Kabarcıklı kolon reaktörde $Ca(OH)_2$ süspansiyonları ile $SO_2$ giderimi

Abstract

Bu çalışmada, bir taşıyıcı gaz içerisindeki $SO_2$, sulu kalsiyum hidroksit $(Ca(OH)_2)$ süspansiyonları ile atmosferik basınçta çalışan bir kabarcıklı kolon reaktörde absorplanmıştır. Bu amaçla 3 L %7,5 CaO içeren sulu kalsiyum hidroksit süspansiyonu kullanılmıştır. Gaz derişimi ve gaz akış hızı sırasıyla hava içerisinde 4000, 6000, 8000 ve 10000 ppm $SO_2$ ve 15, 20, 25 ve 30 L/dk. olarak seçilmiştir. Absorpsiyon ortamının sıcaklığı 25 °C ve 50°C olarak alınmıştır. Absorpsiyon sırasında, sistemden atılan gazın $SO_2$ içeriği ve absorpsiyon ortamının pH değeri sürekli olarak ölçülmüştür. Ayrıca belirli sürelerde sistemden numuneler alınarak absorpsiyon ortamının kalsiyum iyonu $(Ca^{2+})$ içeriği belirlenmiştir. Yüksek gaz akış hızı ve yüksek $SO_2$ derişiminde sisteme aşırı SO2 yüklemesi olmuştur. Bu şartlarda, süspansiyonun $SO_2$ ile hızla doygunluğa ulaşması nedeniyle %100 $SO_2$ gideriminde kısa süreler elde edilmiştir. Ayrıca kabarcıklı ve püskürtmeli kolon reaktör arasında bir performans karşılaştırması yapılmıştır. Bu karşılaştırmada su içerisinde %7,5 CaO, 50°C sıcaklık ve 30 L gaz/dk. çalışma şartları olarak kullanılmıştır. Gaz derişimi 6500 ppm $SO_2$ in altında olduğu zaman kabarcıklı kolon reaktörde $SO_2$ gideriminin püskürtmeli kolon reaktöre göre daha etkin olduğu bulunmuştur.

In this study, $SO_2$ in a carrier gas was absorbed by aqueous calcium hydroxide $(Ca(OH)_2)$ suspension in a bubble column reactor working at atmospheric pressure. For this purpose 3 L of aqueous calcium hydroxide suspension involving %7,5 CaO was used. Gas compositions and flow rates were chosen as 4000, 6000, 8000, 10000 ppm $SO_2$ in air and 15, 20, 25, 30 L/min, respectively. The temperature of absorption medium was taken as 25 °C and 50°C. During absorption, the $SO_2$ content of the gas emitted from system and the pH value of the absorption medium were continuously measured. The calcium ion $(Ca^{2+})$ contents of the absorption medium were also determined by taking samples from the system at certain time intervals. Excessive $SO_2$ loading to the system was done at higher gas flow rate and higher $SO_2$ concentration. At these conditions, shorter times in 100% $SO_2$ removal were obtained due to quick saturation of suspension with $SO_2$. A performance comparison between bubble column reactor and spray column reactor was also done. In this comparison, 7.5 % CaO in water, 50°C temperature and 30 L gas /min were used as working conditions. It was found that $SO_2$ removal in bubble column reactor was more effective than spray column reactor when gas composition was lower than 6500 ppm SO2.