الكيمياء والهندسة الكامنة وراء أنظمة إزالة الكبريت بالأمونيا

الوصف الميتا:

استكشف الكيمياء، وتصميم النظام، والهندسة الخاصة بإزالة كبريتيد الهيدروجين من غازات المداخن باستخدام الأمونيا من أجل إزالة ثاني أكسيد الكبريت بكفاءة وتشغيل صناعي مستدام.

مقدمة

أدى الطلب على عمليات صناعية أنظف إلى تطوير حلول في الهندسة الكيميائية لتقليل التلوث دون المساس بالكفاءة. إزالة كبريتيد الأمونيا من غازات العادم (NH₃-FGD) تُعد هذه واحدة من الحلول التي تدمج التفاعلات الكيميائية وتصاميم الهندسة للتقاط انبعاثات ثاني أكسيد الكبريت بفعالية. إن فهم الكيمياء والهندسة وراء نظام FGD باستخدام NH₃ أمر ضروري للتشغيل الأمثل والاستدامة.

الآليات الكيميائية

يتفاعل الأمونيا مع ثاني أكسيد الكبريت (SO₂) في غاز المداخن مُكونًا كبريتات الأمونيوم ((NH₄)₂SO₃) كمركب وسيط، والتي تتأكسد لاحقًا إلى كبريتات الأمونيوم ((NH₄)₂SO₄). هذه التفاعلات فعّالة جدًا ويمكنها إزالة ما يصل إلى 99% من ثاني أكسيد الكبريت الناتج عن الانبعاثات الصناعية. ومعادلات التفاعل هي كما يلي:

1. SO₂ + 2NH₃ + H₂O → (NH₄)₂SO₃

2. (NH₄)₂SO₃ + ½O₂ → (NH₄)₂SO₄

وهذا يضمن الحد الأدنى من انبعاثات الكبريت المتبقية، مع إنتاج منتج ثانوي قيم يُستخدم كسماد.

تصميم النظام

المُمَتصّات والمُنظفات

تشمل أنظمة التقاط الكبريت باستخدام الأمونيا (NH₃-FGD) عادةً وحدات امتصاص حيث يتلامس غاز العادم مع محلول الأمونيا. في الأنظمة الرطبة، يتم استخدام برج محشو أو برج رش لتعظيم التلامس بين الغاز والسائل. أما الأنظمة الجافة فتستخدم أسرّة مميعة أو فوهات حقن لتكوين منتج صلب.

معالم التحسين

• معدل تدفق الغاز

• جرعة الأمونيا

• التحكم في درجة الحرارة والرطوبة

إن ضبط هذه المعايير بدقة يضمن تحقيق أقصى قدر من إزالة ثاني أكسيد الكبريت، ويقلل من تسرب الأمونيا إلى الجو.

التشغيل الآلي والمراقبة الرقمية

تُزوَّد محطات احتجاب الأكسيد النتروجيني الحديثة (NH₃-FGD) بأجهزة استشعار وأنظمة تحكم رقمية. ويتيح جمع البيانات في الوقت الفعلي إجراء صيانة تنبؤية وتشخيص الأنظمة وتحسين العمليات. كما أن التعديلات الآلية تحسّن الموثوقية وتقلل من المخاطر التشغيلية.

المقارنة مع طرق التحليل الأخرى

• تقنية كربونات الكالسيوم - الجبس: تكلفة أولية أقل ولكنها تنتج ملاحة جبس رطبة

• تقنية احتجاب الأمونيا: كفاءة أعلى، وتُنتج كبريتات الأمونيوم كمنتج ثانوي

• تقنية الجير الجاف: تستهلك ماءً أقل ولكن كفاءتها في إزالة ثاني أكسيد الكبريت أقل

التحديات التشغيلية

تشمل التحديات تسرب الأمونيا والتحكم في التآكل ومعالجة المنتجات الثانوية الصلبة. ويمكن للتخطيط الهندسي السليم والرصد المستمر التخفيف الفعّال من هذه المخاطر.

التطبيقات الصناعية

تُستخدم تقنية NH₃-FGD في:

• محطات توليد الطاقة التي تعمل بالفحم

• مصافي تكرير النفط

• صهر المعادن

• محطات حرق النفايات لإنتاج الطاقة

الاستنتاج

إن فهم الكيمياء والهندسة وراء إزالة كبريتيد الأمونيا أمر بالغ الأهمية لتحقيق كفاءة عالية في الإزالة، وموثوقية التشغيل، والاستفادة المستدامة من المنتجات الثانوية. حيث تجمع تقنية امتصاص غازات المداخن باستخدام الأمونيا (NH₃-FGD) بين العلم والتكنولوجيا لتلبية المعايير الصناعية والبيئية الحديثة.