Предложите способ очистки воздуха от примеси аммиака

Очистка газа от аммиака

Аммиак (NH3) является одним из важнейших составляющих химической промышленности. Большая его часть идет на изготовление азотной кислоты, удобрений и красителей. Вместе с тем, примеси NH3 существенно снижают качество некоторых веществ, воздействуют на промышленное оборудование, поэтому очистка газов от аммиака играет ключевую роль в производстве.

Химический ликбез

Аммиак представляет собой бесцветный газ с резким раздражающим запахом. Он легко растворяется в воде благодаря высокой полярности молекул. Жидкий аммиак является универсальным растворителем как для органических, так и для большинства неорганических соединений. В твердом виде напоминает белые кристаллы кубовидной формы.

Токсичность аммиака обусловлена нейротропным и удушающим действием на организм человека. Пары NH3 раздражают слизистые и кожные покровы, вызывают обильное слезотечение, резь в глазах, кашель и зуд. В жидкой форме аммиак при соприкосновении с кожей вызывает химические ожоги, язвы и обморожения (поскольку при испарении газ поглощает тепло). Запах аммиака начинает ощущаться при концентрации 37 мг/м3, однако ПДК рабочей зоны в норме не должна превышать 20 мг/м3.

Зачем необходимо проводить очистку газа от аммиака?

Несмотря на то, что большая часть аммиака производится путем прямого взаимодействия азота и водорода, часть газа синтезируется в качестве побочного продукта. Так, при коксовании каменного угля вместе с коксовым газом выделяется и NH3, который требует дальнейшей очистки по следующим причинам:

1. Примеси аммиака снижают качество коксового газа, затрудняя улавливание бензольных углеводородов.
2. Содержащийся в коксовом газе NH3 вызывает коррозию газопровода и промышленного оборудования.
3. Дополнительное поступление аммиака в химическую промышленность экономически выгодно.

Однако не только промышленные газы нуждаются в очистке – поступление аммиака в атмосферу путем выброса с азотнотуковых комбинатов, коксохимических заводов, предприятий по производству солей аммония и азотной кислоты с каждым годом ухудшает экологическую обстановку в промышленных городах. Поэтому контроль поступающего в воздух аммиака является обязательным для этих видов промышленности.

Способы очистки газов

Благодаря своим физико-химическим свойствам, аммиак легко удаляется из посторонних газов с помощью промывки водой. Для этих целей на промышленных предприятиях установлены специальные очистные конструкции (скрубберы), предназначенные для промывания газов жидкостями с целью очистки и извлечения нужных компонентов. Поступая в скруббер, аммиак взаимодействует с молекулами воды с получением гидрата аммония:

NH3 + H2O = NH4OH

Однако наибольшей популярностью в промышленности пользуется метод очистки от аммиака путем поглощения серной кислотой. Процесс, проходящий в сатураторе (аппарате барботажного типа) отражает следующая химическая реакция:

2NH3 + H2SO4 = (NH4)2 SO4

С точки зрения экологической безопасности, оптимальным методом является каталитическая очистка от аммиака. При воздействии высоких температур молекула NH3 претерпевает следующие изменения:

2 NH3 = N2 + 3 H2

При этом образующийся в больших количествах водород может сгорать с выделением тепла.

Для чего необходим аммиак?

Поскольку аммиак является основой многих отраслей химической промышленности, его суммарное мировое производство в год достигает 150 миллионов тонн. В большей степени он используется для следующих процессов:

• производство азотных удобрений — мочевины, сульфата и нитрата аммония;
• производство азотной кислоты;
• в качестве хладагента в холодильной технике;
• в медицинских целях;
• в качестве противоморозной добавки в сухих строительных растворах.

Исходя из этого, можно сделать очевидный вывод: несмотря на токсичность аммиака, заменить его не представляется возможным благодаря уникальным химическим свойствам данного соединения. Поэтому очистка газов от аммиака необходима не только для улучшения качества самих веществ, но и с экономической точки зрения.

Источник

Промышленная очистка воздуха и отходящих газов от аммиака и сопутствующих загрязнителей

Завод газоочистного оборудования ООО «ПЗГО» в приветственном жесте встречает своих Посетителей и Клиентов, заинтересованных в раскрытии подробностей такого процесса как очистка воздуха и отходящих газов от аммиака и сероводорода, методы абсорбционной и других типов фильтрации и улавливания NH₃ на аммиачных и химических производствах, свинофермах и крупных животноводческих комплексах.

Презентация промышленной аммиакоочистной системы на базе абсорберов «ПЗГО»

Необходимость очистки газовоздушных сред от аммиака

Нитрид водорода NH₃ – несмотря на то, что он относится к важным технологическим газам – при всех других условиях является нежелательным и опасным компонентом отходящих газов промышленных производств.

В биологической части соединение является сильным рефлекторным удушителем (суффокатором), нейротоксином и лакриматором (слезоточивым газом). В технологическом же аспекте, NH₃, обладающий высокой поляризованностью молекул, представляет собой мощный драйвер, который способен в случае утечки активно влиять на техпроцесс и финальные продукты химических реакций.

Ликвидация аварии около завода в г. Таррагона, Испания, май 2019 года

Отдельно следует упомянуть и фильтрацию воздуха от запаха NH₃, который – даже при отсутствии прямой угрозы здоровью или промпроцессам – создает крайние неудобства для персонала и окрестных жителей предприятий. Качественное дезодорирование является прямым следствием эффективной нейтрализации – чем выше КПД улавливания нитрида водорода, тем, соответственно, ниже одоративные свойства среды.

Интересна этимологическая версия происхождения слова аммиак (англ. Ammonia). Лингвисты склоняются к мнению, что термин берет свое начало от имени древнеегипетского бога Амона, поклоняясь которому, жрецы вдыхали твердый нашатырь, источающий резкий неприятный аммиачный запах.

Помимо прочего, состоящий из таких распространенных элементов как азот и водород, пары нашатыря существенных количествах образуются в процессе термической (сжигания) или автолизной диссоциации (гниения) органической материи.

Вышеописанное с запасом обуславливает необходимость очистки воздуха и техгазов от водородного нитрида и его производных. Во множестве отходящих выхлопов NH₃ идет в тандеме с сероводородом и другими токсичными, кислыми и пахучими компонентами.

Методы и оборудование для фильтрации воздуха от аммиака

В зависимости от условий, в которых находятся очищаемые газокомпоненты в обрабатываемом потоке (концентрация, влажность, температура, давление и наличие механических / пылевых примесей), очистные процедуры и подходы к газоочистке могут значительно варьировать. Рассмотрим основные методы фильтрации, используемые в современной промышленности и быту.

Фотокаталитический метод

Фотокатализ обеспечивает высокую степень очищения от легковесных активных элементов и химсоединений и используется тогда, когда концентрации и объемы обрабатываемого загрязнителя незначительны.

Принцип действия фотокатализатора основан на ультрафиолетовой (λ ≈ 300 нанометров) бомбардировке световыми квантами твердотельного титанового катализатора (TiO₂), на котором происходит поверхностная адсорбция поллютантов с их последующим окислением до CO₂, воды и других безопасных соединений и элементов.

Фотокатализ в автомобильной вентиляции

Микробиологический метод

Экспериментально эксплуатируются и биологические фильтры, «населенные» колониями специфичных бактерий, для которых аммиак является жизненно необходимым метаболитом.

Конечно же, биофильтры представляют собой исключительно тонко настраиваемые системы, требующие для надлежащей работы специальных условий, обеспечение которых зачастую на порядки превосходит сложность газоулавливания. Тем не менее, исследования в этом направлении ведутся, и, вполне возможно, когда-нибудь микробиологические фильтраторы смогут показывать приемлемую эффективность.

Колония анаммокс-бактерий Kuenenia stuttgartiensis под микроскопом

Адсорбционный подход

В тех случаях, когда объемы очищаемых газов значительно превосходят бытовые, (а также при низкой влажности и отсутствии механической пыли в обрабатываемом потоке), наиболее продуктивной технологией фильтрации воздушных сред от аммиакосодержащих (и сероводородных) загрязнителей является сухая каталитическая адсорбция.

На сегодняшний день разработано множество сухих адсорбентов, демонстрирующих абсолютные показатели в захвате сероводородных и нитридоводородных включений. Особенно высокую результативность имеют сухие адсорбционные фильтры на основе активированного угля (специальной активации), алюмосиликаты (цеолиты) и силикагель.

Принцип газоулавливания в адсорберах объясняется микроскопической пористостью адсорбентов: размеры пор выбираются так, чтобы они точно коррелировали с размерностью молекул захватываемых газов.

Селективная адсорбция тем более целесообразна, чем менее комплексно загрязнен поток отходящих (или циркулирующих) газов. То есть, чем меньше разнообразие загрязнителей, тем большую эффективность продемонстрирует адсорбционная установка.

Идеальным выбором сухой метод каталитической очистки является на аммиачных производствах, предприятиях полимерного синтеза, в химических циклах производства агропромышленных азотсодержащих удобрений (мочевина, селитра, сульфаты, сульфиды и карбонаты аммония), азотной (HNO₃), азотистой (HNO₂) кислот, пищевой соды NaHCO₃ и других химсоединений.

Мокрая абсорбция в скрубберах и абсорбционных колоннах

Одним из наиболее рациональных способов масштабной и эффективной очистки газов и воздуха от аммиака на производствах, (особенно, в комплексе с другими газообразными, аэрозольными и микромеханическими поллютантами), является мокрая физическая (водяная) и химическая абсорбция (реагентная хемосорбция).

Высокая химическая активность соединения также делает возможным его химическую нейтрализацию с использованием жидких активных хемосорбентов.

Видеопрезентация абсорбционых установок колонного типа, завод «ПЗГО»

В большинстве случаев результативное улавливание аммиака достигается мокросорбционным методом, в котором в качестве абсорбента скруббера или абсорбера выступает водный раствор лимонной кислоты. Реакция идет по следующему пути:

Не менее привлекательные результаты дает и серная кислота:

Практикуется и использование в качестве агента фосфорной кислоты:

Хемосорбционный метод предпочтителен еще и в силу того, что в качестве побочных продуктов воздухоочистных процедур образуются экономически ценные продукты, которые могут быть выгодно утилизированы:

• Цитрат аммония – антиоксидант, пищевая добавка, широко использующаяся в производстве соков, джемов, молочных и хлебобулочных изделий;
• Сульфат аммония – азотно-минеральное удобрение, также используется в пищевой промышленности, в производстве вискозы и огнеупорных материалов;
• Гидрофосфат аммония – агропромышленное азотно-фосфорное удобрение, также применяется в изготовлении негорючих составов для огнетушителей. Входит в состав некоторых табачных изделий (курить вредно)!

Преимущества сорбционных аппаратов мокрого действия

Весь модельный ряд жидкостно-реагентных аппаратов серии «ШВ» выгодно отличается следующими параметрами:

• Абсолютный КПД в улавливании широчайшего спектра газообразных, аэрозольных и микромеханических загрязнителей – поглощение паров аммиака, сероводорода, двуокиси серы, окислов азота, кислот, щелочей, эфиров, кетонов, альдегидов, галогенов и галогенидов;
• Широкая вариативность исполнений с производительностью по потоку от десятков кубометров до десятков тысяч кубометров среды в час (при высокой компактности одинарных агрегатов и многоступенчатых комплексов);
• Способность к обработке высокотемпературных, комплексно загрязненных сред (паров, дымов) с t ≤ 900 °C;
• Низкое гидравлическое сопротивление аппаратов, простота внедрения в любой производственный цикл;
• Возможность получения экономически ценных пульп, образующихся в качестве бай-продуктов работы устройств;
• Полная автоматизация систем с удаленным управлением, датчики, уровнемеры, газоанализаторы, КИПиА, механизмы автоматического отвода отходов скрубберов и абсорберов;
• Высокая экономическая рациональность эксплуатации оборудования, быстрая окупаемость даже на средних и малых предприятиях, надежность, простота и безотказность.

Очистка воздуха на свинофермах и животноводческих хозяйствах от аммиачных компонентов

Ужиная вкусной свиной отбивной, говяжьим стейком или бараньими котлетками, мы редко задумываемся об условиях содержания скота в животноводческих хозяйствах: свинокомплексах, крупных телятниках, овчарнях, конюшнях.

Условия содержания свиней

А между тем, разведение животных в неестественных, стесненных условиях приводит к повышенному образованию органических отходов, выделяющих внушительное количество вредных и дурнопахнущих газов (NH₃, H₂S и других), вредящих, в первую очередь, самим животным.

Сводный рейтинг методик газоочистки в разрезе удаления NH₃

Технология	Плюсы и минусы
Микробиология	Экспериментальный подход, не способный обеспечить надлежащих показателей промышленной газоочистки
Фотокатализ	Высокий КПД в части захвата множества органических соединений и болезнетворных организмов. Неспособность к эффективной обработке больших концентраций и объемов загрязнителей
Сухая адсорбция	≈ 100% КПД в тонкоселективном улавливании «чистых» газополлютантов органической и неорганической природы. В случае высокой влажности среды рекомендуется установка предваряющего осушителя
Мокрая абсорбция	Гибкая, универсальная и высокопроизводительная технология, позволяющая осуществлять не только захват нежелательных соединений, но и их трансформацию в ценные продукты. Способность к одновременному поглощению газовых, аэрозольных и пылевых конденсатов. Возможность работы в высокотемпературном режиме. Простота и неприхотливость устройств

Инжиниринг, изготовление, продажа, доставка и монтаж газоочистного оборудования

По вопросам индивидуальной разработки, расчета, проектирования и изготовления надежных и доступных аппаратов и систем для очистки воздуха и газов от аммиака и сероводорода, пожалуйста, контактируйте с нами любым удобным способом или заполняйте Опросник Заказчика.

Быстро доставим и, при необходимости, смонтируем и введем оборудование в эксплуатацию в любом городе России, СНГ, Европы, Азии. Обучим персонал. Полный комплект технической и бухгалтерской документации.

Источник