СПОЛУКИ СІРКИ В АТМОСФЕРІ



Сполуки сірки в атмосфері

Сірка відноситься до поширених у природі елементів. Вона присутня в різних мінералах та в ґрунті, є необхідним компонентом живого організму. Атоми сірки входять до складу білкових молекул, як частки амінокислот цистеїну і метіоніну. Але в даний час тварини і рослини змушені отримувати сірку та її сполуки не тільки з їжею, але і повітрям.
За своєю кількістю та наслідками впливу на навколишнє середовище сполуки сірки відносяться до основних екотоксикантів. У складі промислових викидів до атмосфери потрапляють такі сполуки сірки:
- оксиди сірки (SO2, SO3);
- сульфати;
- сірководень (H2S);
- меркаптани – сірковміщуючі вуглеводні
- сірковуглець (СS2)
Всі ці речовини при попаданні в організм є сильними отрутами, що вражають різні органи та системи.
Оксиди сірки відіграють основну роль в таких явищах, пов'язаних з промисловим забрудненням природи як промисловий зміг і кислотні опади.

Основні джерела надходження до атмосфери сполук сірки:
- спалювання мінеральних палив (дає до 90% сполук сірки);
- виробництво сірчаної кислоти ;
- виробництво фосфатів ;
- переробка міді, свинцю, цинку та інших кольорових металів;
- крекінг вуглеводнів;
- транспорт (залізничний та автомобільний).
З цих викидів 96% припадає на SO2, 3% - на сульфати і тільки 1% - на відновлені форми.
З різних видів палива найбільший вихід сполук сірки дає вугілля, на другому місці – нафта, а далі – газ та дрова. При спалюванні вугілля утворюється в 100 разів більше сполук сірки, ніж при спалюванні газу.
Будь-які марки нафти та вугілля містять домішки FeS2 та інших сульфідів, а також елементарної сірки. При спалюванні палива, в умовах високої температури і присутності кисню уся сульфітна і елементарна сірка окисляється до ступеня окислення +4 і +6 з утворенням летючих оксидів SO2 та SO3. У сучасних печах 95-98% сполук сірки, які містилися в паливі, переходить в гази. Всього в загальній сумі відходячих оксидів сірки більше 90% складає SO2. Це залежить від присутності в печі та в паливі оксидів марганцю, заліза і алюмінію, які каталізують окислення сірки до S+6, а без них вона окислюється до S+4.
Хоча у нафти вміст сірки часто є більшим ніж у вугіллі, завдяки значно більшій теплотворній здатності нафти (теплоекономічності) утворення однакової кількості енергії в джоулях при спалюванні нафти супроводжується набагато меншим виділенням SO2 і SO3, ніж при спалюванні вугілля. Зв'язок виходу сірки з палива з його теплоекономічністю і вмістом у ньому сполук сірки виражається такою величиною як питомий вміст сірки (г/МДж).
Саме за цим показником вугілля значно більше забруднює атмосферу сполуками сірки, ніж нафта та інші палива. Тому на райони, де багато котелень працює на вугіллі, припадає основна частка викидів оксидів сірки.
У чорній та кольоровій металургії відходи у вигляді оксидів сірки утворюються в результаті спалювання палива (ця галузь потребує дуже багато енергії), а також вивільнюються із сировини, оскільки метали вилучають з сульфідних руд.
Основний етап виділення SO2 – агломерація залізних та інших руд, коли відбувається обпалення руди з розмеленим коксом та вапном для часткового вилучення металу. Значні викиди SO2 мають місце у доменних печах через витоки газу. У ливарному виробництві викиди SO2 відбуваються у значно менших масштабах.
У виробництві кольорових металів основна кількість оксидів сірки виділяється під час виплавляння сульфідної руди в окислювальних печах.
Також металургійна галузь є потужним джерелом викиду до атмосфери сірководню (H2S). Ця сполука утворюється в процесі коксування вугілля. Цей процес відбувається в умовах відсутності кисню, тому уся сірка, що міститься у вугіллі, переходить до фракції коксового газу у вигляді H2S. Найбільш «брудними» операціями з екологічної точки зору є такі процеси:
- заповнення коксових батарей (розплавлене вугілля заливається у батарею, від контакту з її стінками утворюється коксовий газ, який частково потрапляє до атмосфери);
- нагрівання коксових батарей (батареї нагріваються за рахунок горіння коксового газу, в цьому процесі H2S перетворюється на SO2);
- гасіння або охолодження коксу (кокс, температура якого сягає 1000оС, охолоджується водою у гасильній вежі, при цьому виділяється водяний пар з H2S, SO2 та іншими домішками).
Якщо обладнання застаріле, то у навколишнє середовище потрапляє значно більший відсоток коксового газу.
В хімічній промисловості утворення оксидів сірки відбувається, в першу чергу, при виробництві сірчаної кислоти. Сировина (FeS2 або S2) окислюється доSO2, далі до SO3 і взаємодіє з водою у поглинальній вежі. Частина SO2 не встигає окислитися і викидається до атмосфери. Також у відходячих газах міститься деякий відсоток SO3 та крапель сірчаної кислоти.
При виробництві віскозного волокна мають місце викиди H2S та СS2, а при виробництві целюлози до атмосфери викидаються SO2, меркаптани, запашні органічні сполуки, що містять сірку, та у меншій кількості H2S.
В процесі очищення та переробки нафти сірка, яка в ній міститься, перетворюється на H2S та інші летючі сполуки, які частково утилізуються, а частково потрапляють до атмосфери. При спалювання відходячих газів утворюється SO2, який надходить до атмосфери.
Невелика кількість сполук сірки виділяється і під час виробництва будівельних матеріалів (цегла, цемент тощо) на етапі обпалення сировини.

Шляхи обмеження викидів сполук сірки.
Суттєво зменшити забруднення атмосфери сполуками сірки можливо якщо:
1 максимально використовувати паливо зі зниженим вмістом сірки (природний газ);
2 попередньо проводити очищення палива від сірчаних домішок;
3 зменшувати викиди оксидів сірки під час горіння палива;
4 видаляти оксиди сірки з відходячих газів за допомогою фізичних і хімічних методів; 
5 дотримуватися технології при здійсненні виробничих процесів, не допускати витоків речовини з виробничого циклу, своєчасно проводити заміну застарілого обладнання.

Комментарии

Отправить комментарий