Wprowadzenie zmniejszenie emisji gazowych związków siarki



Pobieranie 30.67 Kb.
Data06.05.2016
Rozmiar30.67 Kb.
Ćwiczenie 2
Określanie skuteczności odsiarczania gazów metodami mokrymi
w zależności od składu absorbentu

WPROWADZENIE
Zmniejszenie emisji gazowych związków siarki do atmosfery, głównie SO2, powstających w procesach spalania zasiarczonych paliw, jest jednym z najważniejszych zagadnień ochrony środowiska. Ditlenek siarki (dwutlenek siarki) jest jednym z najbardziej niebezpiecznych zanieczyszczeń powietrza atmosferycznego [Warych 1998]. Wiele danych epidemiologicznych i ekotoksykologicznych wskazuje na prostą zależność pomiędzy stopniem zanieczyszczenia powietrza SO2 a stanem zdrowia ludzi i funkcjonowaniem ekosystemów lądowych i wodnych. Szczególnie wrażliwymi organizmami są rośliny, a szczególnie drzewa iglaste i porosty. Obok SO2 w skład zanieczyszczeń siarkowych gazów odlotowych wchodzą także SO3 i H2S i organiczne związki siarki (m.in. merkaptany). Trójtlenek siarki powstaje podczas spalania paliw obok SO2. Jednakże jego udział jest 10-100 razy mniejszy niż SO2 w sumie tlenków siarki. Siarkowodór, z kolei, jest gazem bardzo toksycznym dla organizmów zwierzęcych, a przy tym charakteryzuje się silną wonią zgniłych jaj. Powstaje w procesach gnilnych substancji organicznej, w trakcie oczyszczania ścieków komunalnych i w niektórych procesach przemysłowych. Siarkowodór jest również naturalnym składnikiem gazu ziemnego.

Do oczyszczania gazów odlotowych z SO2 i SO3 stosuje się głównie procesy absorpcyjne (metody mokre), rzadziej adsorpcyjne na koksie aktywnym. W metodach mokrych absorbentem są wodne roztwory lub zawiesiny substancji alkalicznych. Najtańszą metodą była niegdyś metoda wodna, oparta na absorpcji SO2 w wodzie alkalicznej o dużym stężeniu, jak na wody naturalne, związków wapnia i magnezu (woda z Tamizy). Obecnie najtańszym absorbentem jest wapniak mielony CaCO3 lub wapno gaszone Ca(OH)2.



Absorpcja jest zjawiskiem polegającym na pochłanianiu gazu przez ciecz. Aparaty, w których prowadzi się absorpcję gazów, nazywają się absorberami. W zależności od sposobu kontaktowania się w aparacie fazy ciekłej z gazową wyróżnia się absorbery natryskowe, półkowe, z wypełnieniem stacjonarnym lub fluidalnym, barbotażowe, ze zwężką Venturiego i mechaniczne. Służą one do oczyszczania gazów odlotowych. Absorbery natryskowe znalazły powszechne zastosowanie między innymi w instalacjach oczyszczania gazów odlotowych z zawartych w nich składników gazowych. Stosuje się je do absorpcji NH3 w wodzie, H2S w wodzie zwykłej lub amoniakalnej, SO2 w wodzie i roztworach alkalicznych, chloru w zawiesinie Ca(OH)2, HF w wodzie, roztworach alkalicznych lub roztworze soli. Od kilkunastu lat sprawdzają się one w mokrych technologiach odsiarczania spalin kotłowych. Zazwyczaj absorberów natryskowych używa się w procesach absorpcji gazów dobrze rozpuszczalnych w cieczach [Kuropka 2000]. Do takich gazów niewątpliwie zalicza się dwutlenek siarki.

Celem ćwiczeń jest:

1). zapoznanie się z mokrymi metodami odsiarczania gazów

2). określenie ich skuteczności oraz

3). przydatności niektórych absorbentów.


WYKONANIE ĆWICZENIA
Sprzęt:

  • układ płuczek laboratoryjnych połączony wężami igielitowymi, bądź silikonowymi

  • pompa membranowa (przepływ ok. 300 dm3∙h-1)

  • analizator gazów spalania Madur GA-21plus z elektrochemicznym sensorem SO2

  • komory pomiarowe (wykonane z butelek polietylenowych)

Układ modelowy, doświadczalny zamieszczono na poniższym schemacie.


Odczynniki:

  • roztwory absorbentów:

    • wodna zawiesina CaCO3 lub Ca(OH)2

    • woda naturalna silnie alkaliczna (np. woda mineralna typu Muszynianka z dużym stężeniem wodorowęglanów wapnia i magnezu)

    • woda destylowana (jako obiekt porównawczy)




  • 6 % roztwór wodny NaHSO3 – stosowany jako laboratoryjne źródło SO2 (zamiast gazów spalinowych)

  • 36 % roztwór wodny NaOH ­– jako roztwór bezpieczeństwa (do wychwytywania resztek SO2)



Procedura

Podłączyć płuczki i komory pomiarowe z pompą membranową wg dołączonego schematu blokowego. Napełnić płuczkę nr 1 roztworem NaHSO3 (laboratoryjne źródło SO2). Następnie napełnić płuczkę nr 2 badanym roztworem absorbentu. W kolejnych seriach doświadczalnych będą to:



  1. woda destylowana,

  2. naturalna woda alkaliczna,

  3. wodna zawiesina CaCO3 lub Ca(OH)2.

Zamknąć płuczki i włączyć pompę. Po 5 minutach od podłączenia pompy wykonać pomiar stężenia SO2 za pomocą analizatora, najpierw w komorze pomiarowej za absorberem – płuczką nr 2 (Socz), a następnie przed (Swl) (!!!). Wykonuje się to wkładając sondę analizatora w otwór komory w miejsce korka uszczelniającego (najpierw za absorberem). Po 3 minutach zapisać wynik średni. Po wykonaniu pomiaru należy z powrotem zatkać otwór korkiem. Następnie wyciągamy sondę z komory i przewietrzamy analizator (trzymając sondę na wolnym powietrzu do momentu wyzerowania). Potem wkładamy sondę do komory przed absorberem i notujemy wynik (po 3 minutach). Podobną procedurę wykonać z wodą alkaliczną i zawiesiną węglanu lub wodorotlenku wapnia.

UWAGA! Przy zmianie absorbentów każdorazowo wyłączać pompkę membranową, a komory pomiarowe przewietrzyć.



Obliczenia i opracowanie wyników:
1). Tabele wynikowe należy zamieścić w zeszytach, a następnie w sprawozdaniach lub od razu na kartkach A4 do sprawozdania (wymagany jest podpis prowadzącego):
Wzory tabel wynikowych


absorbent

Socz

Swl

sprawność η

woda destylowana










………..










………..











η – sprawność obliczana z poniższego wzoru.


2). Obliczamy sprawność (skuteczność) oczyszczania (absorpcji) η dla poszczególnych badanych absorbentów, ze wzoru:




[%]
Soczstężenie SO2 w gazach oczyszczonych

Swl stężenie SO2 w gazach wlotowych.

3). Zinterpretować uzyskane wyniki. Wyciągnąć wnioski.

Odpowiedz: Jakie zachodzą procesy w trakcie obserwowanego doświadczenia? (fizyczne czy chemiczne; jeśli chemiczne - napisz równania reakcji)

Tabela wynikowa - ćwiczenie 2


absorbent

Socz

Swl

sprawność η

woda destylowana










………..










………..










Grupa………….

Podgrupa …………….
Imiona i nazwiska:

Schemat do ćwiczenia 2
Schemat blokowy układu modelowego (laboratoryjnego)

do wyznaczania skuteczności odsiarczania gazów odlotowych

2

4


3

5

6

1






7

1 – pompa membranowa (przepływ ok. 300 dm3∙h-1)

2 – źródło SO2 (6% roztwór NaHSO3) – płuczka nr 1

3 – komora pomiarowa „pomarańczowa” (wyznaczanie Swl)

4 – płuczka z badanym roztworem absorbującym

(woda; roztwór Ca(OH)2 lub CaCO3) – płuczka nr 2

5 – komora pomiarowa „niebieska” (wyznaczanie Socz)

6 – skruber zupełny (bezpieczeństwa) z 36% NaOHaqpłuczka nr 3



7 – analizator SO2 (Madur GA-21plus)


© UWM w Olsztynie, Kazimierz Warmiński; data modyfikacji: 2010.04.22


©absta.pl 2016
wyślij wiadomość

    Strona główna