Znečišťující látky při čištění spalin

Oxid siřičitý (SO₂) neboli anhydrid kyseliny siřičité je kyselý plyn, který je jedním ze dvou hlavních oxidů síry. Není hořlavý ani výbušný. Přesto se jedná o škodlivou látku, neboť má štiplavý zápach, je jedovatý a dráždí dýchací cesty. V závodech, kde se spaluje palivo obsahující síru, lze například SO₂ ze spalin odstranit nástřikem suchého sorbentu, přičemž SO₂ reaguje s hašeným vápnem (hydroxid vápenatý – Ca(OH)₂) a vzniká tak siřičitan vápenatý (1) nebo síran vápenatý (2):

Ca(OH)₂ + SO₂ → CaSO₃ + H₂O (1)

Ca(OH)₂ + SO₂ + ½ O₂ → CaSO₄ + H₂O (2)

Jak se dostává do procesu

SO₂ se uvolňuje například při spalování uhlí a těžké ropy v elektrárnách, při procesech ve spalovnách komunálního odpadu (MSWI), při výrobě skla, cihel, cementu nebo také v hutích a dalších oblastech průmyslu. 

Lhoist řešení

Sloučeniny vápníku – ve formě vápence (uhličitan vápenatý – CaCO₃), páleného vápna (oxid vápenatý – CaO) nebo hašeného vápna (hydroxid vápenatý – Ca(OH)₂) – jsou stále předními sorbenty pro regulaci emisí SO₂. Volba sorbentu na bázi vápníku závisí na použitém způsobu záchytu škodlivin. Je také vhodné zvážit kompromis mezi investičními náklady a provozními náklady jednotlivých technologií.

Vlastnosti

• Chemický vzorec: SO₂
• Molární hmotnost: 64.066 g/mol
• Vzhled: bezbarvý plyn
• Zápach: štiplavý
• Kyselost: 1.71 pKa
• Nebezpečí: jedovatý
• Bod varu: -10°C

Chlorovodík (HCI) je bezbarvý kyselý plyn, jehož vodným roztokem je kyselina chlorovodíková, známá též jako kyselina solná. 

Chlorovodík je nehořlavá a tepelně stálá sloučenina, která je však jedovatá a velice žíravá. Snadno se rozpouští ve vodě za vzniku velkého množství tepla.

Chlorovodík lze účinně zachytit sorbenty na bázi hydroxidu vápenatého (Ca(OH)₂). Optimálního účinku lze dosáhnout různými způsoby, a to v závislosti na složení spalin, použitém systému čištění spalin a na procesní teplotě. Mechanismus reakce je poměrně složitý a přechodně se při ní tvoří hydroxychlorid vápenatý (CaClOH), jak je patrné z následující rovnice: 

Ca(OH)₂ + HCl → CaClOH + H₂O 

CaClOH + HCl → CaCl₂ + H₂O 

Jak se dostává do procesu

HCl vzniká při spalování odpadu z PVC a uhlí s obsahem chlóru. Chlór je také přirozeně vázán ve formě minerálních solí (NaCl) ve dřevu, papíru a lepence nebo v odpadní biomase obsahující potraviny a sůl.

Lhoist řešení

Již řadu let se v různých procesech s nástřikem suchého sorbentu používá hašené vápno. Průmyslové výsledky ukázaly, že Sorbacal^® SP je schopen zachytit více než 98 % HCl a je tedy vhodný pro dosažení souladu s regulačními požadavky v nejnáročnějších aplikacích. Především v aplikacích spaloven komunálního a zdravotnického odpadu dosahuje míry zachycení HCl nad 99 %. Odpovídající řešení lze přizpůsobit potřebám jakéhokoli zařízení pro čištění spalin.

Properties

• Chemický vzorec: HCI
• Molární hmotnost: 36.46 g/mol
• Vzhled: bezbarvý plyn
• Zápach: štiplavý
• Kyselost: -6.3 pKa
• Nebezpečí: žíravý, jedovatý
• Bod varu: -86°C

Fluorovodík (HF) je nehořlavý, nevýbušný plyn, jehož vodným roztokem je kyselina fluorovodíková. Má štiplavý zápach, je žíravý, dráždivý a jedovatý. Fluorovodík ve spalinách velice snadno reaguje s hašeným vápnem:

Ca(OH)₂ + 2HF → CaF₂ + 2H₂O 

Jak se dostává do procesu

Fluorovodík vzniká díky přítomnosti fluoru v surovinách nebo palivu. Emise HF mohou vznikat spalováním uhlí, fluorovaných polymerů nebo textilií a rozkladem CaF₂ nebo jiných surovin, jako jsou například cihly nebo sklo. HF je také přítomen v různých druzích odpadu, jako jsou inertní materiály, hliníkové plechovky a syntetický textil.

Lhoist řešení

Sorbacal^® SP a především Sorbacal^® SPS jsou sorbenty schopné zachytit více než 99 % emisí HF za použití suchých a polosuchých procesů. Pro zachytávání HF lze použít všechny naše sorbenty na bázi vápníku, konkrétní volba pak záleží na vašich požadavcích a konkrétních provozních podmínkách. V současné době naše sorbenty používá řada výrobců skla právě kvůli této vysoké míře účinnosti.

Vlastnosti

• Chemický vzorec: HF
• Molární hmotnost: 20.01 g/mol
• Vzhled: bezbarvý plyn nebo bezbarvá kapalina (při teplotě pod 19,5 °C)
• Zápach: ostrý, štiplavý, dráždivý
• Kyselost: 3.17 pKa
• Nebezpečí: žíravý, jedovatý
• Bod varu: 20°C

Tato sloučenina se také nazývá anhydrid kyseliny sírové. SO₃ se obvykle vyskytuje ve formě plynu nebo čiré olejovité kapaliny. Je nutné s ní zacházet velice opatrně, neboť prudce reaguje s vodou za vzniku vysoce žíravé kyseliny sírové. SO₃ také reaguje s hašeným vápnem, a to za vzniku síranu vápenatého: 

Ca(OH)₂ + SO₃ → CaSO₄ + H₂O 

Jak se dostává do procesu

Tato škodlivina vzniká v elektrárnách, při výrobě skla, cihel a slévání neželezných kovů, při spalování komunálního a průmyslového odpadu a při provozu kotlů spalujících těžkou ropu. Koncentrace SO₃ se navíc mohou zvyšovat při selektivní katalytické redukci používané pro regulaci sloučenin NO_x, kde obvykle dochází ke katalytické oxidaci SO₂ na SO₃.

Lhoist řešení

Pro zachytávání SO₃ se obvykle používají produkty se suchým hydroxidem vápenatým, které řeší viditelný oblak plynné formy této škodliviny i provozní rizika s ní spojená.
Sorbacal^® H je vhodný pro udržení koncentrace SO₃ pod obvykle požadovanou hranicí 5 ppm. K dosažení koncentrace SO₃ na úrovni 2 ppm je však nutné použít vylepšené produkty na bázi hašeného vápna, jako např. Sorbacal^® SP.

Vlastnosti

• Chemický vzorec: SO₃
• Molární hmotnost: 80.066 g/mol
• Vzhled: bezbarvá kapalina (při pokojové teplotě) 
• Zápach: ostrý, nepříjemný
• Kyselost: < -10 pKa
• Nebezpečí: oxidační činidlo
• Bod varu: 45°C

Oxid Seleničitý (SeO₂), je kyselý plyn, není hořlavý ani výbušný. Zapáchá po shnilých ředkvích, je jedovatý a dráždí dýchací cesty. V závodech, kde se spaluje palivo obsahující selen, lze SeO₂ ze spalin odstranit nástřikem suchého sorbentu, kde SeO₂ reaguje s hašeným vápnem (Ca(OH)₂) a vzniká tak seleničitan vápenatý (1) nebo selenan vápenatý (2):

Ca(OH)₂ + SeO₂ → CaSeO₃ + H₂O (1)

Ca(OH)₂ + SeO₂ + ½ O₂ → CaSeO₄ + H₂O (2)

Jak se dostává do procesu

Selen se používá jako aditivum při výrobě skla a uvolňuje se ve formě SeO₂. Tato sloučenina může rovněž vznikat při spalování uhlí v průmyslových procesech, například v elektrárnách. 

Lhoist řešení

Stejně jako v případě odstraňování SO₂ převažuje i při regulaci emisí SeO₂ aplikace vápenatých produktů, jako je pálené vápno (CaO) nebo hašené vápno (Ca(OH)₂). Volba sorbentu na bázi vápníku závisí na použitém způsobu čištění spalin.

Vlastnosti

• Chemický vzorec: SeO₂
• Molární hmotnost: 110.96 g/mol
• Vzhled: žlutozelený
• Zápach: štiplavý
• Nebezpečí: žíravý, jedovatý
• Bod varu: 315°C

Rtuť (Hg⁰, Hg²⁺) je jediný kov, který je v kapalném skupenství při standardní teplotě a tlaku. Při požití nebo vdechnutí je silně jedovatá.

Jak se dostává do procesu

Rtuť je přítomna v uhlí a uvolňuje se při průmyslových procesech, které probíhají například v uhelných elektrárnách, závodech na energetické využití odpadu nebo cementárnách.

Lhoist řešení

Při nástřiku suchého sorbentu, jako je například nástřik aktivního uhlí (ACI), lze rtuť odstranit fyzikální adsorpcí na povrch vhodných sorbentů. Obvykle se jedná o materiály na bázi uhlíku s vysokým povrchem. Patří mezi ně například práškové aktivní uhlí, aktivní uhlí se speciální povrchovou úpravou (nebo impregnací) aktivní hnědouhelný koks a směsné produkty Lhoist nabízí řadu směsí s podobnými sorbenty s vybranými složkami jako jsou hašené vápno (Ca(OH)₂) a minerální produkty šité na míru tak, aby splňovaly potřeby jakékoli instalace pro čištění spalin. Představují tak jednoduchý, flexibilní, úsporný a účinný způsob, jak současně odstraňovat mikropolutanty (např. rtuť) a kyselé složky spalin. 

Vlastnosti

• Chemická značka: Hg
• Atomová hmotnost: 200.59 g/mol
• Vzhled: stříbrná
• Zápach: bez zápachu
• Nebezpečí: jedovatá
• Bod varu: 357°C

Tato skupina mikropolutantů (PCDD & PCDF) patří mezi polychlorované dibenzodioxiny a dibenzofurany. Skládají se z molekul chlorovaných bifenylů spojených různými kyslíkovými můstky a jsou vysoce jedovaté.

Jak se dostává do procesu

Dioxiny a furany vznikají při spalování organických materiálů obsahujících chlór při relativně nízkých teplotách.

Lhoist řešení

V procesech DSI se dioxiny/furany zachytávají fyzikální adsorpcí na povrch vhodných sorbentů. Obvykle to jsou materiály s velkým povrchem, jako je například práškové aktivní uhlí, aktivní hnědouhelný koks nebo speciální minerály a směsi. Lhoist nabízí řadu směsí s podobnými sorbenty s vybranými složkami jako jsou hašené vápno (Ca(OH)2) a minerální produkty šité na míru tak, aby splňovaly potřeby jakékoli instalace pro čištění spalin. Nabízejí jednoduchý, flexibilní, úsporný a účinný způsob, jak současně odstraňovat mikropolutanty, jako jsou dioxiny/furany, a kyselé složky spalin.