Tesisat Dergisi 209. Sayı (Mayıs 2013)

MAKALE 104 Tesisat Dergisi Sayı 209 - Mayıs 2013 gazı 50-60°C’ye soğumakta ve sekonder ısı değiştiricide tekrar yaklaşık 50°C ısınarak, 100-110°C civarında bacaya verilerek at- mosfere bırakılmaktadır. Böylece absorbsiyon sıvısı ve özellikle de su sarfiyatı önemli ölçüde azaltılmış olmaktadır. Belirtilen sıcaklıklar tipik değerlerdir ve şartla- ra göre değişebilir. Bu çalışmada absorbsiyon sıvısı olarak kireç sütü kullanılan sistemler incelenecektir. Kireç bulamacı da denen bu sıvılar tipik olarak %90 su + %10 kireç kon- santrasyonu ile kullanılırlar. Desülfürizasyon uygulamalarında kireç(taşı) kullanımı sistem bileşenleri 4 başlıkta toplanabilir. (Şekil 1) 1. Yıkama ve absorbsiyon: Kule, absorber tank, sprey nozulları ve sirkülasyon pom- paları, 2. Kireç taşıma ve hazırlama: Kireç taşıma, depolama ve kireç sütü hazırlama ekip- manları, 3. Çamur ayırma: Çamurun ayrıştırılması, pompalanması ve susuzlaştırması ekip- manları, 4. Duman gazı taşıma: Kanallar, fanlar, dam- perler, ısıtıcılar ve baca. Kireç Rekasiyonu (CaO) Kireç bazlı proseslerde yaklaşık %90 saflıkta- ki kirece (CaO) su eklenerek oluşturulan kireç sütü kullanılır. Absorber tankından alınan sir- külasyon sıvısı duman gazı içine püskürtülerek SO x moleküllerinin yakalanması (Absorbe edil- mesi) sağlanır. Tanka kontrollü olara beslenen kireç ile birlikte aşağıda belirtilen reaksiyonlar gerçekleşir. Kimyasal reaksiyon sonucu kal- siyum sülfit (CaSO 3 ) ve sülfat (CaSO 4 ) tuzları oluşarak çökelmek suretiyle çamur olarak ayrıştırılırlar. Kimyasal reaksiyonda ilk olarak kalsiyum ve SO 2 ’nin kendi iyonlarına ayrışma- sı gerekir. Bu ise kalsiyumun suda çözünmesi ve SO 2 üzerine püskürtülen sıvı ile SO 2 ’nin de iyonlarına ayrılmasıyla olur. SO 2 (gaz)→ SO 2 (Sulu) SO 2 + H 2 O→ H 2 SO 3 H 2 SO 3 → H + + HSO 3 − →2H + + SO 3 = Kalsiyumun çözünmesi: CaO(katı) + H 2 O→Ca(OH) 2 (Sulu) Ca(OH) 2 →Ca ++ + 2OH − Ca ++ +SO 3 = +2H + +2OH - →CaSO 3 (katı) + 2H 2 O SO 3 = +1/ 2O 2 →SO 4 = SO 4 = + Ca ++ →CaSO 4 (katı) CaCO 3(katı) + H 2 O→Ca ++ + HCO 3 - + OH - CaSO 3 + H 2 O + 1/2O 2 → CaSO 4 + H 2 O SO 2 + 2H 2 O + CaCO 3 (Kireçtaşı) +1/2O 2 →CaSO 4 . 2H 2 O(Alçı) + CO 2 Kükürt dioksitin ayrışması: Kalsiyum ve SO 2 iyonlarına ayrıldıktan sonra aşağıdaki reaksiyon oluşur. Böylece kalsiyum sülfit elde edilmiş olur, eğer ortamda fazla oksijen varsa aşağıdaki reaksi- yonla kalsiyum sülfat (Alçı taşı) oluşur. Bu ise reaksiyon tankına bir blower (Fan) ile oksijen (Hava) verilerek gerçekleştirilebilir. Bu reaksiyonlara göre kirecin %90 saf oldu- ğu düşünülürse 1 mol SO 2 için 1,1 mol kireç gerektiği söylenebilir. [4] Toplam duman gazı miktarı ve SO 2 içeriği belliyse sisteme bes- lenmesi gereken takribi kireç miktarı buradan hesaplanabilir. Kireçtaşı Reaksiyonu (CaCO 3 ) Kireç taşı reaksiyonu kireç reaksiyonuna ben- zerdir. Sadece hazırlık aşamaları ve yıkama için gereken sıvı/ gaz oranları farklılık göster- mektedir. Kireç taşı kirece göre daha az aktif olduğundan dolayı kireç taşı reaksiyonlarında yıkama için daha fazla sıvı/gaz oranı gerekir. Buna rağmen örneğin her hangi biriyle çalışan sistem bir diğeriyle de çalışabilir. Kimyasal re- aksiyonların çoğu aynı olmakla birlikte tek fark iyonlarına ayrılma reaksiyonudur. Bunun dışında diğer reaksiyonlar ve işlemler hemen hemen aynıdır. Değirmende öğütülen kireç taşı, çözelti tankına verilip suyla karış- tırılır. Elekten geçemeyen büyük parçalar ise tekrar öğütülmeye yollanır. Kireç taşını daha yaygın kılan en önemli nok- ta maliyetinin kirecinkinin ¼’üne kadar daha düşük olmasıdır. Genel olarak absorberdeki reaksiyonun verimi sıvının pH değeriyle alaka- lıdır. Yüksek pH değerinde daha fazla alkali sıvı reaksiyona gireceğinden dolayı verim artar. Kireçtaşı ve su beseleme ayarı kontrollü yapı- larak pH optimum seviyede tutulmalıdır. Kireç ve kireç taşı reaksiyonlarında karşılaşılan bir diğer durum ise kalsiyum sülfitin kolay filtrele- nememesidir. Buna bir çözüm olarak EPA laboratuarlarında geliştirilen aşağıdaki reaksiyonla kalsiyum sül- fit, kalsiyum sülfata dönüştürülerek tutulması kolaylaştırılır. Burada sisteme yukarıda da bahsedilen oksidasyon havası verilmektedir. Kireç taşı ile gerçekleştirilen reaksiyonun özeti ise aşağıdaki gibi olmaktadır: Sonuç olarak elde edilen kalsiyum sülfat hem iri kristal yapısından dolayı daha kolay ayrılır ve hem de alçıtaşı, çimento gibi maddelerin üretiminde kullanılabilir. Kalsiyum sülfat kolay filtrelendiği için ıslak filtre iç yüzeyleri ve tesi- sat içinde birikme daha az olur. Şekil 1 incelenecek olursa, absorbsiyon tan- kından alınan absorbsiyon sıvısının bir kısmı gaz yıkama için kuleye gönderilirken, bir kısmı da temizlenmek üzere geri kazanım ünitesine gönderilmektedir. Böylece kule tankındaki katı madde konsantrasyonu belirli bir değerde tu- tulmaya çalışılmaktadır. Bu sistemlerde baca gazının doyma nokta- sına kadar soğutulması için çok ciddi mik- tarlarda su atmosfere atılmak zorundadır. Buna istinaden geri dönüşümden (Arıtma) gelen temiz sıvı ile de su ve çözelti tasarrufu sağlanmış olmaktadır. Geri kazanım ünite- sine gelen son ürün (Alçı taşı) de sınıflandı- rıcı, koyulaştırıcı gibi ünitelerden geçirilerek susuzlaştırılır. Makalenin 2. Bölümü 210. sayıda yayımlanacaktır.