Выбор технологии для снижения выбросов дурнопахнущих газов при производстве сульфатной целлюлозы на действующих производствах



При производстве сульфатной целлюлозы как правило образуются серосодержащие неконденсированные дурнопахнущие газы (ДПГ), такие как сероводород, метилмеркаптан, диметилсульфид, диметилдисульфид.

Существует три современных способа утилизации ДПГ с целью снижения выбросов на действующем предприятии, а именно сбор высококонцентрированных (ВК) и низкоконцентрированных (НК) дурнопахнущих газов и последующее их сжигание в:

1. содорегенерационном котле (СРК);
2. известерегенерационной печи (ИРП);
3. специальной печи для неконденсируемых газов, оборудованной мокрым скруббером для удаления SOx.

При выборе подходящей технологии для действующего производства необходимо разобраться в особенностях технологий их достоинствах и недостатках.

Сбор и сжигание ДПГ в содорегенерационном котлоагрегате распространено незначительно. К примеру, в Европе существует несколько предприятий, а в мире всего около 4, сжигающих ВК дурнопахнущие газы в содорегенерационных котлах. Подобный способ утилизации дурнопахнущих газов сульфатного производства дисскусионен вследствие взрывоопасности газообразных смесей с воздухом. [1]

Собранные низкоконцентрированные неконденсированные дурнопахнущие газы могут быть сожжены в составе вторичного или третичного воздуха в содорегенерационном котле. Их реальный состав будет варьироваться от случая к случаю. Дымовые газы от процессов сжигания в СРК направляются на очистку в электрофильтры.

Технология сжигания выбросов в СРК может быть реализована как на новых, так и на действующих предприятиях по производству сульфатной целлюлозы. На действующих целлюлозных предприятиях наладить сбор и обработку низкоконцентрированных неконденсируемых газов иногда очень трудно. Это связано с ограничениями, накладываемыми большими расстояниями между источниками дурнопахнущих газов и содорегенерационным котлом.

При сжигании в СРК выбросы дурнопахнущих соединений огромного объёма и низкой концентрации могут быть сокращены практически полностью с помощью сбора и сжигания. Однако, интенсивность подачи третичного воздуха в содорегенерационный котёл ограничена и могут быть необходимы другие альтернативы сжигания [2].

Альтернативным вариантом является сжигание концентрированных неконденсируемых газов в известерегенерационной печи в составе вторичного воздуха.

Дымовые газы от процессов сжигания в известерегенерационной печи очищаются в газопромывном скруббере, а отработанный раствор из скруббера направляется в цех каустизации.

Сжигание концентрированных неконденсируемых газов в известерегенерационной печи может быть реализовано как на новых, так и на действующих предприятиях по производству сульфатной целлюлозы. На действующих предприятиях наладить сбор и обработку низкоконцентрированных неконденсируемых газов иногда довольно трудно. [1]

В результате сжигания выбросов в ИРП на заводах сульфатной целлюлозы выбросы газов могут быть уменьшены с помощью только сбора и сжигания концентрированных газообразных сераорганических соединений более чем на 90 %. Также выгода сжигания дурнопахнущих газов в известерегенерационной печи заключается в том, что исключается необходимость в установке специальной печи.

Ограниченное количество соединений серы в известерегенерационной печи может прореагировать с газообразным натрием, образуя при этом сульфат натрия. Таким образом, главным соединением, взаимодействующим с соединениями серы, является карбонат натрия (Na2СО3), содержащийся в известковом шламе. Когда он израсходован SO2, перестает улавливаться. Выбросы SO2 обычно являются прямой функцией количества дурнопахнущих газов. Чтобы минимизировать образование SO2, необходимо или использовать топливо с меньшим содержанием серы, или сжигать в известерегенерационной печи дурнопахнущие неконденсируемые газы, из которых предварительно абсорбцией в скруббере удалены газообразные соединения серы.

В среднем 10–15 % топлива, использующегося в известерегенерационной печи, может быть заменено сжиганием концентрированных дурнопахнущих газов. Однако колебание в количестве тепла, выделяемого при их сгорании вследствие колебаний в их составе и количестве, может затруднить поддержание стабильной работы печи.

Сжигание неконденсируемых газов в известерегенерационной печи широко используется. Но при этом в современных известерегенерационных печах могут появиться проблемы в их работе из-за недостатка кислорода. Однако, на многочисленных предприятиях в Европе и Северной Америке применяется технология сжигания газов в ИРП. [2]

Сжигание дурнопахнущих газов может осуществляться в специальной печи (топке) для сжигания неконденсируемых газов, оборудованной скруббером для абсорбции SO2. Газы используются как топливо для дополнительного получения пара или горячей воды.

Технология может быть принята как на новых, так и на действующих предприятиях, производящих сульфатную целлюлозу. Но на действующих целлюлозных производствах может оказаться трудным сбор и обработка низкоконцентрированных неконденсируемых газов.

В результате применения данной технологии суммарные выбросы дурнопахнущих газов от предприятий, производящих сульфатную целлюлозу, могут быть снижены более чем на 90 %, только с помощью сбора и сжигания концентрированных неконденсируемых газов. При этом побочным эффектом сжигания дурнопахнущих газов в отдельной печи является увеличение объёма выбросов NOx в том случае, если не предпринимаются контрмеры.

Технология используется на многочисленных предприятиях Европы и Америки в течение нескольких лет без каких-либо проблем. [2, 3]

В целом, можно сделать вывод, что сжигание выбросов в СРК чаще всего применимо для низкоконцентрированных газов. Сжигание выбросов в ИРП применимо для высококонцентрированных газов, но при этом оказывает влияние на стабильную работу, выбросы из ИРП, а также может привести к проблемам при эксплуатации ИРП. Наиболее оптимальной технологией для сжигания выбросов, является сжигание выбросов в специальной печи, оборудованной скруббером для улавливания SO₂. Данная технология широко используется, обеспечивает стабильное сжигание выбросов, вне зависимости от работы СРК или ИРП, а также дополнительно возможно сжигание низкоконцентрированных газов.

Литература:

1. Справочник НДТ «Производство целлюлозы, древесной массы, бумаги, картона», утвержден приказом Росстандарта от 15 декабря 2015 г.
2. Проект «Разработка и реализация системы технологического нормирования на основе наилучших существующих технологий (НСТ) для предприятий ЦБП России в свете стратегий устойчивого развития. Сборник наилучшие существующие технологии в целлюлозно-бумажной промышленности/ Коровин Л. К., Гермер Э. И. — Санкт-Петербург.
3. Наилучшие доступные технологии: опыт и перспективы/ Королева Е. Б., О. Н. Жгилей — СПб., 2011 г. — 123 с.