Odsiarczanie

Siarka jako pierwiastek jest wszechobecna. We wszechświecie zajmuje 10. miejsce pod względem występowania; na Ziemi jest piątym najczęściej występującym pierwiastkiem. Znajduje się w witaminach, aminokwasach, skorupie ziemskiej oraz praktycznie w każdej roślinie i zwierzęciu. Istnieje niezliczona ilość zastosowań siarki w przemyśle i rolnictwie, w tym w herbicydach, pestycydach i nawozach. Nie trzeba dodawać, że jest to kluczowy pierwiastek w naturze i gospodarce. Niemniej jednak, gdy występuje w niektórych związkach chemicznych i mieszaninach, siarka nie współgra dobrze z innymi. Związki te mogą być niebezpieczne dla zdrowia; szkodliwe dla ekologii; i korozyjne dla wielu materiałów wykorzystywanych do celów przemysłowych. Organizmy i materia, w których znajdują się te niebezpieczne związki, muszą zostać poddane procesowi odsiarczania.

Co to znaczy?

Znaczenie odsiarczania jest w rzeczywistości dwojakie: może odnosić się do usuwania pierwiastkowej siarki na poziomie molekularnym lub, alternatywnie, do ekstrakcji związków siarki z mieszanin chemicznych. Sama siarka może być wydobywana z podziemnych złóż poprzez topienie jej przez wstrzykiwanie wody podgrzanej powyżej temperatury wrzenia. Po stopieniu siarka jest wypompowywana na powierzchnię. Co jednak z tymi niebezpiecznymi związkami, które znajdują się w różnorodnych składach, takich jak na przykład gaz ziemny, biomasa i ropa naftowa?

Gaz ziemny

Złoża gazu ziemnego występują na całym świecie. Największe złoża znajdują się na Bliskim Wschodzie, w Federacji Rosyjskiej i w Europie. W Ameryce Północnej gaz ziemny jest najbardziej obfity w Teksasie, Oklahomie, Nowym Meksyku, Wyoming i Luizjanie. W Stanach Zjednoczonych ponad 50 procent domów jest ogrzewanych gazem ziemnym, a to paliwo stanowi 24 procent całkowitego zużycia energii. Gaz ziemny jest często wydobywany ze złóż naziemnych w taki sam sposób jak ropa naftowa – poprzez wiercenie lub szczelinowanie hydrauliczne. Przed transportem przez 300 000 mil rurociągów gaz musi jednak zostać poddany obróbce w celu usunięcia siarkowodoru (H₂S) i dwutlenku węgla (CO₂). Odsiarczanie gazu ziemnego jest konieczne z dwóch bardzo ważnych powodów. Obecność H₂S jest nie tylko toksyczna dla pracowników i konsumentów, ale także szkodliwa dla sieci rurociągów dostarczających paliwo. Dlatego gaz ziemny wymaga obróbki w zakładzie odsiarczania wkrótce po jego wydobyciu. Jeśli obecność siarkowodoru przekroczy 5.7 miligrama na metr sześcienny gazu ziemnego, gaz przekracza próg od gazu o jakości użytkowej do gazu „kwaśnego”. W takich okolicznościach gaz jest zazwyczaj przepuszczany przez wieżę lub kolumnę zawierającą aminę, czyli pochodną amoniaku. Roztwór aminy pochłania związek H₂S podczas przepływu strumienia gazu, pozostawiając za sobą czystszy effluent gazu ziemnego.

Biogaz

Zasadniczo biogaz to metan (i CO₂), który uwalnia się z materii organicznej w warunkach beztlenowych – lub pozbawionych tlenu. Może to zachodzić naturalnie, na przykład w centrum pryzmy kompostowej lub wysypiska śmieci, lub może być indukowane przez technologię ludzką, tj. inżynieryjne beztlenowe digestery. W warunkach braku tlenu mikroorganizmy bakteryjne działają na materiał organiczny, rozkładając go tak, że biogaz uwalnia się z zatrzymujących go substancji stałych. Po przechwyceniu, biogaz zasila silniki spalinowe, które następnie ładują generatory elektryczne. Jednak biogaz również ma problem z H₂S, ten sam problem, który występuje w przypadku gazu ziemnego. Zagrożenie dla zdrowia publicznego i uszkodzenie infrastruktury są równie realne w przypadku produkcji biogazu. Mokre odsiarczanie można dalej podzielić na: absorpcję chemiczną (rozpuszczalniki aminowe, amoniakowe lub węglanowe); absorpcję fizyczną (łączy składniki rozpuszczalnika ze spadkiem ciśnienia); oraz mokre utlenianie (wykorzystuje słaby roztwór zasadowy do absorpcji i utleniania H₂S). Suche odsiarczanie wykorzystuje środki proszkowe/cząsteczkowe do obróbki biogazu, minimalizując możliwość korozji w zbiorniku biogazu.

Spaliny

Siarkowodór nie jest jedynym problematycznym związkiem siarki w produkcji energii. Dwutlenek siarki (SO₂) jest emitowany z kominów w elektrowniach spalających paliwa kopalne oraz w zakładach spalających odpady stałe. W naturze SO₂ jest uwalniany podczas erupcji wulkanów. Uwikłany w kwaśne deszcze, SO₂ jest głównym zanieczyszczeniem powietrza, które wpływa na zdolność do życia siedlisk oraz na przetrwanie różnych gatunków roślin i zwierząt. Mokre odpylanie polega na wykorzystaniu alkalicznej zawiesiny absorbentowej – wapienia, wapna lub nawet wody morskiej – która jest rozpylana bezpośrednio na strumień gazu lub gromadzona w celu przyjęcia strumienia. Odpylanie natryskowo-suche przekształca zawiesinę w proszek za pomocą gorącego gazu. Proces odsiarczania resztek atmosferycznych pomaga zapobiegać szkodliwemu wpływowi toksycznych cząstek na ekosystemy i powietrze, którym oddychamy.

Adsorpcyjne odsiarczanie

Adsorpcyjne odsiarczanie to innowacyjna technika, która zmieniła sposób, w jaki podchodzimy do obecności siarki w strumieniach gazu. W Gazpack szczycimy się wykorzystywaniem najnowocześniejszych technologii, takich jak adsorpcyjne odsiarczanie, do usuwania siarki z różnych gazów. Proces ten polega na zastosowaniu adsorbentów, takich jak zeolity, węgle aktywne lub tlenki metali, które selektywnie wiążą związki siarki, co skutkuje oczyszczonym strumieniem gazu. Co ważne, adsorpcyjne odsiarczanie zapewnia bardziej efektywną, ekonomiczną i przyjazną dla środowiska alternatywę dla konwencjonalnych metod odsiarczania, zwłaszcza w przypadku strumieni gazu zawierających niskie stężenia siarki.