO 2
Processo de calcário :
Adição ótima de calcário: 10% do carvão queimado
Eficiência de remoção: 40-80% com 550-890 ppm SO 2
Maior eficiência de remoção pode ser alcançada quando o calcário / dolomita é usado em um combustor de carvão de leito fluidizado.
Embora o processo seco à base de calcário / dolomite seja menos eficiente do que o processo úmido cal e calcário, tem as seguintes vantagens:
(i) O gás de combustão pode ser tratado a uma temperatura elevada,
(ii) Nenhuma unidade de tratamento complexa é necessária.
Este processo seco tem uma vantagem sobre os processos de recuperação a seco, uma vez que estes sofrem de perda excessiva de absorvente devido ao atrito e alto custo de investimento devido às complexidades das unidades de regeneração.
Processos de Recuperação Seca:
A. Processo de Óxido de Metal:
(i) Processo de Óxido de Manganês Ativado:
Este processo foi desenvolvido pela Mitsubishi Heavy Industries. Consiste nas seguintes etapas:
Etapa I:
O óxido de manganês hidratado entra em contato com um gás de combustão com SO 2 simultaneamente, como resultado da produção de sulfato de manganês.
Mn 2 O 3 + 2 SO 2 + ½ O 2 -> 2 MnSO 4 ………………………………… (5.3)
Passo-ll:
O sulfato de manganês assim produzido reage num recipiente separado com amoníaco aquoso e ar, pelo que o sulfato de amónio é produzido e o óxido de manganês é precipitado.
2MnSO 4 + 4 NH 4 OH + ½ O 2 -> 2 (NH 4 ) 2 SO 4 + Mn 2 O 3 + 2 H 2 O ………………………………… (5.4)
Etapa-doente:
A lama produzida é filtrada. O óxido de manganês é seco e reciclado. A solução de sulfato de amónio é concentrada e os cristais de sulfato de amónio resultantes são comercializados.
A eficiência de remoção de SO 2 deste processo pode ser em torno de 90%.
ii) Processo de óxido de cobre :
Neste processo as pastilhas de óxido de cobre suportadas por alumina reagem com SO2 e O2 presentes num gás de combustão para produzir CuSO4 a cerca de 400 ° C.
Subseqüentemente, CuSO4 é reduzido com hidrogênio ou metano em torno de 400 ° C, sendo a reação
O uso de metano pode levar à deposição de coque e conseqüente entupimento da cama.
Na próxima etapa, o cobre é oxidado com ar e o reator é colocado on-line.
O SO2 produzido pode ser convertido em ácido sulfúrico ou enxofre elementar.
Como o processo opera em um ciclo, pelo menos dois reatores são necessários.
O processo parece ser promissor. No entanto, requer reatores caros e um grande suprimento de um gás redutor (H 2 / CH 4 ).
(iii) Processo de Alumina Alcalinizada:
Este processo é levado a cabo por contacto de peletes de óxido de sódio de alumínio com cerca de 1, 60 mm de diâmetro com SO2 contendo gás de combustão a cerca de 330 ° C, o que resulta na formação de sulfato de sódio-alumínio.
As pastilhas de sulfato de alumio e sio s ent reduzidas numa outra torre contra-actualmente com H e CO a cerca de 650 para regenerar o ido de sio e para produzir H2S. H2S assim produzido depois tratado para recuperao de enxofre.
Este processo pode ter uma eficiência de remoção de SO2 de cerca de 90%. No entanto, o maior problema encontrado neste processo é o atrito dos pellets, resultando em sua perda. Essa perda afeta negativamente a economia do processo. Ainda está para encontrar aplicação comercial.
B. Processos de Carbono Ativado:
(i) Processo de Reintracção:
Este processo é realizado em duas etapas. Na primeira fase, um gás de combustão contendo SO2 é adsorvido num leito móvel de partículas de carvão activado a cerca de 150-200 ° C. O absorvedor é operado em contra-corrente. As partículas de carvão activado utilizadas neste processo são produzidas por carbonização por vácuo de turfa ou material semelhante. A chave para o potencial econômico desse processo está na disponibilidade de um adsorvente de baixo custo.
Durante o processo de adsorção, a seguinte reação ocorre na superfície adsorvente:
No segundo estágio, as partículas de carbono carregadas com ácido sulfúrico saindo do adsorvedor são tratadas para recuperação de H 2 SO 4 como tal ou como SO 2 . As partículas de carbono regeneradas são recicladas de volta ao adsorvedor.
Existem dois processos alternativos para a recuperação de compostos contendo enxofre das partículas de carbono carregadas:
(a) Lave as partículas de carbono com água. Isso resulta na produção de solução diluída de ácido sulfúrico. As partículas de carbono molhadas são secas e recicladas de volta. A desvantagem deste processo são as dificuldades encontradas no armazenamento, transporte e comercialização da solução diluída de ácido sulfúrico.
(b) Aquecer as partulas de carbono carregadas com ido sulfico a cerca de 380-450. No aquecimento SO2, CO 2, CO e H 2 O são produzidos e as partículas de carbono são reativadas. O gás produzido contém cerca de 10 a 15% de SO2, que pode ser utilizado para produzir ácido sulfúrico. As partículas de carbono regeneradas são recicladas para o adsorvedor.
A eficiência de remoção do processo de Reinluft é de cerca de 90%.
ii) Processo Westvaco :
O processo Westvaco emprega partículas de carvão ativado em um leito móvel. O produto intermediário formado durante o processo é o ácido sulfúrico, mas finalmente o enxofre é recuperado como enxofre elementar.
O processo é realizado através dos seguintes passos.
Etapa I:
O SO 2, O 2 e a umidade presentes em um gás de combustão se combinam em partículas de carvão ativado para produzir ácido sulfúrico.
Passo-ll:
O ácido sulfúrico adsorvido é reagido com H, S para produzir enxofre elementar nas superfícies das partículas de carbono.
Etapa-doente:
As partículas de carbono contendo partículas sulfurosas elementares são aquecidas para produzir vapor de enxofre, que é condensado e coletado como enxofre fundido.
Etapa IV:
O enxofre residual presente nas partículas de carbono é convertido em H 2 S, reagindo com o hidrogênio (H 2 ) e, com isso, reativando as partículas de carbono. O H2S gerado é usado no Passo II e as partículas de carbono são reutilizadas. Este processo foi operado em escala piloto. A eficiência de remoção de SO 2 relatada é de 90%. Foi alegado que 99% da eficiência de remoção pode ser alcançada usando um leito de carbono mais profundo.
As desvantagens do processo são:
(i) O tamanho do vaso necessário para abrigar as partículas de carbono é grande e a queda de pressão através do leito é alta;
(ii) A quantidade de hidrogênio necessária para a remoção do enxofre residual (Etapa IV) é muito maior do que a quantidade estequiométrica.
C. Processo Carbonato Derretido:
O Atomics International Molten Carbonate Process emprega um fundido euttico contendo 32% de Li2CO3, 33% de Na2CO3 e 35% de K2CO3 em peso para absorver SO2 de um g residual a cerca de 450. Verificou-se que a eficiência de remoção de SO2 deste processo é de cerca de 99% de um gás influente com 0, 1 a 3% de SO2.
As reações podem ser expressas como abaixo:
SO 2 + M 2 CO 3 —–> M 2 SO 3 + CO 2 …………………… (5.11)
SO 2 + ½ O, + M 2 CO 3 —–> M 2 SO 4 + CO 2 ……………. (5.12)
O fundido carregado é então reduzido com uma mistura de H e CO, pelo que uma corrente de gás contendo H2S, CO e H2O é produzida juntamente com carbonatos regenerados. O processo de regeneração é realizado a cerca de 525 ° C. Um processo alternativo consiste em reduzir o sulfito - sulfato fundido a sulfetado com carbono e ar a cerca de 750 ° C. O fundido sulfato-carbonato é ainda reagido com vapor e CO2 a cerca de 450 ° C, o que resulta na formação de H2S e carbonato fundido.
H 2 S produzido pode ser usado tanto para produção de ácido sulfúrico como para produção de enxofre elementar. Embora a operação de uma unidade integrada completa empregando este processo ainda esteja por ser realizada, o processo é de interesse devido à tecnologia exclusiva envolvida. Este processo pode ser utilizado para recuperação de enxofre a partir de gás de pilha isento de pó.
Processo de Redução nº 2. Processos Molhados:
Estes processos são realizados esfregando os gases residuais SO2 com uma suspensão aquosa ou com uma solução aquosa.
Processos Wet Throwaway:
A. Processos Baseados em Cal e Calcário:
(i) Processos Convencionais:
Neste processo, uma corrente de gás de combustão libertada do material particulado é lavada com uma suspensão aquosa de cal / calcário em pó tendo 5-10% em peso de sólido. O SO 2, eficiência de remoção deste processo é de cerca de 80 a 95%.
Embora o calcário seja muito mais barato que o calcário, para algumas aplicações, o calcário é preferido devido à sua maior reatividade. O gás limpo é reaquecido antes de descarregar o mesmo na atmosfera através de uma pilha.
A suspensão usada do depurador é alimentada em um tanque de recirculação de onde uma parte é alimentada de volta ao purificador com água de reposição e pó de calcário / calcário recém-adicionado. A porção restante é descarregada em um tanque de decantação. O lodo sedimentado da lagoa é descartado e o líquido sobrenadante é recirculado para o lavador juntamente com a suspensão aquosa. No purificador, principalmente bi-sulfito e bi-sulfato são produzidos. Estes sofrem novas reacções no tanque de recirculação / atraso.
As reações que ocorrem no depurador são:
2CaCO 3 + 4 SO 2 + O 2 + 2 H 2 O -> Ca (HSO 3 ) 2 + Ca (HSO 4 ) 2 + 2 CO 2 ……. (5.13)
2 Ca (OH) 2 + 4 SO 2 + O 2 -> Ca (HSO 3 ) 2 + Ca (HSO 4 ) 2 ………………… (5.14)
No tanque de recirculação / atraso, as reações que ocorrem podem ser resumidas como abaixo:
CaCO 3 + Ca (HSO 3 ) 2 -> 2 CaSO 3 + H 2 O + CO 2 ………… .. (5.15)
CaCO 3 + Ca (HSO 4 ) 2 -> 2 CaSO4 + H2O + CO 2 ………… .. (5.16)
Ca (OH) 2 + Ca (HSO 3 ) 2 -> 2 Ca SO 3 + 2H 2 O ………………. (5.17)
Ca (OH) 2 + Ca (HSO4) 2- > 2CaSO4 + 2H2O ……………… (5.18)
Calcário de grau químico contendo 95% ou mais de CaCO 3 é o mais adequado para este processo. A dolomita sendo relativamente inerte não é adequada para este processo. Para o processo baseado em calcário, a relação de massa L / G deve exceder 65, mas para o processo à base de cal, a razão de massa L / G por volta de 35 foi considerada adequada. Para a remoção, a proporção de cal a SO 2 necessária é de cerca de 1, 05-1, 15 vezes a proporção estequiométrica, devido à sua maior reatividade, enquanto que para o calcário, a razão necessária é de cerca de 1, 25 a 1, 6.
O calcário é mais barato em comparação com o calcário, mas um tamanho de esfregão à base de calcário seria maior do que o de um depurador à base de cal, devido à maior relação L / G para o primeiro. Para uma grande instalação, o processo de calcário seria econômico, enquanto para uma instalação pequena, o processo de cal seria mais econômico.
Operar um depurador a um pH baixo (pH não inferior a 5) promove a formação de escamas de sulfato de cálcio (nos lavadores e sistemas de recirculação), enquanto a operação a um pH mais elevado (pH do lavador influente superior a 8) promove a formação de partículas moles de sulfito de cálcio .
O pH ideal para um sistema de calcário é entre 5, 8 e 6. Para um sistema de cal o pH ligeiramente ácido é o mais adequado. A reação entre o calcário e o CO 2 no gás de combustão provoca a precipitação de CaCO 3 acima de pH 6, 7, o que resulta em um maior consumo de calcário. Portanto, o pH de um sistema de cal não deve exceder 6.7.
O tempo de permanência em um tanque de recirculação é de cerca de 10 minutos para um sistema de calcário e o mesmo é de cerca de 5 minutos para um sistema de cal.
As composições aproximadas de lodo de um sistema de calcário e a de um sistema de cal estão listadas na Tabela 5.1.
(ii) Chiyoda Thoroughbred 121 Processo :
A lama de calcário é usada como absorvente neste processo. No entanto, difere do processo convencional de calcário em três aspectos, a saber (1) o pH absorvente. (2) o desenho do reator e (3) a introdução de ar na parte inferior do reator. O ar é usado para oxidação de SO 2 a SO 3 .
O pH mantido neste processo é em torno de 4 a 5; Como resultado, o sulfito formado é oxidado em sulfato. O processo é realizado em um reator de tipo especial chamado reator de borbulhamento a jato. Como o processo produz gesso como produto final, não há necessidade de reciclar líquidos.
Operação suave livre de problemas e eficiência de remoção de SO 2 na faixa de 97-99% com concentração de SO 2 de gases de combustão variando de 1000-2000 ppm foram relatados. Alta utilização de calcário e alto teor de gesso do lodo foram observados.
A reação geral pode ser resumida como abaixo:
CaCO 3 + SO 2 + 1/2 O 2 + 2 H 2 O -> Ca SO 4 . 2H 2 O + CO 2 ………… .. (5.19)
(iii) Processo de Álcalis Duplo :
Neste processo, um gás de combustão é tratado com uma solução de sulfito de sódio, que absorve SO 2,
A reação principal pode ser expressa como abaixo:
Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O -> 2 Na H 3 3 …………… .. (5.20)
Os outros produtos quicos presentes na soluo acabada podem ser sulfito de sio, sulfato de sio e carbonato de sio. Uma porção do licor gasto é reciclada para o absorvedor. A outra parte é tratada com cal ou pó de calcário.
Os produtos da reacção são sulfito e sulfato de cálcio insolúveis, sulfito de sódio solúvel (e hidróxido). O precipitado é engrossado em um colono. O lodo é filtrado e o bolo é lavado. O licor claro das operações de sedimentação e filtração, juntamente com o carbonato de sódio de reposição, é devolvido ao absorvedor.
Dois estudos de custos independentes indicaram que o custo de instalação e operação de um sistema de álcalis duplo é menor do que o de um sistema de lavagem de polpa de calcário para o tratamento de um gás de combustão de combustível com alto teor de enxofre.
(iv) processo de ácido diluído:
Este processo é uma alternativa ao processo de álcali duplo. Nesse processo, o SO 2 é absorvido em uma solução diluída de ácido sulfúrico (2-3% H 2 SO 4 ) com ferro como catalisador.
As reações que ocorrem são:
2 SO 2 + O 2 + 2 H 2 O -> 2 H 2 SO 4 ………………… .. (5.21)
2 Fe SO4 + SO2 + O2 -> Fe2 (SO4) 3 ……………… .. (5.22)
Fe 2 (SO 4 ) 3 + SO 2 + 2 H 2 O -> 2 Fe SO 4 + 2 H 2 SO 4 …………… .. (5.23)
O ácido sulfúrico assim produzido é reagido com calcário para precipitar o gesso.
A eficiência de remoção de SO 2 deste processo foi relatada como sendo cerca de 90%.
B. Processo de Metal Alcalino :
Este também é um processo de descarte no qual nem o calcário nem o calcário são usados direta ou indiretamente. É adequado para o tratamento de uma corrente de gás de combustão relativamente pequena contendo SO2. Alcalóide usado para esfregar é hidróxido de sódio ou carbonato.
Neste processo, uma corrente de gás de combustão é primeiro arrefecida passando-a através de um purificador de venturi. Em seguida, o gás limpo e resfriado é esfregado com uma solução alcalina em uma única coluna da bandeja de peneira. Finalmente, o gás tratado é reaquecido pela adição de ar quente e descarregado na atmosfera através de uma pilha.
O lavador venturi é alimentado com uma solução reciclada, enquanto a coluna da bandeja é alimentada com uma solução alcalina nova.
A vantagem desse processo é o baixo custo de capital. No entanto, o custo operacional total devido ao custo do produto químico e ao custo da eliminação de bebidas usadas supera o baixo custo de capital. A eficiência de remoção de SO 2 relatada deste processo é de cerca de 85%
Processos de Recuperação Úmida:
A. Processos de Óxido de Metal / Hidróxido:
(i) Processo de Óxido de Magnésio :
Este processo é realizado em três etapas.
Etapa I:
Na primeira etapa, uma corrente de gás com SO 2 pré-lavada é lavada com uma suspensão aquosa de magnésia.
As reações resultantes são:
MgO + 2 SO 2 + H 2 O -> Mg (HSO 3 ) 2 ………………… (5.24)
Mg (HSO 3 ) 2 + MgO -> 2 Mg SO 3 + H 2 O …………. (5.25)
2 Mg SO 3 + O 2 ——> 2 Mg SO 4 …………………… (5.26)
Passo-ll:
Neste passo, uma porção da suspensão de sulfito de magnésio e sulfito, juntamente com a magnésia que não reagiu, é reciclada para o purificador misturado com a maquilhagem magnésia e água. A outra parte da suspensão é filtrada e o bolo é seco.
Etapa-doente :
No terceiro passo, o bolo seco é misturado com coque e calcinado num forno a cerca de 850-900 ° C.
Durante a calcinação as seguintes reações realizam-se:
Mg (HSO 3 ) 2 ——> MgO + 2 SO 2 + H 2 O …………. (5.27)
Mg SO 3 ——> MgO + SO 2 …………… .. (5.28)
Mg SO 4 + C + ½ O 2 ——> MgO + SO 2 + CO 2 ………………. (5.29)
O MgO regenerado é reciclado para o depurador e o SO2 produzido é utilizado para a produção de ácido sulfúrico.
A eficiência de remoção de SO 2 da unidade Craumby Unit 1 da PECO foi relatada como 96-98%.
(ii) Processo de oxi-hidróxido de manganês da Mitsubishi :
Este processo é levado a cabo esfregando um gás residual pré-limpo contendo SO2 com uma suspensão de oxi-hidróxido de manganês a 3 por cento, pelo que sulfito e sulfato de manganês são produzidos como mostrado abaixo.
Mn (OH) 2 + SO2 ——> MnSO3 + H2O ………… .. (5.30)
Mn (OH) 2 + SO 2 + ½ O 2 ——> MnSO 4 + H 2 O ………………. (5.31)
A lama da saída do purificador é reagida com amônia e oxigênio, o que resulta na formação de uma solução de sulfato de amônio e partículas regeneradas de Mn (OH) 2 . A suspensão é filtrada para separar o Mn (OH) 2, que é reciclado para o purificador. A solução de sulfato de amônio é concentrada para cristalizar (NH 4 ) 2 SO 4, que é comercializado.
Mn SO3 + 2 NH4OH + ½ O2 ——> Mn (OH) 2 + (NH4) 2SO4 (5, 32)
Mn SO 4 + 2 NH 4 OH ——> Mn (OH) 2 + (NH 4 ) 2 SO 4 (5, 33)
A eficiência de remoção de SO 2 deste processo pode ser em torno de 97%.
B. Processo de Carvão Ativado (Lurgi Sulphacid) :
O processo Lurgi Sulphacid é realizado passando um gás residual contendo cerca de 0, 1 a 1, 5% de SO 2 através de um leito de carvão ativado. O leito de carbono catalisa a oxidação de SO 2 a SO 3, que reage com água pulverizada no leito.
Obtém-se uma solução diluída de ácido sulfúrico com uma concentração de 10-15% de H2SO4. O ácido diluído é concentrado a cerca de 60-70% utilizando o calor do gás de entrada (190-210 ° C) arrefecendo assim o gás a 40-50 ° C antes da sua entrada no leito de carbono. O gás que sai da cama de carbono é reaquecido antes do descarte da pilha.
A eficiência de remoção de SO 2 deste processo é de cerca de 95%.
Processo de Citrato C.
Este processo é baseado no fato de que a solubilidade do SO 2 na água é baixa, mas aumenta consideravelmente quando a água é tamponada com citrato de sódio. A reação básica que ocorre durante o processo é:
SO 2 + H 2 O ——> H 2 SO 3 ……………… .. (5.34)
Durante a absorção de SO 2 em solução tamponada com citrato, algum SO 2 pode ser oxidado em SO 3, que por sua vez é convertido em H 2 SO 4 . Para suprimir a reação de oxidação, o tiossulfato é adicionado à solução de lavagem. A solução de ácido sulfuroso (H 2 SO 3 ) produzida é então reagida com H 2 S, o que resulta na formação de enxofre elementar. O enxofre elementar é separado da solução por flutuação. A solução é reciclada para o depurador.
Este processo foi desenvolvido pelo Centro de Pesquisa em Metalurgia de Salt Lake City, do Departamento de Minas dos EUA, para a recuperação de SO 2 dos gases de fundição. Posteriormente, ensaios em escala de planta piloto foram conduzidos em gás de caldeiras a carvão. Os resultados dos ensaios em ambos os fundidores e gás de caldeiras foram encontrados para ser promissor. A eficiência de remoção de enxofre foi relatada como sendo 95-97%.
D. Sulfidina Processo :
O processo de sulfidina utiliza uma mistura de xilidina e água com uma relação aproximada de 1: 1 como o líquido de lavagem. A xilidina e a água são imiscíveis, mas quando algum SO2 reage com a xilidina, o sistema torna-se miscível.
O processo é realizado em um conjunto de dois absorvedores operando em contra-corrente em série. O gás do mancal SO2 isento de pó é introduzido no fundo do primeiro absorvedor, no topo do qual a corrente líquida que sai do segundo absorvedor é alimentada. O gás que sai do primeiro absorvedor é introduzido no fundo do segundo absorvedor, que é lavado com uma mistura de xilidina-água recuperada.
O gás lavado que sai do segundo absorvedor é posteriormente lavado com ácido sulfúrico diluído para a recuperação do vapor de xilidina antes de finalmente ventilar o gás tratado. O licor que sai do primeiro absorvedor é termicamente retirado indiretamente para a recuperação de SO 2 . O gás do decapante contendo xilidina e vapor de água, além do SO 2, é passado através de um resfriador-condensador para condensação de xilidina e água. O gás (principalmente SO 2 ) é a próxima água lavada para posterior recuperação do vapor de xilidina.
O fluxo líquido que sai do decapante térmico é resfriado e misturado com:
(1) o líquido do refrigerador-condensador,
(2) o líquido da coluna de lavagem de água e
(3) O líquido do purificador de ácido sulfúrico diluído.
Uma parte da camada de água desta mistura é descartada de modo a ter uma mistura de xilidina-água tendo uma razão de 1: 1 na corrente restante. Este fluxo é alimentado de volta ao segundo absorvedor como absorvente. De tempos em tempos, uma solução aquosa de carbonato de sódio é adicionada à corrente de reciclagem, de modo que o sulfato de xilidina presente na corrente é convertido em xilidina. Este processo não é econômico quando o teor de SO 2 de um gás residual é baixo devido à perda de xilidina.
E. Processo de Dimetilanilina (ASARCO) :
O processo AS ARCO é melhor do que o processo Sulphidine, no sentido de que pode tratar um gás residual com um teor de SO 2 de 3, 5% ou mais.
Um gás residual contendo SO 2 é primeiramente lavado com dimetilanilina e depois com uma solução de carbonato de sódio para remover os vestígios de SO 2 do gás tratado. Finalmente, o gás de escape é lavado com ácido sulfúrico diluído para remover a dimetil anilina antes de expurgá-lo através de uma pilha.
A dimetilanilina rica em SO 2 é vaporizada para a recuperação de SO 2 . A mistura de vapor SO2 resultante é lavada com ácido sulfúrico para obter SO2 seco. O SO 2 recuperado pode ser liquefeito ou convertido em ácido sulfúrico. Até 99% de recuperação de SO 2 foi relatada. A dimetilanilina regenerada é reciclada para o purificador. As vantagens deste processo sobre o processo de sulfidina são baixa perda de reagente, baixo consumo de vapor e menor necessidade de mão de obra.
F. Processo de amônia (COMINCO) :
Este processo é realizado em duas etapas. Na primeira fase, o SO 2 é removido dos gases residuais das plantas de torrefacção por esfrega com solução aquosa de amoníaco, em que é produzido bi-sulfito de amónio:
NH 4 OH + SO 2 ——> NH 4 (HSO 3 ) ………………. (5.35)
Na segunda etapa, a solução de bissulfito é tratada com ácido sulfúrico. A mistura resultante é removida por ar. A solução de ar descascado contém sulfato de amônio, enquanto a corrente de gás contém SO 2, ar e umidade.
2NH4 (HSO3) + H2SO4 ——> (NH4) 2SO4 + 2H2SO3 ……………… .. (5.36)
(NH 4 ) 2 SO 4 + 2H 2 SO 3 + ar ——> (NH 4 ) 2 SO 4 + 2 SO 2 + 2 H 2 O + ar ……… .. (5.37)
A solução de sulfato de amônio é concentrada para produzir cristais de sulfato de amônio. SO 2 - mistura de gás de ar após a secagem é usada para produzir ácido sulfúrico.
A eficiência de remoção de SO 2 tem variado de 85 a 97%.
Os principais fatores dos quais depende a eficiência de remoção são:
i) Altura da cama acondicionada,
(ii) temperatura de operação e
(iii) Relação de massa de líquido para gás (L / G) no absorvedor.
G. Sulfito De Sódio (Wellman-Lord)
Originalmente este processo foi baseado no ciclo sulfito-bi-sulfito de potássio. No entanto, sais de sódio atualmente menos caros estão sendo usados. Neste processo, uma corrente de gás residual contendo SO2 é lavada com uma solução de sulfito de sódio, o que resulta na formação de bissulfito de sódio. A reação pode ser resumida como
Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O -> 2 NaHSO 3 …………. (5.38)
A solução bi-sulfito assim formada é concentrada num evaporador de circulação forçada sob vácuo. A solução concentrada é então submetida a extracção a vapor a uma temperatura mais elevada, o que provoca a decomposição do bi-sulfito em sulfito. O sulfito de sódio assim produzido cristaliza a partir da solução. A reação pode ser expressa como:
2 NaHSO 3 ——> Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O ……… .. (5.39)
Os cristais de Na 2 SO 3 são separados, dissolvidos e a solução é devolvida ao absorvedor. O gás SO 2 úmido é seco e alimentado a uma planta de ácido sulfúrico.
A eficiência média de remoção de SO, foi observada em torno de 91%.
H. Processo de Hidróxido de Sódio :
Esfregar um gás de combustão contendo SO 2 com solução de hidróxido de sódio resulta na formação de bi-sulfito e sulfito.
2 Na OH + CO 2 ——> Na 2 CO 3 + H 2 O ……………… .. (5.40)
Na2CO3 + SO2 ——> Na2SO3 + CO2 ……………… .. (5.41)
Na 2 SO 3 + SO 2 + H 2 O -> 2Na (HSO 3 ) ……………… .. (5.42)
Na OH + SO 2 ——> NaH SO 3 ……………… .. (5.43)
A solução de sulfito-bissulfito de sódio é então tratada com pó de óxido de zinco (ZnO), pelo que ZnSO3 é precipitado e a solução de NaOH é regenerada. A solução de NaOH é reciclada para o absorvedor.
O Zn SO 3 precipitado é torrado após a secagem.
Zn SO 3 ——> ZnO + SO 2 ……………… .. (5.44)
O ZnO é reutilizado e o SO 2 é fornecido a uma planta de ácido sulfúrico.
I. Processo Biológico :
Este processo foi desenvolvido conjuntamente pelo Sistema Enviro-Chem da Monsanto e pelo sistema UOP para o tratamento do gás de exaustão FCC contendo N 2, O 2, H2O, CO 2, CO, SO x e NO x juntamente com algumas partículas de pó de catalisador. A faixa de concentração de SO x foi de 250-2300 ppm e a de NO x cerca de 200 ppm no gás.
O processo consiste em esfregar o gás de exaustão em um lavador de jato reverso com solução de NaHCO 3 . A principal reação que ocorre durante a lavagem é
Na HCO 3 + SO 2 —–> Na HSO 3 + CO 2 ……………… .. (5.45)
Algum bissulfito de sódio pode ser oxidado em Na2SO4 devido à presença de oxigênio no gás a ser tratado. A mistura gás-líquido contendo algumas partículas sólidas separa-se em duas correntes num recipiente adjacente. O gás sai no topo do vaso e o líquido flui para um poço. O líquido do reservatório após a filtração é principalmente reciclado para o purificador, enquanto uma porção é alimentada para um bio-reator anaeróbico
No biorreactor, o sulfito e o sulfato são reduzidos quer a bissulfureto de sódio com um fornecimento limitado de um agente redutor adequado, quer a H2S quando é utilizada uma quantidade maior do agente redutor. O agente redutor pode ser um gás hidrogénio de baixa pureza ou etanol ou metanol. Etanol ou metanol podem ser utilizados como fonte de carbono para os microrganismos.
No reator anaeróbico, as reações que ocorrem são:
(I) com um suprimento limitado de agente redutor -
NaHSO 3 + 3 H 2 —–> NaHS + 3 H 2 O …………… .. (5.46)
Na 2 SO 4 + 4 H 2 + CO 2 —–> NaHS + NaHCO 3 + 3 H 2 O …………… .. (5.47)
(II) com um suprimento maior de agente redutor:
NaHSO 3 + 3 H 2 + CO 2 —–> NaHCO 3 + H 2 S + 2 H 2 O …………… .. (5.48)
Na 2 SO 4 + 4 H 2 + 2 CO 2 —–> 2 Na HCO 3 + H 2 S + 2 H 2 O …………… (5.49)
Quando H2S misturado com CO2 é produzido, o gás é levado a um absorvedor de amina ou alguma outra unidade de recuperação de enxofre. O líquido contendo NaHCO3 da saída do reator anaeróbico é reciclado para o absorvedor.
No entanto, se o NaHS estiver presente no efluente do reator anaeróbio, ele é alimentado a um reator aeróbico para regeneração de NaHCO 3 e produção de enxofre elementar de acordo com a reação:
NaHS + ½ O 2 + CO 2 —–> NaHCO 3 + S ……………… .. (5.50)
A lama contendo enxofre elementar é filtrada e o filtrado contendo NaHCO3 é reciclado para o depurador.
A eficiência global de remoção de enxofre de todo o processo pode chegar a 98%.
