Регенеративни Поступци Уклањања Сумпор-Диоксида из Димних Гасова - Избор и Одређивање Термофизичких Својстава Нових Растварача и Њихових Смеша и Моделовање Процеса

Abstract

Сумпор-диоксид је гас стаклене баште са индиректним дејством, који настаје сагоревањем фосилних горива (угља или нафте), која имају удео сумпора у свом саставу. У Републици Србији ови енергенти су доминантни у процесу производње електричне енергије у оквиру Јавног предузећа Електропривреда Србије (ЈП ЕПС). Већ дуго времена је познато да сумпор-диоксид има штетан утицај на људско здравље, животну околину и на климатске промене. У погледу штетног утицаја на људско здравље, сумпор-диоксид узрокује астму, смањује капацитет плућа и узрокује запаљенске процесе респираторног тракта. У погледу штетног дејства на околину, утиче на закисељавање терена и подземних вода, уништава вегетацију и штетно делује на грађевинске објекте. Појава хлађења атмосфере, услед формирања честица сулфата, један је од од мноштва непожељних ефеката на промену климе.

Процеси за уклањање сумпорних оксида из димних гасова у енергетици и процесној индустрији, добијаjу на значају порастом свести о значају њиховог уклањања. Паралелно је растао и значај доношења законске регулативе која ће регулисати ову проблематику, првенствено у индустријски најразвијенијим земљама. Иако је у практичној индустријској употреби, уназад већ неколико деценија, мокри кречњачки поступак још увек најзаступљенији процес за одсумпоравање димних гасова, у последње време, све чешћу примену имају процеси са хемијском и физичком апсорпцијом и термичком регенерацијом солвента. Предности регенеративних апсорпционих поступака су ефикасност и еколошки аспекти.

За компјутерске симулације и пројектовање процесне опреме, неопходни су тачниподаци о термофизичким и транспортним својствима флуида - сорбента. Удокторској дисертацији приказани су резултати испитивања термофизичкихсвојстава (густине, динамичке вискозности и индекса рефракције) новихсолвената за уклањање сумпор-диоксида. Испитивано је укупно 8 чистихсолвената и то алкохола (1-бутанол, 2- бутанол и 1-хексанол), полимера(полиетилен гликол 200 и 400 (PEG200 и PEG400)), етра (тетраетилен гликолдиметил етар (TEGDME)), лактама (1-метил-2-пиролидон (NMP)), амина(диметиланилин (DMA)) и јонске течности (1-етил-3-метилимидазолиум етилсулфат) и њихових међусобних бинарних и тернерних комбинација. Наведенетермофизичке величине испитиване су за укупно 27 бинарних система и једантернерни систем, 1-бутанол - PEG200 - NMP. Експериментални подацитермофизичких карактеристика бинарних система анализирани су помоћуRedlich-Kister-овог полинома. Експериментална мерења вршена су за распонтемпература 288,15 К – 333,15 К, и на атмосферском притиску. Коришћена јеекспериментална апаратура новије генерације: густиномер Anton Paar DMA 5000,вискозиметар Anton Paar SVM 3000 и рефрактометар Anton Paar RXA 156.Извршен је прорачун регенеративног процеса уклањања сумпор-диоксида издимних гасова из термоенергетских постројења. Регенеративни поступакуклањања се састоји из два степена, апсорпције сумпор-диоксида из димнихгасова помоћу органског солвента и десорпције, односно његове регенерације ипоновне употребе у степену апсорпције.

Alternate abstract:

Sulfur dioxide is a greenhouse gas with an indirect effect, produced by burning fossil fuels (coal or oil), with a sulfur in its composition. In The Republic of Serbia, within the Public Enterprise Electric Power Industry of Serbia (EPS), these fuels are dominant in the production of electricity. It is known that sulfur dioxide has a harmful effect on human health, the environment and climate change. With respect to the harmful effect on the human health, sulfur dioxide causes asthma, and reduce the capacity of the lungs causes inflammation of the respiratory tract. In terms of adverse effects on the environment, it has adverse impact on terrain and ground water acidification, destroying vegetation and damaging impact on buildings. The appearance of atmosphere cooling, due to the formation of sulfate particles is just one of many adverse effects on climate change.

Process for sulfur oxides removal from the flue gases in the energy and process industries, were not important in the past, until its importance was gained. Legislation that will regulate this matter, especially in industrially developed countries, simultaneously had its growing trend. The wet limestone process is still the most common process for flue gas desulphurization, although it has had its practical use in industy, for several decades ago. Process with chemical and physical absorption and thermal regeneration of the solvent, have more and more frequent application. Absorption processes with thermal regeneration have its advantages, among them are efficiency and environmental aspects.

For computer simulation and process equipment design, accurate thermophysical and transport properties of fluids sorbent are required. This dissertation presents the results of thermo-physical properties (density, dynamic viscosity and refractive index) of new solvents for sulfur dioxide removal. A total of 8 pure solvents were examined, among them are alcohols (1-butanol, 2-butanol and 1-hexanol), polymers (polyethylene glycol 200 and 400 (PEG200 PEG400)), ethers tetraethylene glycol dimethyl ether (TEGDME)), lactam (1-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP)), amine (N.N Dimethylaniline (DMA)) and ionic liquid (1-Ehyl-3-Methyl imidazolium Ethyl Sulfate) and their mutual binary and ternary combinations. Total of 27 binary systems and one ternary system, 1- butanol PEG200 NMP, were examined in order to obtain specified properties. Experimental data were analyzed using Redlich-Kister polynom. Experimental measurements were carried out in the temperature range of 288.15 K-333.15 K, and atmospheric pressure. The late generation of experimental apparatus from Anton Paar, have been used: densimeter DMA 5000, Viscometer SVM 3000 Refractometer RXA 156.

Calculation of regenerative process for sulfur dioxide removal from power plants flue gases has been performed. Removal process consists of two stages, the absorption of sulfur dioxide from flue gases using an organic solvent and desorption (regeneration) and reuse for absorption stage.