توضیحات کامل درباره ۱۶ روش فناورانه برای حذف گوگرد و کاربردهای عملی آن‌ها

Thread Content

گاز کوره فولاد، یک گاز قابل اشتعال است؛ گازهای موجود در آن مانند H2S، HCN و CO دارای سمیت بسیار بالایی هستند و خطرات جدی برای سلامت انسان و محیط زیست ایجاد می‌کنند. در عین حال، **سیاست‌های متناظری نیز وضع شده است تا شرکت‌ها را تشویق کند تا از گاز حاصل از کوره‌های فولادسازی به طور کامل استفاده کنند؛ این کار هم باعث کاهش آلودگی و هم صرفه‌جویی در منابع می‌شود.** در میان آن‌ها، گوگردی که سمیت بیشتری در گاز کوره‌های فولادسازی دارد، به گوگرد آلی و گوگرد غیرآلی تقسیم می‌شود. در حال حاضر، روش‌های پردازش گوگرد در گاز کوره‌های فولادسازی عمدتاً شامل روش خشک و روش مرطوب است. بزرگترین مزیت روش خنک‌سازی برای حذف گوگرد، بازدهی بالای آن در حذف گوگرد و همچنین قیمت مناسب آن است. در ادامه، شیائوچی روش گسیختن گوگرد به روش مرطوب را که بیشترین کاربرد را در کارخانه‌ها دارد، برای شما توضیح خواهد داد. گازگیری خیس: فرآیند گازگیری خیس بر اساس مکانیسم گازگیری، می‌تواند به روش جذب شیمیایی، روش جذب فیزیکی، روش جذب فیزیکوشیمیایی و روش اکسیداسیون خیس تقسیم شود. بزرگترین مزیت این روش، توانایی آن در حذف بخش عمده‌ای از سولفیدها موجود در گازهای خروجی است؛ همچنین از نظر اقتصادی نیز کاربردی می‌باشد. عیب این روش‌ها این است که بازدهی حذف گوگرد در آن‌ها پایدار نیست و دقت حذف گوگرد بالا نیست. روش جذب شیمیایی، که به آن روش حلال شیمیایی نیز گفته می‌شود، از محلول‌های قلیایی به عنوان جاذب استفاده می‌کند تا با گازهای اسیدی موجود در گازها واکنش داده و به این ترتیب گوگرد را حذف کند. روش‌های جذب شیمیایی عمدتاً شامل روش آلکوهول‌آمین و روش قلیای کلسیم گرم هستند. (۱) روش آلکوهول‌آمین: روش آلکوهول‌آمین شامل متیل اتانول آمین (MEA)، دی‌اتانول آمین (DEA)، دی‌گلیکول آمین (DGA)، دی‌ایزوپروپانول آمین (DIPA)، متیل دی‌اتانول آمین (MDEA) و غیره است. روش آلکوهول‌آمین، روش رایجی برای گازگیری گاز طبیعی است؛ در حین گازگیری، می‌توان بسته به نیاز، مقداری از CO2 نیز حذف کرد. روش آلکوهول‌آمین در کارخانه‌هایی در شاندونگ، سیچوان و مناطق مشابه به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در سال ۲۰۰۷، کارخانه فرآوری نفت یونگپینگ از روش آلکوهول‌آمین برای حذف گوگرد استفاده کرد و هم کارایی حذف گوگرد و هم کیفیت محصولات بهبود یافت. (۲) روش قلیای گرم پتاسیم: نمودار فرآیند روش کاتالیزی شده قلیای گرم پتاسیم. در این روش، از محلول آبی کربنات پتاسیم با غلظت بالا به عنوان جذب‌کننده استفاده می‌شود که می‌تواند مستقیماً هیدروژن سولفید و هیدروژن سیانید موجود در گازهای صنعتی را جذب کند. این روش، سرعت جذب گازهای اسیدی کمی دارد و بازدهی آن پایین است؛ بنابراین به تدریج جای خود را به روش کاتالیتیک با قلیا گرم داده است. روش کاتالیزوری با قلیا گرم، عبارت است از افزودن مقدار مشخصی کاتالیزور به محلول کربنات پتاسیم تا سرعت واکنش افزایش یابد. فرآیند روش کربنات پتاسیم در خلأ: روش کربنات پتاسیم در خلأ، از محلول کربنات پتاسیم برای جذب مستقیم گازهای اسیدی استفاده می‌کند؛ دستگاه حذف گوگرد پس از بازیابی بنزن خام قرار دارد و در انتهای فرآیند گازهای کوره‌های ذغال‌سنگ واقع شده است. این فرآیند در ابتدا از آلمان وارد شد؛ گازهای اسیدی که پس از حذف گوگرد و سیانور با این روش به دست می‌آیند، می‌توانند هم برای تولید گوگرد خالص با روش کلاوس و هم برای تولید اسید سولفوریک با روش تماسی مورد استفاده قرار گیرند. پس از آن، شرکت ناکانو کیونای، بر اساس یادگیری فناوری‌های پیشرفته داخلی و خارجی مربوط به کربنات پتاسیم در حالت خلأ و تجربیات تولیدی، با همکاری مؤسسات آموزش عالی، فرآیندهای جدیدی با مالکیت فکری مستقل توسعه داد؛ این فرآیندها در کارخانه‌هایی مانند شرکت شیمیایی بائوگانگ در منطقه میشان، کارخانه‌های کک‌سازی استان شانشی و کارخانه‌های کک‌سازی منطقه جدید هاندان مورد استفاده قرار گرفته‌اند. این فرآیند دارای بازدهی بالایی در حذف گوگرد و سیانید است و سرعت واکنش آن نیز زیاد است. روش جذب فیزیکی: روش جذب فیزیکی از حلال‌های آلی برای جداسازی گوگرد تحت فشار مشخص استفاده می‌کند؛ سپس با کاهش فشار، گاز آزاد شده و حلال دوباره قابل استفاده می‌گردد. روش‌های جذب فیزیکی عمدتاً شامل روش متانول در دمای پایین (Rectisol)، روش پلی‌اتیلن گلیکول دی‌متیل اتر (NHD)، روش کربنات آلیل استر (Fluar) و غیره می‌باشند. این روش مصرف انرژی کمی دارد، درجه تصفیه بالایی ارائه می‌دهد و برای شرکت‌های کوچک و متوسط مناسب است. (۱) روش متانول در دمای پایین (Rectisol)
http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/OrdlBGICgPN7tRkTYtKJUd0BGXickMnu9bfQ8qr0Loch40JSbAGrG94yKZ5PRVUlopO1M8YicaBaRiclsmtViaPLNA/0?wx_fmt=gif
روش متانول در دمای پایین، فرآیندی برای تصفیه است که در اوایل دهه ۵۰ توسط شرکت‌های لیند و لوچی در آلمان به طور مشترک توسعه یافت. در این فرآیند، متان به عنوان جذب‌کننده استفاده می‌شود تا گازهای اسیدی در دمای کمتر از ۰ درجه سانتی‌گراد و تحت فشار خارج شوند. این فرآیند از نظر فناوری‌های ترکیبی، پیشرفته‌ترین، پایدارترین و قابل اعتمادترین روش است؛ اما سرمایه‌گذاری لازم برای آن زیاد بوده و مناسب شرکت‌های بزرگ می‌باشد. شرکت شیمیایی کایشیانگ در هنان از این فرآیند برای حذف گوگرد و کربن استفاده می‌کند. (۲) روش پلی‌اتیلن گلیکول دی‌متیل اتر (NHD) در دهه ۶۰ قرن گذشته، شرکت آمریکایی Allied یک روش تصفیه گاز توسعه داد که به نام روش پلی‌اتیلن گلیکول دی‌متیل اتر شناخته شد. در دهه هشتاد قرن بیستم، مؤسسه تحقیقاتی شرکت نان‌هوا در کشورمان، روش پلی‌اتیلن گلیکول دی‌متیل اتر را بررسی کرد و با موفقیت ترکیبات مناسبی برای جداسازی هیدروژن سولفید و دی‌اکسید کربن پیدا کرد؛ این روش، روش NHD نام گرفت. این روش دارای مزایایی از جمله خلوص بالا، انتخاب‌پذیری خوب، عدم خوردگی، نیاز کم به تجهیزات و فرآیند کوتاه است. شرکت یانکوانگ گوئیتای برای حذف گوگرد، از روش NHD استفاده می‌کند. (۳) روش کربنات آلیل استر (Fluar): فناوری حذف کربن و گوگرد با استفاده از کربنات آلیل استر (که به اختصار PC نامیده می‌شود)، از ویژگی جذب خاص این حلال آلی قطبی نسبت به گازهای اسیدی مانند CO2 و H2S برای حذف انتخابی اجزای اسیدی موجود در این گازها است؛ این روش، روشی مناسب برای کارخانه‌های کوچک برای حذف گوگرد محسوب می‌شود. فناوری حذف کربن و گوگرد در PC توسط مؤسسه تحقیقاتی گروه صنایع شیمیایی جنوب توسعه یافت و در ماه مه سال ۱۹۷۷، این پروژه در برنامه توسعه علمی و فناوری وزارت صنایع شیمیایی ثبت شد. این روش دارای مزایایی مانند مصرف انرژی کم، فرآیند ساده و عملکرد قابل اعتماد است. ۳. روش‌های جذب فیزیکوشیمیایی (۱) روش سولفینول: در سال ۱۹۶۴، شرکت شل حلال سولفینول را توسعه داد؛ این حلال یک پیشرفت مهم در روش‌های استفاده از آلکوهول‌آمین‌ها بود و در کشور ما معمولاً به آن روش سولفینول گفته می‌شود. جذب‌کننده مورد استفاده در روش سولفوآمین، از ترکیب سولفون بوتایل دارای خواص جذب فیزیکی (۴۰٪-۴۵٪)، دی‌ایزوپروپیل آمین دارای خواص جذب شیمیایی (۴۰٪-۴۵٪) و مقدار کمی آب (۱۵٪) تشکیل شده است. عیب حلال سولفینول این است که هنگام پردازش هیدروکربن‌های سنگین، پدیده جذب مشترک شدیدی رخ می‌دهد؛ علاوه بر این، در برخی موارد، این حلال دچار تخریب می‌شود. برای بهبود بیشتر عملکرد حلال، شرکت شل از یک آمین پلی‌بندی‌شده برای جلوگیری از تخریب و جذب همزمان آن استفاده کرد و نتایج بسیار خوبی به دست آورد. کارخانه تصفیه میدان گاز سیچوان و چونگچینگ از روش سولفورزدایی سام استفاده می‌کند. فرآیند خنثی‌سازی گوگرد با روش مرطوب، مجموعه‌ای از فرآیندهای خنثی‌سازی گوگرد است که ویژگی آن استفاده از محلول‌های قلیایی برای واکنش با سولفیدهای اسیدی موجود در گازها است؛ در نتیجه سولفیدهایی تشکیل می‌شوند که به سختی قابل تبخیر هستند، سپس این محصولات بازیابی و مورد استفاده مجدد قرار می‌گیرند. این فرآیند بسته به مواد فعال و محلول قلیایی، عمدتاً به ۱۱ نوع تقسیم می‌شود: (۱) روش ADA بهبودیافته؛ روش ADA که به آن روش سدیم دی‌سولفونات آنتراکوئین نیز گفته می‌شود، در کشورهایی مانند بریتانیا، فرانسه و کانادا به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد و یکی از فرآیندهای گسیختن گوگرد رایج در کشور ما نیز محسوب می‌شود. سیستم کاتالیزی یک‌عاملی که از سدیم آنتروکوئین دی‌سولفونات و محلول آبی سود ساخته شده است، روش ADA نامیده می‌شود ； محلول مادر از سدیم آنتروکوئین دی‌سولفات، دی‌اکسید آلومینیوم و پتاسیم تارترات تشکیل شده است؛ این سیستم کاتالیزوری دوگانه، روش ADA را بهبود بخشیده است. بزرگترین معایب این روش، خوردگی شدید تجهیزات و مصرف انرژی بالاست. در کشور، به تدریج جای خود را به روش‌های دیگر می‌دهد. (۲) روش TH: روش TH که به نام روش تاکاهاکس نیز شناخته می‌شود، فناوری شرکت نیپون استیل در ژاپن است. در این فرآیند، آمونیاک موجود در گاز طبیعی و آمونیاک استخراج‌شده از آب آمونیاک به عنوان محلول قلیایی استفاده می‌شود؛ سدیم ۱،۴-نافتوکوئینون-۲-سولفات نیز به عنوان کاتالیزور برای حذف سیانید به کار می‌رود و پس از آن، گوگرد نیز حذف می‌شود. مزایای آن عدم نیاز به منبع قلیایی خارجی، سادگی در عملیات و فضای کم مورد نیاز است. اما هزینه عملیاتی آن بالاست، کارایی حذف گوگرد کم است و کاتالیست‌های مورد نیاز باید وارداتی باشند؛ بنابراین از این فرآیند در کشور به ندرت استفاده می‌شود. شرکت باوگانگ از این فرآیند برای حذف گوگرد و سیانید استفاده کرده است. (۳) روش FRC: روش FRC که به نام روش تریاکلورواسید نیز شناخته می‌شود، فرآیندی است که توسط شرکت گاز اوزاکا در ژاپن توسعه یافته است. در این فرآیند، آمونیا موجود در گاز طبیعی به عنوان منبع باز و تریاکلورات به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شود. مزایای این روش، بازدهی بالا در حذف گوگرد، هزینه کم و جلوگیری از آلودگی دوم است. معایب آن، فرآیند تولید طولانی و نیاز به فضای زیاد است؛ بنابراین برای پروژه‌های بزرگ مناسب است. پروژه مرحله سوم کک‌سازی شرکت باوگانگ از همین فرآیند استفاده می‌کند. (۴) روش PDS: روش PDS یک فرآیند خنثی‌سازی گوگرد است که توسط دانشگاه آموزش عالی شمال شرقی توسعه یافته و در سال ۱۹۹۴ در کارخانه گاز پودونگ در شانگهای مورد استفاده قرار گرفت. PDS یک کاتالیزور دوهسته‌ای از نوع فتالوسیان کبالت سدیم است؛ در طول واکنش، هم کاتالیزورهای کمکی و هم مواد قلیایی به آن اضافه می‌شوند. دستگاه گرفتن گوگرد با روش ADA بهبودیافته، تنها با افزودن تجهیزاتی برای افزودن محلول PDS، می‌تواند به روش PDS تبدیل شود. مزایا اصلی این روش، بازده بالای آن در حذف گوگرد غیرآلی و جداسازی آسان محصول است، اما کارایی حذف گوگرد ناپایدار بوده و بازده آن در حذف گوگرد آلی پایین است. کارخانه تولید گاز از زغال‌سنگ در شرکت تانگان، از سیستم PDS برای حذف گوگرد موجود در گازهای خروجی استفاده می‌کند. کارخانه تولید گاز از کک‌سازی کونمینگ در سال ۲۰۰۴، روش PDS را جایگزین روش ADA برای حذف گوگرد کرد. (۵) روش HPF: روش HPF، فرآیند کارآمدی برای گرفتن گوگرد است که توسط موسسه تحقیقات طراحی مواد مقاوم در برابر حرارت کارخانه‌های کک‌سازی آنشان و کارخانه کک‌سازی ووشی، به صورت مشترک توسعه یافته است. روش HPF، فرآیندی بهبودیافته از روش PDS است؛ HPF یک کاتالیزور ترکیبی متشکل از هیدروکسی‌انیلین، کاتالیزور PDS و سولفات آهن(II) می‌باشد. مزایای این روش، فعالیت بالای کاتالیست، سادگی عملیات، و کم بودن تجهیزات مورد نیاز است؛ اما کیفیت گوگرد تولید شده پایین است و فاضلاب‌های حاصل، خطرات زیادی برای محیط زیست ایجاد می‌کنند. شرکت‌هایی مانند گروه میجین در شانشی، همگی از روش HPF برای حذف گوگرد استفاده می‌کنند. (۶) کاتالیزور گوگردزدایی ۸۸۸، محصولی بی‌خطر و با کارایی بالا است که توسط شرکت چانگچون دونگشی توسعه یافته؛ این کاتالیزور جزو کاتالیزورهای گوگردزدایی نوع تک‌عاملی محسوب می‌شود. به دلیل ساختار شیمیایی خاصش، توانایی بسیار بالایی در جذب و حمل اکسیژن دارد و فعالیت کاتالیستی قوی‌ای نیز از خود نشان می‌دهد. جزء اصلی کاتالیست خنثی‌سازی گوگرد ۸۸۸، ترکیب فلزی-آلی آمونیوم سولفات کوبالت فتالوسیانین است و منبع قلیایی، کربنات سدیم می‌باشد. این فرآیند دارای فعالیت کاتالیستی خوب، مصرف پایین و بازدهی ثابت در گازگیری گوگرد است؛ برای انواع مختلف گازها و مایعات مناسب بوده و اکنون وارد بازارهای بین‌المللی شده است. شرکت‌هایی مانند شاندونگ مینشنگ کوئل‌هوا لیمیتد و شرکت سهامی کیان‌آن هبی برای حذف گوگرد، از روش ۸۸۸ استفاده می‌کنند. شرکت شانشی هایزی جیائوهوا در سال ۲۰۰۹، روش ۸۸۸ را به جای روش ADA برای حذف گوگرد استفاده کرد. (۷) روش MSQ: این روش توسط دانشگاه ژنگ‌ژو توسعه یافته است؛ در آن، سدیم کربنات (یا آمونیاک) به عنوان محیط جذب بازی استفاده می‌شود و هیدروکسی‌بنزن، سالیسیلیک اسید و سولفات منگنز برای تشکیل یک کاتالیزور ترکیبی به کار می‌روند. این روش انعطاف‌پذیری عملیاتی بالایی دارد، هزینه بهره‌برداری کم است و مقاومت توربین نیز کم است، اما بازدهی آن در حذف گوگرد پایین است. کاتالیزورهای گوگردزدایی نوع SMQ در استان‌هایی مانند شاندونگ و جیانگسو مورد استفاده قرار می‌گیرند. (۸) روش OPT: روش OPT توسط مؤسسه تحقیقات انرژی حرارتی آنشان و بخش کوک‌سازی شرکت سوگانگ توسعه یافته است. این روش، یک روش برای گاززدایی است که در آن از آمونیا به عنوان منبع باز، از کاتالیزورهای ترکیبی نوع OP به عنوان کاتالیزور برای گاززدایی، و همچنین از محلول‌های باقی‌مانده پس از فرآیند گاززدایی برای تولید محصولاتی مانند سیانید آمونیوم استفاده می‌شود. روش OPT باعث کاهش خوردگی تجهیزات ناشی از گاز می‌شود، مصرف انرژی را کاهش می‌دهد، امکان استفاده بهینه از آمونیا موجود در گاز طبیعی را فراهم می‌کند، هزینه‌های سرمایه‌ای را کاهش می‌دهد؛ علاوه بر این، فرآیند آن کوتاه است، کارایی گرفتن گوگرد خوبی دارد و انعطاف‌پذیری عملیاتی بالایی دارد. (۹) روش DDS: روش DDS یک فناوری متعلق به حق اختراع است که توسط دکتر وی شیونگ‌هوی از دانشگاه پکن ابداع شده است. این روش، با ترکیب خلاقانه فناوری زیستی و فناوری گازگیری خاموش، مشکلات ناشی از تجزیه آسان آهن کوآنسروه شده و مصرف بالای آن در محلول‌های گازگیری را برطرف کرده است. “«روش کاتالیزی توسط محلول آهن-قلیا برای حذف کربن، گوگرد و سیانید از گازها»، نام مخفف یک روش نوین برای حذف گوگرد است. محلول DDS از کاتالیزور DDS (همراه با باکتری‌های هوازی)، مواد کمکی کاتالیزور DDS، مواد کمکی کاتالیزور DDS نوع B، کربنات آهن فعال، سدیم کربنات (یا پتاسیم کربنات) و آب تشکیل شده است. این فرآیند دارای مزایایی از جمله بازدهی بالا در حذف گوگرد، مصرف انرژی کم و بازدهی کلی بالا است. فناوری حذف گوگرد DDS، به دلیل ویژگی‌های فنی منحصربه‌فرد و توانایی برجسته‌اش در حذف گوگرد، به تدریج مورد توجه شرکت‌های مختلف قرار گرفته است و چشم‌انداز خوبی در بازار دارد. کارخانه کودهای شیمیایی شهرستان کنلی در استان شاندونگ، در سال ۲۰۰۰ از فناوری ضدگوگرد DDS استفاده کرد؛ همچنین کارخانه‌هایی مانند کارخانه کودهای شیمیایی دونگآ در گروه صنعتی لوشی، شرکت سهامی صنایع شیمیایی لینگو در جیانگسو، شرکت محدود صنایع شیمیایی یانگمی پینگیان، و شرکت صنعتی فوبائو در فوجیان نیز از روش ضدگوگرد DDS بهره می‌برند. (۱۰) روش TV: روش TV، روش چسب‌های لگنوسی نامیده می‌شود؛ چسب‌های لگنوسی ترکیبات پیچیده‌ای هستند که از مشتقات فنولی با ساختار مشابه تشکیل شده‌اند و عمدتاً حاوی تانن و مواد غیرحل‌شونده در آب می‌باشند. فرمول مولکولی ژلاتین، C14H10O9 است و محصول انعقاد دو مولکول اسید گالیک می‌باشد. گروه‌های هیدروکسیل موجود در مولکول‌های تانن، دارای قدرت کووالانس با یون‌های فلزی هستند؛ در فرآیند حذف گوگرد نیز هم به عنوان کاتالیزور و هم به عنوان عامل کووالانس عمل کرده و می‌توانند از اتلاف وانادیوم در سیستم جلوگیری کنند. معایب این روش عبارتند از تجمع آسان گوگرد در لوله‌ها، و نیاز به پیش‌پردازش ژلاتین بو. شرکت شانشی جین‌شیانگ برای صنایع زغال‌سنگ و شیمیایی، شرکت هونان شیانگ‌دیان صنعتی و غیره از روش خارج کردن گوگرد با حرارت استفاده می‌کنند. (۱۱) روش AS: فرآیند حذف گوگرد و سیانید با روش AS، یک فناوری پیشرفته برای حذف گوگرد است که در دهه ۸۰ قرن بیستم از آلمان وارد شد. به طور گسترده توسط کارخانه‌های بزرگ کک‌سازی کشور ما مورد استفاده قرار گرفته و به پیشرفت فناوری حذف گوگرد از گاز در کشورمان کمک کرده است. مشکلات رایج در روش AS عبارتند از انسداد آسان انتقال‌کننده‌های حرارتی و خوردگی آسان سیستم آمونیاک. امروزه، رایج‌ترین روش‌ها ترکیبی از روش AS، روش چسباندن با گرما و استفاده همزمان از تجهیزاتی مانند دستگاه کلاوس است. شرکت شوگانگ، گروه کاتالیز شیجیاتسوانگ و غیره از فرآیند خنثی‌سازی گوگرد AS استفاده می‌کنند.