Запаси вугілля на Землі перевищують поклади нафти та газу разом взятих [1]. За прогнозами до 2020 р. енергоносієм номер один стане вугілля і на його частку у світовому балансі споживання первинних енергетичних ресурсів припадатиме понад 30% [1, 2]. Вже зараз вугілля дає 23% теплової та 55% електричної енергії. В енергетичному балансі України вугіллю також належить провідна роль, оскільки це єдине з первинних енергетичних джерел, яким наша країна забезпечена повністю.
Однак більшість вугілля України характеризується значним вмістом сірки. Біля 80% всього вугілля містить більше 2,5% сірки (по масі), а сірчистість 30% вугілля, перевищує 4% і, як правило, не видобувається, не зважаючи на сприятливі гірничо-геологічні умови. Використання високосіркового вугілля в енергетиці створює ряд технічних проблем і призводить до забруднення довкілля продуктами згоряння сірки.
З іншого боку, сірка, зосереджена у вугіллі, є цінною хімічною сировиною. Оскільки поклади руд природної сірки у Карпатському басейні вичерпуються, то проблема забезпечення народногосподарського комплексу України сіркою і її сполуками ставатиме дедалі гострішою. Тому вугілля слід розглядати не тільки як енергоносій, але і як джерело одержання сірки. Потенційні можливості одержання сірки з вугілля в Україні, виходячи з обсягів видобутку, становлять понад 1 млн. т на рік.
При використанні вугілля сірка може бути вилучена на різних стадіях: перед спалюванням (до використання); у його процесі та після (з димових газів). Найбільшого поширення одержав нециклічний мокрий метод, який грунтується на абсорбції оксидів сірки з димових газів водним розчином вапна з одержанням гіпсу. Ступінь очистки в цих процесах досягає 90%, але недоліками процесу є необхідність очистки великих об'ємів димових газів з низьким вмістом діоксиду сірки, потреба значної кількості сорбентів та обмежене використання гіпсу, котрий з часом при зберіганні у відвалах сам стає джерелом забруднення навколишнього середовища.
Методи уловлювання оксидів сірки при спалюванні вугілля, які грунтуються на вдуванні в зону горіння тонкодисперсних сорбентів (вапняку, крейди або доломіту), забезпечують вищий ступінь очистки (97— 98%) димових газів від оксидів сірки. Проте ці методи також потребують багато сорбентів, які не регенеруються і суттєво збільшують об'єми золи. Обидві групи методів дозволяють зменшити викиди в атмосферу оксидів сірки, але вимагають значних капітальних затрат на переобладнання ТЕС і не дозволяють утилізувати сірку.
Очевидно, що економічно вигідніше проводити знесірчування вугілля перед його використанням. При цьому спалювання малосіркового вугілля дозволить зменшити забруднення навколишнього середовища оксидами сірки без додаткових систем очистки, а вилучена сірка (елементна сірка, її оксиди, інші сполуки) буде використана в народному господарстві і допоможе підвищити рентабельність вугільної галузі.
Нами розробляється ефективна технологія знесірчування вугілля до його використаний [21. Процес грунтується на обробці вугілля паро-повітряною сумішшю при температурах 623—723 К і дозволяє вилучати практично всю піритну сірку. Оскільки вона (залежно від марки вугілля і родовища) складає 51,8—81,4% від загального вмісту сірки у вугіллі, то при вилученні кожна довести вміст до рівня малосіркового. В умовах процесу вдається зберегти практично незмінною органічну масу вугілля (вигоряє 2—3%), тобто теплотворна здатність знесірченого вугілля не поступається вихідному. Брутто-продуктами процесу є малосіркове вугілля і гази знесірчування.
Загальний ступінь вилучення сірки для кожної марки вугілля по масі становить 58,2, 79,8 і 81,4%. При цьому вилучається практично вся (96,8; 98,4, 99, 4%) піритна сірка.
Концентрація діоксиду сірки в газах знесірчування залежно від марки вугілля та вмісту в ньому піриту складає 2,76—10%, що в 10—20 разів більше, ніж в димових газах при спалюванні високосіркового вугілля в котлоагрегатах ТЕС.
Невеликі об'єми газів знесірчування та висока концентрація діоксиду сірки в них є суттєвою перевагою пропонованої технології привентивного знесірчування вугілля, тому що це дає можливість вилучення діоксиду сірки з газів знесірчування. В промисловості розвинутих країн для очистки газів від діоксиду сірки широко застосовується аміачно-циклічний регенеративний процес [З], який дозволяє одержувати товарний продукт — рідкий діоксид сірки. Його можна безпечно транспортувати до споживача в залізничних цистернах, або у спеціальних цистернах-причепах до автомобілів.
Діоксид сірки значно дорожчий від елементної сірки 1 широко використовується в різних галузях промисловості, наприклад, для виробництва сірчаної кислоти, сірки і різних сірковмісних продуктів; в целюлозно-паперовій та харчовій промисловостях(виробництво цукру, вина, приготування сухофруктів, обкурювання сховищ) і ін. В країнах Західної Європи за станом на кінець 1994 р. загальна потужність виробництва рідкого діоксиду сірки становила близько 490 тис. т на рік (Німеччина — 125, Франція — 50, Іспанія — 65, Швеція — 90, Польща — 20 тис. т). Приблизно така ж потужність виробництва рідкого діоксиду сірки в країнах Північної Америки.
Україна не має власного промислового виробництва рідкого діоксиду сірки і змушена задовольняти свої потреби в ньому за рахунок імпорту, сплачуючи по 500 дол. США за 1 т. Зі стабілізацією і розвитком економіки потреба у рідкому діоксиді сірки зростатиме. Беручи до уваги світовий досвід і реальну ситуацію в країні, можна стверджувати, що рідкий діоксид сірки цінний і економічно вигідний продукт з широким ринком збуту, і тому його виробництво слід стимулювати.
Одним з найбільш реальних шляхів налагодження виробництва рідкого діоксиду сірки є утилізація сірки вугілля. Таку можливість дає пропонована нами технологія знесірчування вугілля з одночасною утилізацією сірки у вигляді рідкого діоксиду. При знесірчуванні 1 т сіркового і високосіркового вугілля залежно від вмісту сірки можна одержати 20—100 кг рідкого діоксиду. Враховуючи ціну на рідкий діоксид сірки, прибуток від реалізації останнього становитиме в середньому 30-35 дол. США на 1 т вугілля, тобто приблизно стільки ж, як від реалізації самого вугілля.
Впровадження пропонованого процесу знесірчування вугілля у вугільній промисловості дасть змогу одержувати високоякісне малосіркове енергетичне вугілля незалежно від початкового вмісту сірки і залучити в паливно-енергетичний баланс держави поклади високосіркового вугілля, котрі на даний час не видобуваються. За рахунок вищих світових цін на малосіркове енергетичне вугілля, а також за рахунок прибутку від продажу рідкого діоксиду сірки рентабельність вугільних об'єднань зросте як мінімум вдвічі. За попередніми передпроектними оцінками затрати на будівництво установки знесірчування вугілля разом з блоком одержання рідкого діоксиду становлять 60—70% від витрат на спорудження системи очистки димових газів на ТЕС.
Таким чином, впровадження технології знесірчування з одночасною утилізацією сірки саме у вигляді діоксиду дозволить покращити економічну ситуацію у вугільній промисловості та забезпечити Україну рідким діоксидом сірки.