Om rökgaser och svavel
av Putte Kock Forum 1971-14, sida 14-15, 22.09.1971
)m rökgaser och svavel
Av Putte Kock
Atmosfären tillförs årligen ca 80 miljoner ton svaveldioxid, varav Europa och Amerika svarar för var sin tredjedel. Finlands andel i den världsomfattande nedsmutsningen var senaste år enligt beräkning inte mindre än 500 000 ton.
Svaveldioxid bildas och emitteras vid ett flertal industriella processer, men de huvudsakliga föroreningskällorna åtminstone för vårt lands vidkommande är förbränning av svavelhaltiga bränslen, cellulosaframställning och behandling av kismalmer.
Mindre svavelemission vid förbränning av fossila bränslen kan uppnås på tre olika sätt e övergång till naturligt lågsvavliga bränslen (främst oljor), e avsvavling av olja i raffinaderierna och 0 avsvavling av rökgaser.
I sammanhanget kunde man eventuellt tillägga förbränning av naturgas.
Inom cellulosa- och bergsindustrin tvingas man ty-sig till gasrening som enda alternativ. På lång sikt är de enda reella alternativen avsvavling av bränsle och rökgaser, eftersom naturligt svavelfattiga bränslen förekommer förhållandevis sparsamt. Båda dessa metoder är tekniskt komplicerade och kostsamma.
Kostnader
Kostnaderna för bränslerening beräknas ligga mellan 500 och 1000 mk per ton avskiljt svavel, medan kostnaderna för rökgasrening varierar starkt med anläggningsstorlek och svavelhalt. Sålunda kan rökgasrening bli attraktivare för stora bränslekonsumenter (t ex kraftverk), medan kostnaderna blir oskäligt höga för små konsumenter (t ex värmecentraler), som följaktligen i framtiden måste använda svavelfattiga oljor. Intensiv forskning och utveckling av metoder för rökgasavsvavling bedrivs huvudsakligen i USA, Japan och Västtyskland, men också Frankrike, Storbritannien och Sverige har bidragit till utvecklingen. Sammanlagt räknar man med över hundra olika metoder, av vilka de flesta ännu befinner sig på laboratoriestadiet.
Metoder
Alla existerande metoder grundar sig på kombinationer av följande kemiska och fysikaliska principer löslighet i vätskor ad-absorption på fasta ämnen katalytisk oxidation reduktio neutralisation.
Metoderna kan uppdelas i torra och våta metoder. De torra tillåter avskiljning vid höga rökgastemperaturer, vilket minskar korrosionsrisken och ger bättre uppdrift i skorstenen. De våta metoderna kräver kylning av gaserna till en temperatur under 100? C.
Avsvavlingsmetoderna kan vidare uppdelas i avfalls- och återvinningsmetoder.
Avfallsmetoderna innebär att svaveldioxiden binds kemiskt till en förening, t ex gips, som inte har avsättning och följaktligen måste forslas bort. Avfallsmetoderna har emellertid många fördelar. De är lätta att reglera och lämpar sig väl för existerande kraftverk med oregelbundet belastningsmönster. Driftskostnaderna är dock höga och i värsta fall utgör kostnaderna för avfallshantering en tredjedel av dem.
Återvinningsmetoderna innebär att svaveldioxiden absorberas och återvinns i form av användbara svavelföreningar, t ex flytande svaveloxid, elementärt svavel, utspädd svavelsyra eller ammoniumsulfat. Sorbenten bör kunna återföras i processen. Återvinningsmetoderna kräver större investeringar än avfallsmetoderna. I gengäld är driftskostnaderna
Forum 14/7 i regel små. Försäljning av biprodukterna är dessvärre oftast ifrågasatt. T ex elementärt svavel betingar idag ett pris av ca 120 mk/ton, men efterfrågan är inte så stor. Efterfrågan på utspädd svavelsyra är också minimal. Om alla kraftverk dessutom börjar producera svavelföreningar, kan man vänta sig ett katastrofalt prisfall. Vidare medför kemisk produktion stora olägenheter för kraftverk, vars huvudprodukt är el och värme. Biprodukterna måste få avsättning i den takt de produceras, medan kemisk industri behöver sina råvaror i förutbestämd kvantitet och kvalitet.
I Amerika anses förutsättningarna för en effektiv och ekonomisk avsvavlingsmetod var e att rökgaserna inte behöver avkylas före behandlinge e att det ämne med vilket svaveldioxiden absorberas kan regenereras och återanvändas i processe e att den svavelförening som utvinns kan marknadsföras.
Ytterst få metoder har utprovats i fullstor skala, så vi nöjer oss här med en kort presentation av de mest utvecklade metoderna. Avfallsmetodern a är de hittills mest utvecklade. Redan så tidigt som på 30-talet fanns det en fungerande kalkstensskrubber i ett kraftverk i Wales, men erfarenheterna var inte alltför positiva. Avfallshanteringen var det oövervinneliga problemet då, och problemet har inte blivit mindre med åren. Dagens avfallsmetoder går under benämningar som Combustion Engineering (USA), Bischoff (Tyskland) och Bahco (Sverige).
Dessa tre har det gemensamma att rökgaserna tvättas med kalksten eller bränd kalk uppslammat i vatten. Avfallsprodukten blir gipsslam med en torrhalt av ca 50 9/o. Ett 200 megawatts kraftverk (det största i Finland är av den storleksordningen) producerar inte mindre än 90000 ton slam per år vid 3/4 svavel i bränslet och hög årlig belastning! Erfarenheter saknas ännu av slamhantering av sådan omfattning. De mest utvecklade återvinningsmetoderna är ” Alkalized Alumina” (USA och Storbritannien), Monsanto (USA) och Bergbau-Forschung (Tyskland).
I Alkalized alumina-processen absorberas svaveldioxid med natriumaluminat av speciellt porös konsistens vid 400—500”C. Sorbenten regenereras med reducerande gas (bl a väte) varvid svavelväte (Ha2S) bildas, som därefter genom partiell oxidation fås att reagera till elementärt svavel av hög kvalitet. Största problemet är hög avnötning av dyrt natriumaluminat. Monsanto är en avart av svavelsyraframställning enligt kontaktmetoden. Svaveldioxid oxideras katalytiskt till svaveltrioxid med Vanadinpentoxid (V2Os) och absorberas därefter med utspädd svavelsyra. Slutprodukten blir ca 78 9/0 svavelsyra. Anläggningskostnaderna är dessvärre skyhöga. För ett 200. megawatts kraftverk krävs en investering på över 30 milj. mark.
Bergbau-Forschung har aktivt kol som katalysator för oxidation och absorption av svaveldioxid. Även här är slutprodukten utspädd svavelsyra.
Kostnadsbilden kan förändras
En central fråga i sammanhanget är hur mycket avsvavlingen kommer att kosta konsumenten, antingen denna är en människa eller ett industriföretag. Om avsvavling enligt någon av de ovan relaterade metoderna blir realiserad, stiger elpriset med 1 penni/kWh. Prisstegringen kommer alltså att drabba en av vår civilisations viktigaste förnödenheter. Är vi beredda att betala priset Ännu återstår många tekniska problem att lösa och kostnadsbilden kan förändras på ett avgörande sätt. En utbredd uppfattning är att vi ännu inte sett den metod som kan lösa svavelproblemet i kraftverk och andra föroreningskällor. I väntan på lösningen får vi nog ty oss till naturligt lågsvavliga bränslen och hoppas på att oljeraffinaderierna börjar avsvavla sin produkter. m 15