ХІМІЧНЕ ЗВ’ЯЗУВАННЯ ДІОКСИДУ СІРКИ У БАРБОТАЖНОМУ РЕАКТОРІ З ВИКОРИСТАННЯМ СЕЧОВИНИ

О. Коломієць

doi:10.15407/scine19.03.071

Автор(и)

О. Коломієць Інститут теплоенергетичних технологій НАН України https://orcid.org/0000-0002-8638-7589

DOI:

https://doi.org/10.15407/scine19.03.071

Ключові слова:

діоксид сірки, барботажний хімічний реактор, розчин сечовини

Анотація

Вступ. Інтеграція України у Європейський Союз вимагає суттєвого скорочення викидів забруднюючих речовин від промислових підприємств. Особливу увагу зосереджено на надходженні в атмосферу суспендованих твердих частинок, оксидів азоту, діоксиду вуглецю та діоксиду сірки від теплоенергетичних установок.
Проблематика. Діоксид сірки є одним з основних забруднювачів навколишнього середовища. Його потрапляння в атмосферне повітря призводить до утворення кислотних дощів, які негативно впливають на людей, ґрунт, рослини та наземні споруди.
Мета. Дослідити вплив початкового масового вмісту сечовини у водному розчині та його температури на ефективність процесу хімічного зв’язування діоксиду сірки.
Матеріали й методи. Розглянуто низку статей, присвячених видаленню оксидів сірки з відхідних газів теплоенергетичних установок різними методами та технологіями з використанням сечовини. Дослідження проведено на математичній моделі хімічного реактора барботажного типу.
Результати. Проведено серію числових експериментів на хімічному реакторі, де сечовина використовується як
джерело амоніаку для зв’язування діоксиду сірки у розчині. Розрахунки дозволили визначити оптимальну температуру розчину при певному вмісті сечовини. При початковому вмісті сечовини 1% температура має сягати приблизно 57 °С, при 5% — 40 °С, а при 10% — 35 °С. За таких умов ефективність процесу хімічного зв’язування діоксиду сірки у розчині близька до 100%.
Висновки. Аналіз результатів математичного моделювання процесів у хімічному реакторі виявив, що для пари параметрів «температура—вміст сечовини» існують значення, за яких ефективність процесу зв’язування сягає майже 100%. Для контролю ефективності доцільно використовувати водневий показник розчину на рівні 7 ± 0.5. Нижчі значення показника вказують на падіння ефективності процесу, а вищі — на зростання концентрації амоніаку у оброблених газах на виході з реактора.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

About modification of the order of the Ministry of Environment from 22.10.2008 No. 541: Order of the Ministry of Ecology and Natural Resources of Ukraine from 16.02.2018 No. 62. [in Ukrainian]. URL: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0290-18#n2 (Last accessed: 14.09.2022).

EPA Air Pollution Control Cost Manual. EPA/452/B-02-001: Section 4 — NOx Controls. Chapter 2 — Selective Catalytic Reduction. Official site. 2016. P. 2—108. URL: https://www3.epa.gov/ttn/ecas/docs/SCRCostManualchapter7th Edition_2016.pdf (Last accessed: 14.09.2022).

EPA Air Pollution Control Cost Manual. EPA/452/B-02-001: Section 4 — NOx Controls. Chapter 1 — Selective Noncatalytic Reduction. Official site. 2016. P. 1—70. URL: https://www3.epa.gov/ttn/ecas/docs/SNCRCostManualchapter7thEdition2016.pdf (Last accessed: 14.09.2022).

Fang, P., Cen, Ch., Tang, Zh., Zhong, P., Chen, D., Chen, Zh. (2011). Simultaneous Removal of SO2 and NOX by Wet Scrubbing Using Urea Solution. Chemical Engineering Journal, 168, 52—59. https://doi.org/10.1016/j.cej.2010.12.030

Wang, J., Zhang, S., Liu, H., Li, L. (2012). Flue Gas Simultaneous Desulfurization and Denitrification with Urea in Spouted Bed. Advanced Materials Research, 550—553, 2151—2154. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.550-553.2151 https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.550-553.2151

Zhu, F., Gao, J., Chen, X., Tong, M., Zhou, Ya., Lu, J. (2015). Hydrolysis of Urea for Ammonia-Based Wet Flue Gas Desulfurization. Industrial & Engineering Chemistry Research, 54(37), 9072—9080. http://dx.doi.org/10.1021/acs.iecr.5b02041

Wang, D., Dong, N., Niu, Ya., Hui, Sh. (2019). A Review of Urea Pyrolysis to Produce NH3 Used for NOX Removal. Journal of Chemistry. 2019, Article ID 6853638. https://doi.org/10.1155/2019/6853638

Sahu, J. N., Hussain, S., Meikap, B. C. (2011). Studies on the Hydrolysis of Urea for Production of Ammonia and Modeling for Flow Characterization in Presence of Stirring in a Batch Reactor Using Computational Fluid Dynamics. Korean Journal of Chemical Engineering, 28(6), 1380—1385. https://doi.org/10.1007/s11814-010-0524-9

Korchuganova, E. N., Tantsyura, E. V., Abuzarova, K. R., Prigorodov, P. V. (2015). Study of the urea hydrolysis kinetics in the precipitation conditions of hydroxides and metal salts. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5/6(77), 53—57. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.51057 [in Russian].

Mahalik, K., Sahu, J. N., Patwardhan, A. V., Meikap, B. C. (2010). Kinetic Studies on Hydrolysis of Urea in a Semi-Batch Reactor at Atmospheric Pressure for Safe Use of Ammonia in a Power Plant for Flue Gas Conditioning. Journal of Hazardous Materials, 175(1—3), 629—637. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2009.10.053

Aoki, H., Fujiwara, T., Morozumi, Y., Takatoshi, M. (1999, July) Measurement of urea thermal decomposition reaction rate for NO selective non-catalytic reduction. Proceedings of 5th International Conference on Technologies and Combustion for a Clean Environment (12—15 July 1999, Lisbon, Portugal), 115—118.

Kolomiiets, O. M. (2012). Wet Bubbling FGD Chemical Reactor: Mathematical model. Energy and Electrification, 4, 12—18 [in Ukrainian].