कोयले में सल्फर हटाने की तकनीकें

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कोयले में मौजूद सल्फर को हटाने की तकनीकें
कोयला, दुनिया का सबसे बड़ा जीवाश्म ईंधन स्रोत है; दुनिया भर में उपलब्ध जीवाश्म ईंधनों का 70% से अधिक हिस्सा कोयले ही है। वर्तमान में, कोयला विश्व की कुल प्राथमिक ऊर्जा खपत में लगभग 30% हिस्सा बनाता है। विश्व ऊर्जा सम्मेलन के अनुमानों के अनुसार, प्राथमिक ऊर्जा के स्रोतों में कोयले की भूमिका लंबे समय तक ऐसी ही बनी रहेगी। अनुमान है कि वर्ष 2020 तक कोयला विश्व की कुल प्राथमिक ऊर्जा खपत में 33.7% हिस्सा बनाएगा। चीन, कोयले के उत्पादन एवं उपभोग में एक प्रमुख देश है। वर्तमान में, कोयला हमारे देश की कुल ऊर्जा आवश्यकताओं में से 75% को पूरा करता है। आने वाले कुछ दशकों तक भी कोयला ही हमारे देश का मुख्य ऊर्जा स्रोत बना रहेगा। ऊर्जा के रूप में कोयले ने मानव विकास में महत्वपूर्ण योगदान दिया है। लेकिन कोयले के खनन एवं उपयोग की प्रक्रिया में कई प्रकार की प्रदूषण समस्याएँ भी उत्पन्न होती हैं। विशेष रूप से, दहन की प्रक्रिया में उत्पन्न होने वाले धुएँ से दृश्यमान एवं अदृश्य दोनों प्रकार के खतरे पैदा होते हैं; जो पारिस्थितिकीय संतुलन एवं मानव जीवन के लिए खतरा पैदा करते हैं। 　　विश्वव्यापी 4 प्रमुख प्रदूषण कारक हैं – वायु में मौजूद धूल, अम्लीय वर्षा, ग्रीनहाउस प्रभाव, एवं ओजोन परत का नष्ट होना। आर्थिक विकास के कारण ये कारक मनुष्यों के जीवन-स्तर को गंभीर रूप से प्रभावित कर रहे हैं। वायु प्रदूषण एवं ऊर्जा उत्पादन/उपयोग के बीच प्रत्यक्ष संबंध है। विशेष रूप से, कोयले का उपयोग धूल, अम्ल वर्षा एवं ग्रीनहाउस प्रभाव का मुख्य कारण है। ओजोन परत के नष्ट होने में भी कोयला खनन के दौरान उत्सर्जित मीथेन (CH4) की महत्वपूर्ण भूमिका है। 　　वास्तव में, कोयला भी प्राकृतिक गैस एवं तेल की तरह ही कोई प्रदूषण स्रोत नहीं है। लेकिन स्वच्छ उपयोग एवं रूपांतरण तकनीकों की कमी के कारण ही कोयले का उपयोग मुख्य ऊर्जा स्रोत के रूप में होने से पर्यावरण प्रदूषण बढ़ जाता है। कोयले के सीधे दहन से होने वाली पर्यावरणीय समस्याओं का अभी तक कोई प्रभावी समाधान नहीं है। इसलिए, कोयले के कम उपयोग एवं गंभीर प्रदूषण समस्याओं का समाधान, कोयले के संसाधनों का तर्कसंगत, स्वच्छ एवं कुशल तरीके से उपयोग करने में ही निहित है। “स्वच्छ कोयला तकनीकों” का विकास एवं उपयोग करना गलत है! संदर्भ स्रोत नहीं मिला। धुएँ को शुद्ध करने संबंधी तकनीकों पर चर्चा एवं विश्लेषण करना अत्यंत महत्वपूर्ण एवं आवश्यक है। 　　1.1 कोयले के उपयोग से पर्यावरण पर पड़ने वाला प्रभाव
कोयले के उपयोग से हमारे देश की अर्थव्यवस्था में तेजी से वृद्धि हुई, लेकिन कोयले के उपयोग की दक्षता कम है; इस कारण पर्यावरण पर नकारात्मक प्रभाव पड़ा है। क्वू शियाओई ने 1990-2009 के दौरान चीन में पर्यावरण प्रदूषण का मूल्यांकन किया। उन्होंने औद्योगिक स्तर पर SO2 उत्सर्जन, धूल एवं अन्य प्रदूषकों के उत्सर्जन जैसे संकेतकों का उपयोग किया। उनके अनुसार, कोयले पर आधारित ऊर्जा उपभोग की व्यवस्था ने आर्थिक विकास में योगदान दिया, लेकिन इसके साथ ही गंभीर पर्यावरण प्रदूषण भी हुआ। 　　अधिकांश विद्वान, कोयले के उपयोग से वायुमंडलीय पर्यावरण पर पड़ने वाले प्रभावों का अध्ययन करत कुछ विद्वान गुणात्मक दृष्टिकोण से अध्ययन करते हैं। डोंग शुएलिंग एवं लियू दामेन का मानना है कि कोयले जलाने से उत्पन्न धुएँ में कई हानिकारक पदार्थ होते हैं। खासकर, 10 माइक्रोमीटर से छोटे आकार के कण, वायुमंडलीय दृश्यता को कम कर देते हैं, जिससे वायुमंडल प्रदूषित हो जाता है। लू झोंगशियान एवं टांग योंगशुन का मानना है कि कोयले के खनन के दौरान बड़ी मात्रा में कोयले की धूल एवं प्रदूषक पदार्थ उत्पन्न होते हैं। जब इस कोयले को जलाया जाता है, तो उससे निकलने वाले हानिकारक गैसें वायुमंडल को प्रदूषित करती हैं। शू रुईलिन एवं वांग तीजियान का मानना है कि जियांगसु प्रांत में वायु प्रदूषण “कोयला-आधारित प्रदूषण” के कारण होता है। उन्होंने जियांगसु के शहरों में वायु गुणवत्ता संबंधी आंकड़े एकत्र किए, एवं पाया कि प्रदूषकों को उनकी मात्रा के आधार पर क्रमबद्ध करने पर सबसे अधिक प्रदूषक धूल कण, कुल अवक्षेपित कण, SO2 एवं NOX हैं। सुन नान का मानना है कि कोयले के उपयोग से कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता बढ़ेगी, जिससे वैश्विक जलवायु में परिवर्तन आएगा। लिउ हाईबिन एवं गुओ झेंगक्वान का मानना है कि कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन में वृद्धि के कारण हमें कोयला संसाधनों के उपयोग पर अधिक ध्यान देने की आवश्यकता है। 　　1.2 कोयले से सल्फर हटाने की तकनीकों का अवलोकन
1.2.1 आवश्यकता
चीन में उत्पन्न होने वाले कोयले में से लगभग आधा हिस्सा बिजली उत्पादन हेतु उपयोग में आता है; जबकि लगभग 30% कोयला औद्योगिक भट्टियों में, एवं 6% कोयला घरेलू उद्देश्यों हेतु उपयोग में आता है। लुओ जियाओयिंग ने कहा कि हमारे देश में कोयले का उपयोग मुख्य रूप से प्रत्यक्ष दहन के लिए ही किया जाता है। कोयले के दहन से बड़ी मात्रा में धुआँ, SO2, CO2, NOX जैसी हानिकारक गैसें उत्पन्न होती हैं, जिससे वायुमंडल पर गंभीर प्रदूषण पड़ता है। 　　“चीन की पर्यावरण स्थिति संबंधी रिपोर्ट 2013” के अनुसार, वर्ष 2013 में, वर्षा की निगरानी करने वाले 473 शहरों में से 44.4% शहरों में अम्लीय वर्षा हुई। जबकि, 25% से अधिक आवृत्ति से अम्लीय वर्षा होने वाले शहरों का प्रतिशत 27.5% रहा। इनमें, ऐसे शहरों का प्रतिशत, जहाँ वर्षा का pH मान औसतन 5.6 से कम है (अम्लीय वर्षा), 5.0 से कम है (गंभीर अम्लीय वर्षा), एवं 4.5 से क्रमशः 29.6%, 15.4% एवं 2.5% है। देश भर में अम्लीय वर्षा के प्रभावित क्षेत्र मुख्य रूप से यांगत्से नदी के किनारे एवं उसके दक्षिणी हिस्सों में स्थित हैं। इनमें जियांगशी, फुजियान, हुनान, चोंगकिंग के अधिकांश क्षेत्र, साथ ही यांगत्से डेल्टा, झुआनजी डेल्टा एवं सिचुआन के दक्षिण-पूर्वी क्षेत्र शामिल हैं। अम्लीय वर्षा वाले क्षेत्रों का क्षेत्रफल, देश के कुल क्षेत्रफल का लगभग 10.6% है। चीन में अम्लीय वर्षा सल्फ्यूरिक एसिड प्रकार की होती है। कोयला-आधारित बिजली संयंत्रों आदि से निकलने वाला SO2, वायुमंडल के माध्यम से दूर-दराज के क्षेत्रों तक पहुँच सकता है, जिससे अम्लीय वर्षा उत्पन्न होती है। दक्षिण-पश्चिम एवं मध्य-दक्षिणी क्षेत्रों में अम्लीय वर्षा संबंधी प्रदूषण का मुख्य कारण, बड़ी मात्रा में उच्च-सल्फर वाले कोयलों का दह अम्लीय वर्षा के पर्यावरण पर हानिकारक प्रभावों में जंगलों का क्षय, झीलों का अम्लीकरण, मछलियों की मृत्यु, जलीय जीवों की संख्या में कमी, खेतों की मिट्टी का अम्लीकरण एवं बंजर होना, विषाक्त भारी धातुओं का प्रदूषण, अनाज, सब्जियों एवं फलों के उत्पादन में कमी, तथा इमारतों, पुलों एवं ऐतिहासिक स्मारकों को नुकसान आदि शामिल हैं। 　　1.2.2 पर्याप्तता: SO2 उत्सर्जन को नियंत्रित करने हेतु उपयोग में आने वाली तकनीकों को मुख्य रूप से तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है – दहन से पहले सल्फर हटाना (कोयले को शुद्ध करने की तकनीक), दहन के दौरान सल्फर हटाना (भट्टी के अंदर सल्फर हटाना), एवं दहन के बाद सल्फर हटाना (धुएँ में मौजूद सल्फर हटाना, Flue Gas Desulfurization, FGD)। दहन से पहले सल्फर हटाने से कोयले में मौजूद अधिकांश अकार्बनिक सल्फर हट जाता है, लेकिन कार्बनिक सल्फर को हटाने में यह तकनीक असमर्थ है। SO2 के उत्सर्जन को पर्यावरणीय मानकों के अनुरूप बनाने हेतु इस तकनीक का उपयोग अन्य सल्फर-हटाने वाली तकनीकों के साथ मिलकर ही किया जा सकता है। ； दहन के दौरान सल्फर को हटाने से शुद्धिकरण प्रक्रिया सरल हो जाती है एवं ऊष्मा उपयोग की दक्षता में वृद्धि होती है; लेकिन सल्फर हटाने की दक्षता कम रहती है, धूल का उत्सर्जन बढ़ जाता है, एवं ठोस सल्फर से बनने वाले सल्फेट, पाउडर कोयले वाले बॉयलरों में उच्च तापमान पर विघटित हो जाते हैं। ； दहन के बाद धुएँ से SO2 हटाने हेतु उपयोग की जाने वाली यह तकनीक, अपेक्षाकृत परिपक्व, स्थिर एवं कुशल है। यह वर्तमान में वायुमंडल में SO2 उत्सर्जन को नियंत्रित करने हेतु सबसे प्रभावी एवं सबसे अधिक उपयोग में आने वाली तकनीक है। 　　2. कोयले में मौजूद सल्फर को दहन से पहले ही अलग करने की तकनीक
कोयले के दहन या रूपांतरण से पहले ही, कोयले में मौजूद सल्फर को किसी विधि द्वारा अलग कर दिया जाता है। इससे दहन प्रक्रिया के दौरान सल्फर की मात्रा कम हो जाती है; परिणामस्वरूप कोयले के दहन से उत्पन्न सल्फर डाइऑक्साइड के प्रदूषण में भी कमी आती है। इसके लिए उपयोग की जाने वाली विधियों में भौतिक विधियाँ, रासायनिक विधियाँ एवं सूक्ष्मजीवीय विधियाँ शामिल हैं। 　　2.1 भौतिक डीसल्फराइजेशन तकनीकें
अब तक, भौतिक डीसल्फराइजेशन तकनीकें ही कोयले को शुद्ध करने हेतु उपयोग में आने वाली एकमात्र औद्योगिक विधियाँ हैं। चीन में व्यापक रूप से उपयोग में आने वाली जंपिंग प्रक्रिया, भारी माध्यम द्वारा कोयले का चयन करने की विधि, एवं फ्लोटेशन विधि – ये सभी भौतिक शुद्धिकरण विधियाँ ही हैं। उत्पादों एवं अपशिष्ट पदार्थों को अलग करने की प्रक्रिया, कोयले के भौतिक शुद्धीकरण में मुख्य चरण है। भौतिक विधियों का उपयोग करके कोयले से मिट्टी, शेल एवं पाइराइट सल्फर को हटाया जा सकता है। कोयले को पीसने से, रासायनिक बंधनों द्वारा न जुड़े हुए अशुद्ध पदार्थ कोयले से अलग हो जाते हैं। इसके बाद, कोयले को बनाने वाले कार्बनिक पदार्थों (कोयले की मूल सूक्ष्म संरचना) एवं घनत्व वाले अशुद्ध खनिजों के बीच घनत्व में अंतर का उपयोग करके इन्हें अलग किया जा सकता है। कभी-कभी इनकी सतही आर्द्रता, चुंबकत्व एवं विद्युत चालकता में अंतर का भी उपयोग किया जाता है। मुख्य विधियों में हैं: आधुनिक फ्लोटेशन विधि, भारी तरल पदार्थों का उपयोग करके संवर्धन विधि, चुंबकीय अलगाव विधि, विद्युत-स्थैतिक अलगाव विधि, संघनन विधि, एवं सूक्ष्म कोयले के लिए भारी माध्यम वाली साइक्लोन अलगाव विधि आदि। 　　चित्र: कोयले के भौतिक शुद्धीकरण प्रणाली
2.2 रासायनिक डीसल्फराइजेशन तकनीकें
रासायनिक डीसल्फराइजेशन तकनीकों में, मजबूत क्षार, मजबूत अम्ल एवं मजबूत ऑक्सीकारकों का उपयोग करके रासायनिक अपचयन, नाइट्रोजन निष्कर्षण, थर्मल विघटन आदि विधियों के माध्यम से कोयले में मौजूद सल्फर को हटाया जाता है। इसके लिए आमतौर पर मेयर्स विधि, CaCl2 ऑक्सीकरण विधि, NaOH घोलन विधि, (NH4)2O विधि एवं H2O2 ऑक्सीकरण विधि आदि का उपयोग किया जाता है। हालाँकि, रासायनिक विधियों से कोयले में मौजूद लगभग सभी अकार्बनिक सल्फर एवं कई कार्बनिक सल्फर तत्व हटाए जा सकते हैं, लेकिन इन विधियों में प्रक्रिया-संबंधी जटिलताएँ एवं उच्च लागत जैसी समस्याएँ होती हैं। कभी-कभी इन विधियों को विशेष अम्ल-क्षार परिस्थितियों में, तो कभी उच्च तापमान पर ही लागू करना पड़ता है। कोकिंग कोयले के मामले में, इसका कोयले के गुणों पर काफी प्रभाव पड़ता है; जैसे कि कोयले की चिपचिपाहट कम हो जाती है एवं उसकी ऊष्मा-उत्पादक क्षमता भी कम हो जाती है। वर्तमान में यह केवल प्रयोगशाला अनुसंधान तक ही सीमित है। 　　2.3 जैविक डीसल्फराइजेशन तकनीक
जैविक डीसल्फराइजेशन का सिद्धांत, कुछ अम्लप्रिय एवं ऊष्मा-प्रतिरोधी जीवाणुओं के उपयोग पर आधारित है; ऐसे जीवाणु, अपनी वृद्धि की प्रक्रिया में Fe3+ एवं SO जैसे तत्वों को अवशोषित करते हैं। इस प्रक्रिया से पाइराइट का ऑक्सीकरण होता है, एवं सल्फर निकाला जा सकता है। सल्फर निकालने की दर 90% से अधिक होती है। जैविक डीसल्फराइजेशन की मुख्य विधियों में स्टैकिंग विधि, सतही ऑक्सीकरण विधि, एवं इम्बिबिलेशन विधि आदि शामिल हैं। लेकिन डीसल्फराइजेशन प्रक्रिया में समय अधिक लगता है, इसलिए इसे औद्योगिक उद्देश्यों हेतु उपयोग में लाना कठिन ह भौतिक एवं रासायनिक विधियों की तुलना में, सूक्ष्मजीवी विधि में निवेश कम होता है, संचालन लागत भी कम होती है; इसके द्वारा कोयले में मौजूद अत्यंत सूक्ष्म सल्फाइडों को विशिष्ट रूप से हटाया जा सकता है। 　　2.4 सारांश: भौतिक रसायन विज्ञान एवं सूक्ष्मजीवी आधारित विधियों में से, औद्योगिक क्षेत्र में सबसे अधिक उपयोग में आने वाली विधि भौतिक विधि है; क्योंकि इसकी लागत कम होती है। ； सूक्ष्मजीव आधारित विधियों पर देश-विदेश में काफी ध्यान दिया जा रहा है, लेकिन औद्योगिक उद्देश्यों हेतु इनके उपयोग हेतु अभी भी काफी समय तक तकनीकी अनुसंधान एवं विकास आवश्यक है। ； रासायनिक नियमों का उपयोग प्रयोगशालाओं में अधिक किया जाता है। भविष्य में, विभिन्न प्रकार के कोयलों के आधार पर तीन विभिन्न विधियों का प्रभावी ढंग से संयोजन करना, मेरे विचार से, एक अच्छी विकास दिशा होगी। 　　3. भट्ठी के अंदर सल्फर हटाने की तकनीक
इस प्रक्रिया में, ईंधन एवं अवशोषक के रूप में उपयोग होने वाला कार्बाइड पाउडर एक साथ दहन कक्ष में भेजा जाता है। वायु प्रवाह के कारण ईंधन के कण, कार्बाइड पाउडर एवं राख एक साथ दहन कक्ष में घूमते रहते हैं। कार्बाइड पाउडर दहन कक्ष में ऑक्सीजन के संपर्क में आकर कैल्शियम ऑक्साइड में बदल जाता है; कैल्शियम ऑक्साइड एवं सल्फर डाइऑक्साइड मिलकर कैल्शियम सल्फेट बन जाता है। अच्छी प्रतिक्रिया हेतु बॉयलर के दहन कक्ष का तापमान 850-900°C के आसपास होना आवश्यक है। 　　आमतौर पर सर्कुलेटिंग फ्लो-बेड (CFB) तकनीक का ही उपयोग किया जाता है। इस तकनीक में, ईंधन एवं डीसल्फराइजिंग एजेंट को चूल्हे की दीवारों पर स्थित जलन कक्षों के निचले हिस्से से डाला जाता है। प्रथम वायु को चूल्हे के निचले हिस्से में स्थित वेंटिलेशन प्लेटों के माध्यम से डाला जाता है, जबकि द्वितीय वायु को चूल्हे की दीवारों पर स्थित जलन कक्षों के मध्य भाग से डाला जाता है। कोयले के कण एवं वायु आपस में मिलकर “फ्लो-स्टेटेड” अवस्था में जलते हैं। चूल्हे के निकास बिंदु पर साइक्लोन सेपरेटर एवं रिटर्न डिवाइस लगे होते हैं; इनके द्वारा अलग हुए पदार्थों को पुनः चूल्हे में भेजा जाता है, जिससे पदार्थों का चक्रण होता रहता है। इससे दहन एवं डीसल्फराइजेशन की प्रक्रिया लंबे समय तक जारी रहती है, जिससे पूर्ण दहन एवं डीसल्फराइजेशन संभव हो पाता है। धुआँ, कोयले के पाउडर वाले चूल्हों की तरह ही पिछले हिस्से में स्थित हीटिंग सतहों में भेजा जाता है। 　　सर्कुलेटिंग फ्लो-अटमाइज्ड बेड भट्टियों में कोयले के विघटन हेतु होने वाली प्रमुख अभिक्रियाएँ, CaCO3 का विघटन एवं CaO एवं SO2 के बीच होने वाली सल्फरीकरण अभिक्रियाएँ हैं। CaCO3 के विघटन की प्रक्रिया, डीसल्फराइज़र की कार्यक्षमता को सीधे प्रभावित करती है; जिसका परिणामस्वरूप डीसल्फराइज़ेशन की प्रभावशीलता पर भी असर पड़ता है। वर्तमान में, चूनापत्थर के दहन-विघटन संबंधी अनुसंधानों में, यह ज्ञात नहीं है कि विघटन प्रक्रिया किस रासायनिक अभिक्रिया-तंत्र द्वारा नियंत्रित होती है, एवं इसे कैसे नियंत्रित किया जा सकता है। 4. दहन के बाद धुएँ में सल्फर हटाने के सिद्धांत एवं तकनीकें
4.1 संक्षिप्त विवरण
धुएँ में सल्फर हटाने हेतु प्रयोग में आने वाली विधियों को तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है – आर्द्र विधि, शुष्क विधि, एवं अर्ध-शुष्क विधि। वेट डीसल्फराइजेशन में, तरल अवशोषक का उपयोग करके धुएँ को साफ किया जाता है; इस प्रक्रिया में धुएँ में मौजूद SO2 अवशोषित हो ज ； शुष्क-विधि द्वारा सल्फर निष्कासन, ठोस रूप में उपलब्ध पाउडर या कणों के रूप में उपलब्ध अवशोषकों, आकर्षकों या उत्प्रेरकों का उपयोग करके धुएँ में मौजूद SO2 को हटाने की प्रक्रिया ； अर्ध-शुष्क विधि, आर्द्र एवं शुष्क विधियों के बीच की एक सल्फर निम्नीकरण विधि है। नीचे, उन कुछ नई धुएँ से सल्फर हटाने की तकनीकों का वर्णन किया गया है, जिनका औद्योगिक क्षेत्र में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, एवं जिन पर हाल के वर्षों में अनुस 　　4.2 धुएँ में सल्फर हटाने की कुछ विधियाँ
4.2.1 चूनापत्थर/चूना-जिप्सम वेट विधि
चूनापत्थर/चूना-जिप्सम विधि, धुएँ में सल्फर हटाने हेतु उपयोग में आने वाली वेट विधियों में सबसे प्रमुख विधि है; इसका औद्योगिक क्षेत्रों में सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। इस तकनीक में, गीले धोने वाले उपकरणों में चूनापत्थर या चूने के घोल का उपयोग करके धुएँ में मौजूद SO2 को अवशोषित किया जाता है। यहाँ होने वाली मुख्य अभिक्रियाएँ निम्नलिखित हैं:
**चूने की विधि:** SO2 + CaO + H2O → CaSO3·H2O
**चूनापत्थर की विधि:** SO2 + CaCO3 + H2O → CaSO3·2H2O + CO2
अभिक्रिया के बाद प्राप्त तरल को हवा में छोड़ा जाता है; इससे CaSO3 O2 के संपर्क में आकर CaSO4 में परिवर्तित हो जाता है, एवं इस प्रक्रिया में जिप्सम नामक उप-उत्पाद भी बनता है। 　　इस प्रक्रिया के कई फायदे हैं; जैसे कि कच्चे माल की उपलब्धता अधिक होना, लागत कम होना, संचालन विश्वसनीय होना, संचालन सरल होना, कैल्शियम का उपयोग दर उच्च होना (>90%), एवं गंधक हटाने की दर भी उच्च होना (>90%)। वर्तमान में, औद्योगिक गंधक-हटाने वाले उपकरणों में इस प्रक्रिया का उपयोग 85% मामलों में किया जाता है। इस प्रक्रिया में उत्पन्न होने वाले जिप्सम का प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सकता है, ताकि द्वितीयक प्रदूषण से बचा जा सके। SO2 के अवशोषण एवं चूनापत्थर के घुलने की प्रक्रिया को बेहतर बनाने हेतु, सहायक पदार्थों का उपयोग किया जा सकता है। इससे डीसल्फराइजेशन की दर में वृद्धि होती है, चूनापत्थर की आवश्यकता कम हो जाती है, एवं कैल्शियम-सल्फर अनुपात भी कम हो जाता है। सस्ते एवं आसानी से उपलब्ध कार्बनिक अम्लों को अभिकर्मक के रूप में उपयोग करके किए गए प्रयोगों से पता चला कि कार्बनिक अम्ल या उनके सोडियम लवण, चूना/चूना-जिप्सम विधि को मजबूत बनाते हैं; इससे सल्फर हटाने की दर में उल्लेखनीय वृद्धि होती है, स्थिर संचालन की अवधि भी बढ़ जाती है, एवं घोल की अवशोषण क्षमता भी बढ़ जाती है। तरल-गैस अनुपात, डीसल्फराइजेशन प्रणाली के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। यह चूनापत्थर-जिप्सम आधारित वेट डीसल्फराइजेशन प्रक्रिया में डीसल्फराइजेशन दर, चूनापत्थर की मात्रा एवं सांद्रता आदि को प्रभावित करता है। डू चियान एवं अन्य ने समानांतर प्रवाह वाले वेट डीसल्फराइजेशन उपकरण का उपयोग करके तरल-गैस अनुपात के प्रभावों का अध्ययन किया। उनके अनुसार, एक ही तरल-गैस अनुपात के अंतर्गत डीसल्फराइजेशन दर ऊँचाई के साथ बढ़ती है; लेकिन इस दर में वृद्धि की दर ऊँचाई के साथ कम होती जाती है। ； विभिन्न तरल-गैस अनुपातों पर, डीसल्फराइजेशन दर, तरल-गैस अनुपात बढ़ने के साथ बढ़ जाती है। 　　4.2.2 समुद्री जल का उपयोग करके SO2 हटाने की प्रक्रिया
समुद्री जल का उपयोग करके SO2 हटाने की प्रक्रिया, धुएँ में मौजूद SO2 को हटाने हेतु एक आर्द्र-विधि है। इस प्रक्रिया में, धुएँ में मौजूद SO2 समुद्री जल द्वारा अवशोषित हो जाता है, एवं फिर उसमें जल-अपघटन एवं ऑक्सीकरण प्रक्रियाएँ होती हैं। इसके बाद, इस घोल को एरेशन टैंक में लाया जाता है; ऐसा करने से pH मान बढ़ जाता है, जिससे SO2 गैस का निकलना रुक जाता है। एरेशन टैंक में हवा भेजकर SO32- आयनों को SO42- आयनों में ऑक्सीकृत किया जाता है। समुद्री जल से गंधक हटाने की प्रक्रिया, गंधक हटाने के उद्देश्य को पूरा करने के साथ-साथ उत्सर्जन मानकों को भी पूरा करती है; इससे समुद्री पर्यावरण पर कम प्रभाव पड़ता है। इसी कारण, तटीय क्षेत्रों में स्थित उद्यमों के लिए समुद्री जल से गंधक हटाना संभव हो जाता है। 　　समुद्री जल से SO2 हटाने की मुख्य प्रक्रिया: चीनी महासागर विश्वविद्यालय के वांग किंगझांग एवं उनकी टीम ने, क्षार उत्पादन संयंत्रों से निकलने वाले अपशिष्ट पदार्थों (जिनके मुख्य घटक CaCO3 एवं Mg(OH)2 हैं), तथा बिजली संयंत्रों से निकलने वाले अपशिष्ट पदार्थों (जिनके मुख्य घटक Ca(OH)2 एवं CaSO3 हैं) का उपयोग करके SO2 हटाने की प्रक्रिया विकसित की। इन पदार्थों का उपयोग क्षारता बढ़ाने हेतु किया जाता है। समुद्री जल से SO2 हटाने के बाद, उस जल को प्राकृतिक वायुआयनन द्वारा या विशेष उपचार प्रक्रियाओं द्वारा शुद्ध किया जाता है, ताकि वह मानकों के अनुरूप हो सके। इस प्रक्रिया में SO2 को अवशोषित करने की गति तेज है; समुद्री जल की आवश्यकता कम है, एवं इससे कोई द्वितीयक प्रदूषण नहीं होता। यह प्रक्रिया विभिन्न सल्फर सामग्री वाले कोयलों के लिए उपयुक्त है। “अपशिष्ट से अपशिष्ट का निवारण” करने वाली यह प्रक्रिया, अन्य समुद्री जल-आधारित डीसल्फराइजेशन प्रक्रिय 　　हुआंग ज़ोंगहान ने शेनझेन के पश्चिमी बिजली संयंत्र की 4वीं इकाई (300 मेगावाट) में उपयोग होने वाली समुद्री जल आधारित डीसल्फराइजेशन प्रणाली संबंधी व्यावहारिक अनुभवों का अध्ययन किया। विदेशी डिज़ाइनों एवं घरेलू/विदेशी संचालन अनुभवों के आधार पर, उन्होंने इस प्रणाली में और सुधार किए, ताकि बिजली संयंत्र द्वारा पर्यावरण संरक्षण हेतु अधिक योगदान दिया जा सके। इसमें, समुद्री जल से सल्फर हटाने की प्रक्रिया में सुधार हेतु कुछ उपाय सुझाए गए हैं; जैसे कि एरेशन टैंकों के क्षेत्रफल को लगभग 20% तक कम किया जा सकता है। ； अवशोषण टॉवर, छोटे आकार की ओर बढ़ रहा ； बायपास वाल्वों को हटा दिया जाना चाहिए, या फिर बायपास धुआँ-नलिकाओं को ही न रखा जाए; ताकि यूनिट संचालित होने के दौरान डीसल्फराइजेशन प्रणाली अवश्य ही कार्य करती रहे। या फिर बायपास वाल्वों को नियमित रूप से बदला जाना चाहिए, ताकि वे लचीले एवं विश्वसनीय रहें। 　　धुएँ में मौजूद सल्फर को हटाने हेतु यह प्रक्रिया, कम/मध्यम सल्फर वाले कोयले का उपयोग करने वाले तटीय बिजली संयंत्रों के लिए उपयुक्त है। इस प्रक्रिया में जटिलता कम है; इसके लिए आवश्यक निवेश एवं संचालन लागत भी कम है। साथ ही, इस प्रक्रिया द्वारा सल्फर हटाने की दक्षता लेकिन, समुद्री जल से सल्फर हटाने हेतु उपयोग किए गए बड़ी मात्रा में अपशिष्ट जल का समुद्री पर्यावरण पर कोई नकारात्मक प्रभाव पड़ता है या नहीं, इसका अभी तक पता नहीं चल पाया है। तटीय क्षेत्रों में स्थित बिजली संयंत्रों में समुद्री पानी का उपयोग करके डीसल्फराइजेशन प्रक्रिया को बड़े पैमाने पर लागू किया जा सकता है या नहीं, इस बारे में 　　4.2.3 घूर्णन विकिरण शुष्कीकरण विधि से सल्फर निकालने की प्रक्रिया
घूर्णन विकिरण शुष्कीकरण विधि, अर्ध-शुष्क विधि से धुएँ से सल्फर निकालने की एक प्रमुख विधि है; यह आर्द्र एवं शुष्क विधियों के बीच की एक विधि है। अर्ध-शुष्क विधि से सल्फर निकासी प्रणाली, आर्द्र विधि से सल्फर निकासी प्रणाली की तुलना में, पेस्ट निर्माण प्रणाली को समाप्त कर देती है; इसमें आर्द्र विधि प्रणाली में Ca(OH)2 के जलीय घोल को छिड़कने के बजाय CaO या Ca(OH)2 के पाउडर एवं जलकणों को ही छिड़का जाता है। ； शुष्क-विधि वाली डीसल्फराइजेशन प्रणाली की तुलना में, इस विधि में भट्ठी के अंदर कैल्शियम छिड़कने से होने वाली SO2 एवं CaO की अभिक्रिया की दक्षता कम होने एवं अभिक्रिया में अधिक समय लगने जैसी समस्याओं को दूर किया गया है; इससे डीसल्फराइजिंग एजेंटों का उपयोग अ इस प्रक्रिया से उत्पन्न शुष्क अवस्था में ठोस अपशिष्ट का आयतन कम होता है एवं इसे आसानी से निपटाया जा सकता है; इसलिए इसके भविष्य में अच्छे विकास की संभावनाएँ हैं। 　　4.2.4 जैविक विधि से डीसल्फराइजेशन – सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके डीसल्फराइजेशन करने संबंधी अनुसंधान, सूक्ष्मजीवों का उपयोग खनिजों के चयन हेतु करने संबंधी अनुसंधानों के साथ ही शुरू हुआ। 1947 में, कोलमर और हिंकल ने यह खोजा एवं सिद्ध किया कि रासायनिक ऊर्जा से ऊर्जा प्राप्त करने वाले बैक्टीरिया, कोयले में मौजूद पाइराइट को ऑक्सीकृत एवं घुलित करने में सहायक होते हैं। इसे ही जैव-आर्द्रधातुकर्म अनुसंधान की शुरुआत माना गया। 　　जैविक विधि, धुएँ से सल्फर हटाने हेतु एक नई विकसित तकनीक है। इसमें अन्य विधियों की तुलना में कई लाभ हैं – इसे सामान्य तापमान एवं दबाव पर ही उपयोग में लाया जा सकता है; इसमें निवेश कम लगता है, ऊर्जा-खपत कम होती है, एवं इससे कोई द्वितीयक प्रदूषण नहीं होता। सूक्ष्मजीवों द्वारा धुएँ से सल्फर हटाने की प्रक्रिया में, धुएँ में मौजूद SO2, जल-फिल्टर या अवशोषण टॉवर के माध्यम से पानी में घुल जाता है एवं सल्फाइट एवं सल्फेट में परिवर्तित हो जाता है। अवायवीय वातावरण एवं अतिरिक्त कार्बन स्रोत की उपस्थिति में, सल्फेट-अपचयक सूक्ष्मजीव सल्फाइट एवं सल्फेट को सल्फाइड में परिवर्तित कर देते हैं। इसके बाद, वायवीय वातावरण में वायवीय सूक्ष्मजीवों के कारण सल्फाइड फिर से तत्वीय सल्फर में परिवर्तित हो जाता है; इस प्रकार सिस्टम से सल्फर हट जाता है। 　　सूक्ष्मजीवों के द्वारा सल्फर हटाने की प्रक्रियाओं को प्रत्यक्ष विधि, अप्रत्यक्ष विधि एवं द्विचरणीय विधि आदि में विभाजित किया जा सकता है। इनमें से, प्रत्यक्ष विधि का उपयोग केवल कम सांद्रता वाले SQ को हटाने हेतु ही किया जाता है। ； अप्रत्यक्ष विधि द्वारा सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके सल्फर हटाने की प्रक्रिया अपेक्षाकृत किफायती एवं सुविधाजनक है; इसकी संचालन लागत भी कम है। यह चीन की परिस्थितियों के अनुकूल है। कॉर्क एवं उनके सहयोगियों द्वारा अध्ययन की गई द्वि-चरणीय विधि में, ऑक्सीजन-रहित श्वसन प्रक्रिया एवं सल्फेट-अपचयकारी बैक्टीरियों की प्रकाश-संश्लेषण प्रक्रिया का उपयोग करके सल्फेट/सल्फाइडों को शुद्ध सल्फर में परिवर्तित किया जाता है। पहला चरण, कठोर अवायवीय परिस्थितियों में, एसिटिक एसिड सल्फेट रिडक्टेज बैक्टीरिया (Desulfobacter postgateii) का उपयोग करके सल्फेट आयनों को H2S में परिवर्तित करना है। ； दूसरे चरण में, H2S को कठोर अवायवीय परिस्थितियों में, प्रकाश-ऊर्जा से ऊर्जा प्राप्त करने वाले स्वपोषी सूक्ष्मजीव ‘क्लोरोबियम लिमिकोला’ द्वारा शुद्ध सल्फर में परिवर्तित किया जाता है। एनारोबिक स्टिरलाइज्ड रिएक्टरों में, एंटी-नाइट्रिफिकेंट बैक्टीरिया (T. denitrificans) का उपयोग करके H2S को 97% तक हटाया जा सकता है। दासु, लेंस आदि द्वारा सूक्ष्मजीवों के उपयोग से सल्फर हटाने की प्रक्रिया पर किए गए अध्ययन, इस क्षेत्र के विकास एवं प्रगति में योगदान दे रहे हैं। 　　धुएँ से सल्फर हटाने हेतु सूक्ष्मजीवों का उपयोग करने के निम्नलिखित लाभ हैं: इस प्रक्रिया में उच्च तापमान, उच्च दबाव या उत्प्रेरकों की आवश्यकता नहीं होती; यह प्रक्रिया सामान्य तापमान एवं दबाव पर ही संपन्न होती है। इसके अतिरिक्त, ऑपरेशन लागत कम होती है, उपकरणों की आवश्यकता भी कम होती है। स्वपोषी सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके सल्फर हटाया जाता है; इस प्रक्रिया में पोषक तत्वों की आवश्यकता भी कम होती है। इस प्रक्रिया से कोई द्वितीयक प्रदूषण भी नहीं होता। अतः, सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके धुएँ में मौजूद सल्फर को हटाना, एक व्यावहारिक एवं नवीन जैव-तकनीक है। इसमें बहुत ही आकर्षक संभावनाएँ हैं; इसलिए इस पर ध्यान देना आवश्यक है, ताकि इसका तेजी से विकास किया जा सके। 　　सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके धुएँ में मौजूद सल्फर को हटाने संबंधी तकनीकों का विकास करना बहुत ही संभावनाशील है। वांग यानजिन एवं अन्य लोगों का मानना है कि आगे के अनुसंधानों में, तेज़ गति से विकसित होने वाले, एवं उत्कृष्ट सल्फर-हटाने की क्षमता वाले सूक्ष्मजीवों का चयन करना आवश्यक है। उनका यह भी मानना है कि आधुनिक जीन-तकनीकों का उपयोग करके कुछ डीसल्फराइजिंग बैक्टीरिया में परिवर्तन किया जा सकता है; ताकि उनकी कार्यक्षमता में वृद्धि हो, एवं ऐसे बैक्टीरिया प्राप्त किए जा सकें जो तेज़ गति से विकसित हो सकें, उच्च सक्रियता रखें, एवं विभिन्न तापमान एवं pH मानों में भी अच्छी तरह कार्य कर सकें। ऐसे बैक्टीरिया का चयन एवं विकास करना भी भविष्य में होने वाले अनुसंधानों में बहुत ही महत्वपूर्ण है। 　　जैसे-जैसे जैव प्रौद्योगिकी में लगातार विकास हो रहा है, सूक्ष्मजीवों का उपयोग करके धुएँ से सल्फर हटाने संबंधी तकनीकों में भी निश्चित रूप से और 　　4.3 भविष्य में विकास की दिशा
झांग जुनगांग एवं उनकी टीम द्वारा विकसित किए गए फर्नाइड ग्रिड वॉशर, कोयला जलाने से उत्पन्न होने वाले धुएँ में मौजूद धूल एवं डाइऑक्साइड ऑफ सल्फर दोनों को प्रभावी ढंग से हटा सकते हैं। इस प्रकार, धूल हटाने एवं सल्फर हटाने की प्रक्रियाएँ एक ही चरण में हो जाती हैं; जो हमारे देश में कोयला जलाने से उत्पन्न होने वाले धुएँ के निपटान हेतु अपनाई जा रही वर्तमान दिशा के अन इसमें, कोयले से उत्पन्न धुएँ से कणों को अलग करने की दक्षता (90–95)% है; जबकि 1200 ppm से कम SO2 सांद्रता वाले धुएँ से सल्फर को अलग करने की दक्षता लगभग 90% है। वॉशर का कुल प्रतिरोध मात्र 1078 पास्कल/10 मिमी H₂O है। इसके तकनीकी गुण बेहतरीन हैं। धूल एवं सल्फर नियंत्रण हेतु एकीकृत तकनीकों का विकास सफलतापूर्वक किया गया है; इससे पहले से ही उपयोग में आ रही सल्फर/नाइट्रोजन नियंत्रण हेतु एकीकृत तकनीकों के साथ मिलकर सल्फर नियंत्रण तकनीकों के अनुसंधान एवं विकास में सहायता मिलेगी। 　　5. कोयले से गंधक हटाने हेतु उपयोग में आने वाली तकनीकों की वर्तमान स्थिति एवं भविष्य
विदेशों में उपयोग में आने वाली FGD तकनीकों एवं अन्य गंधक हटाने हेतु उपयोग में आने वाली तकनीकों की तुलना में, चीन में वर्तमान में उपलब्ध स्वदेशी तकनीकें केवल औद्योगिक भट्टियों एवं अन्य औद्योगिक उपकरणों से निकलने वाली धुएँ में से गंधक हटाने हेतु ही उपयोग में आती हैं। इन तकनीकों की दक्षता कम है, एवं इनका स्वच सल्फर के पुनर्प्राप्ति संबंधी जानकारी तो बिल्कुल ही अनुपस्थित ह इससे भी गंभीर बात यह है कि हमारे देश में बड़े कोयला-आधारित विद्युत संयंत्रों के बॉयलरों के लिए अभी तक कोई परिपक्व, किफायती एवं बड़े पैमाने पर लागू की जा सकने वाली स्वदेशी डी-सल्फराइजेशन तकनीक उपलब्ध नहीं है। 　　हमें अपने प्रति की अपेक्षाओं में कोई ढील नहीं देनी चाहिए, लेकिन हमें निराश भी नहीं होना चाहिए। गंधक हटाने की तकनीकों के अनुसंधान एवं विकास हेतु, **नीति में स्पष्ट रूप से कहा गया है: 1. ऐसी तकनीकों के अनुसंधान एवं विकास को प्रोत्साहित किया जाए, जो स्थानीय संसाधनों के अनुकूल हों एवं गंधक संसाधनों को पुनः प्राप्त करने में सहायक हों.** ； 2. धुएँ से सल्फर एवं नाइट्रोजन को एक साथ हटाने की तकनीकों के अनुसंधान एवं विकास को प्रोत्साहित किया जाए। ； 3. सल्फर निकासी के उप-उत्पादों के उपचार, निपटान एवं संसाधनीकरण संबंधी तकनीकों एवं उपकरणों के अनुसंधान एवं विकास को प्रोत्साहित किया जाए। 　　इसलिए, वर्तमान में हमें आयात की गई उन्नत तकनीकों को अपनाने एवं उन्हें समझने का प्रयास करना होगा। साथ ही, अपने देश के औद्योगिक हालात के अनुसार, ऐसी उन्नत डीसल्फराइजेशन तकनीकों का विकास करना होगा, जिन पर हमारा स्वयं का बौद्धिक संपदा अधिकार हो।