Способы очистки газов от твердых примесей

Системы очистки воздуха

+7 (499) 346 0353
телефон горячей линии

Объекты

Композитор

Новости

База знаний

Статьи

Методы очистки газов

29 Август 2012

Механическая очистка газов

Механическая очистка газов ориентирована на задержание твердых крупных частиц. Сухой способ газоочистки основан на установке в трубах фильтров. В основе мокрого способа – взаимодействие с водой и последующее осаждение примесей. Получило распространение фильтрование для улавливания тонких компонентов.

Способы, которыми осуществляется газоочистка от летучих примесей:

• Абсорбционная;
• Адсорбционная;
• Селективная газоочистка;
• Термическую обработку
• Каталитическая газоочистка.

Очистка газов от твёрдых крупных частиц:

• сухой способ газоочистки — основан в основном на установке в трубах фильтров
• мокрый способ – взаимодействие газов с водой и последующее осаждение примесей
• фильтрование — получило распространение для улавливания тонкодисперсных компонентов
• прочие методы

Сухие способы очистки газов. Наиболее распространены уловители, в которых осаждение твердых или жидких частиц происходит вследствие резкого изменения направления или скорости газового потока (аппараты типа «ВЗП», «Циклоны», пылеосадительные камеры). Среди этих аппаратов газоочистки, применяемых, как правило, только для улавливания сравнительно крупных частиц (≥ 5 мкм), максимальной эффективностью обладают аппараты очистки газов от пылей типа «ВЗП» (встречные закрученные потоки) с эффективностью очистки до 99%.

Мокрые способы очистки газов. Основаны на контакте газового потока с промывной жидкостью (обычно водой). Большинство схем газоочистки имеют оборотное водоснабжение: жидкость вместе с шламом из газопромывателей направляют в отстойники для отделения от твёрдых частиц и повторного использования; при наличии в шламе ценных веществ его обезвоживают, а уловленные ценные твердые вещества используют. Метод используют для улавливания тонкодисперсных пылей или туманов.

Фильтрование. При этом способе газоочистки газовые потоки проходят через пористые фильтрующие системы, пропускающие газ, но задерживающие твердые частицы. Фильтры служат для улавливания весьма тонких фракций пыли (менее 1 мкм) и характеризуются высокой эффективностью при очистке газов, однако, требуют частой замены или очистки фильтрующих материалов

Электрическая очистка газов. Основана на ионизации электрическим зарядом под действием постоянного электрического тока (напряжением до 90 кВ) взвешенных в газах твердых и жидких частиц с последующим осаждением их на электродах.

Очистка газов осуществляется, в частности, с целью технологической подготовки газов, газовых смесей и извлечения из них ценных веществ, а также для предотвращения загрязнения атмосферного воздуха вредными отходами.

Основные методы, которыми осуществляется газоочистка от летучих примесей:

• каталитическая газоочистка;
• абсорбционная;
• адсорбционная;
• селективная газоочистка;
• термическая обработка.

Каталитические методы газоочистки — применяются, как правило, для глубокой очистки технологических газов.

Суть способа – вступление в реакцию различных веществ при наличии катализатора. Для очистки газов в промышленности используют следующие катализаторы: оксиды железа, хрома, меди, цинка, кобальта, платины и т.д. Данные вещества в процессе газоочистки наносятся на поверхность носителя катализатора, помещенного внутри аппарата-реактора. Необходимо следить, чтобы внешний слой катализатора не был поврежден. В противном случае газоочистка не осуществляется в полном объеме, выбросы в атмосферу вредных веществ превышают допустимые показатели. Требования к оборудованию для производства очистки газов с каждым днем ужесточаются. Следует анализировать уровень выбросов, контролируя весь процесс.

Наиболее крупным источником выбросов в атмосферу твердых частиц — таких как сажа, пыль, зола; газовых примесей — оксидов серы SO₂, SO₃; азота NO_x; а также оксидов углерода CO, CO₂ — является энергетика. На долю ТЭС приходится около 60% дымовых газовых выбросов (и в том числе NO_x) от общего поступления оксидов азота в атмосферу.

Каталитические методы очистки газов применяют часто для предварительной очистки технологических газов.

Каталитические методы газоочистки основаны на взаимодействии примесей с другими газообразными компонентами в присутствии катализатора преимущественно при 300-400 °С и высоких объемных скоростях газа (500 — 3000 ч-1). Катализаторы — оксиды Fe, Cr, Cu, Zn, Со, Pt, Pd и др., которые наносят на носитель, имеющий развитую поверхность или на металлические материалы (проволоку, сетку, ленту из легиров. стали, Ti, анодированный Al и т.п.); активные бокситы и уголь, цеолиты, гопкалит (марганцевомедный катализатор.) и др. Процесс каталитической газоочистки проводят, как правило, в реакторе с неподвижным слоем катализатора. Для большинства катализаторов во избежание их забивки и дезактивации, содержание инертных твердых примесей в газе не должно превышать 1,5 мг/м3(5 ppm).

К каталитическим методам газоочистки относятся окисление примесей с применением О₂ или их восстановление так называемым газом-восстановителем (например, гидрирование при использовании Н₂). Окисляют обычно: кислородсодержащие органические соединения до СО₂ и Н₂О, например: спирты и эфиры. (очистка от ЛОС)

Каталитическая очистка газов с применением газа-восстановителя используется:

• для гидрирования сераорганических соединений SO₂ в H₂S (например, на кобальтмолибденовом катализаторе при 300-400 °С) с последующим улавливанием образовавшегося H₂S оксидом ZnO или после охлаждения газа растворами алканоламинов;
• восстановления метаном или конвертированным природным газом SO₂ и паров S в H₂S с его селективным извлечением в производстве серы (кобальтмолибденовый или никельмолибденовый катализатор при 300-450 °С);
• восстановления NOx до N₂ оксидов азота, например, в отходящих газах производства HNO₃, с помощью СН₄ или Н₂ (при 800-900 °С), которые одновременно связывают О₂, содержащийся в газе, в СО₂ и Н₂О, или селективного восстановления с использованием NH₃ (при 200-270 °С) в присутствии катализаторов на основе Pt или Pd.
• и в ряде других способов каталитической очистки.

Абсорбционные и адсорбционные методы газоочистки.

Абсорбционные методы основаны на поглощении в основном кислых газовых примесей (SO₂, H₂S, HF и др.).

Адсорбционные методы очистки газов с использованием активных твердых адсорбентов таких как активированные угли или цеолиты наиболее часто применяют для улавливания органических соединений.

Обе группы методов очистки газов могут быть циклическими и нециклическими. В первом случае отработанный жидкий или твердый сорбент регенерируют нагреванием, понижением давления, продувкой инертным газом или воздухом, отпаркой водяным паром или химическими способами; продукты десорбции перерабатывают или выбрасывают. Если восстановить поглотительную способность сорбента полностью не удается, не регенерируемые соединения частично выводят из системы и добавляют соответствующее количество свежего сорбента. В нециклических методах отработанный сорбент целиком заменяют. Данные методы применяются, в частности, при очистке газов от аммиака и для улавливания ЛОС (летучих органических соединений).

Селективная газоочистка включает три группы методов очистки газов: абсорбционные циклические с применением водных щелочных растворов неорганических и органических веществ; окислительные адсорбционные (хемосорбционные); абсорбционно-десорбционные с регенерацией поглотителя путем отпарки. При этом содержание, например, H₂S в очищенном газе достигает при применении методов первой и второй групп не более 20 мг/м 3 , третьей — не более 1-2 г/м 3 .

Термические методы очистки газов. Применяются в газоочистке для удаления или обезвреживания газо- и каплеобразных, а также твердых неорганических и органических примесей. Заключаются в превращении их при повышенных температурах в менее токсичные вещества, которые могут быть удалены в атмосферу либо уловлены.

Термическое дожигание осуществляется при температурах 800-1200°С путем термического разложения примесей. При необходимости сжигают дополнительное количество топлива, используя различные способы регенерации теплоты продуктов сгорания (утилизация теплоты отходящих газов в теплообменниках, например, с целью получения водяного пара, горячей воды и др.).

Источник

Способы очистки газов от твердых частиц

Непосредственно перед применением по назначению технический газ должен подвергаться очистке. Сегодня можно купит газ в очищенном виде, однако вопросы очистки газов остается актуальным. Изначально в любых газах могут содержаться различные вещества — твердые и газообразные, — которые должны удаляться из газов перед их эксплуатацией. Очищенные газы наиболее эффективны и не повреждают агрегаты, к примеру, газо-электросварочное оборудование. Рассмотрим способы очистки газов от твердых частиц.

Существует несколько способов очистки технических газов от твердых крупных примесей:

1. сухой,
2. мокрый,
3. фильтрование,
4. электрическая очистка.

Сухой способ очистки газа

При сухих способах очистки используются специальные аппараты, такие как «ВЗП», «Циклоны», а также специальные пылеосадительные камеры. Способ их действия заключается в том, что они резко изменяют направление и скорость потоков газа, в результате чего происходит осаждение твердых и жидких частиц. Данным способом очищают газ от достаточно крупных частиц, размеры которых 5 мкм. В особенности эффективны при этом аппараты «ВЗП» (встречные закрученные потоки), эффективность которых в отношении частиц вышеуказанных размеров составляет 99%. Этим способом можно очищать от крупных примесей такие газы, как кислород, пропан, азот, аргон и многие другие.

Мокрый способ очистки газов

При данном способе очистки газ, будь то гелий, ацетилен, аргон или любой другой технический газ, контактирует с промывной жидкостью. Чаще всего при этом используется вода. Суть очистки заключается в оборотном водоснабжении, при котором жидкость, содержащая шлам, отправляется в отстойники, где твердые частицы отделяются, а жидкость используется повторно. Если в отстоянном шламе обнаруживаются ценные вещества, то их подвергают обезвоживанию и используют по назначению. Данный способ применим для очистки газов от туманов и тонкодисперсной пыли.

Фильтрование

Фильтрование газа происходит при помощи специальных фильтров, через которые пропускаются газовые потоки, и в которых задерживаются твердые примеси. Этот способ очистки позволяет очистить газ от достаточно тонких частиц менее 1 мкм. Фильтрование весьма эффективно очищает газ, однако для наилучших результатов необходима частая замена фильтров.

Электрическая очистка

Очистка газа с использованием электричества происходит путем ионизации твердых частиц, содержащихся в газе, электрическим зарядом под напряжением до 90 кВ, которые после этого осаждаются на электродах. Этот способ очистки эффективен для любых твердых и жидких примесей.

На сегодняшний день можно купить баллоны с уже очищенным газом, который уже прошел многие ступени очистки.

Источник

Очистка промышленных газов и газовых выбросов: технологические решения SafeCAT (ПГ «БТ»)

Очистка газовых выбросов как необходимость процесса жизнедеятельности

Очистка газовых выбросов имеет важнейшее значение для выживания человека. Любая экосистема имеет способность самоочищаться, но при такой степени техногенного воздействия, как сегодня, природа уже не способна справляться самостоятельно. Сброшенное в атмосферу даже небольшое количество загрязнителя моментально распространяется на огромные территории и остановить этот процесс невозможно. Поэтому все больше внимания уделяется как разработке технологического оборудования газоочистных систем, так и законодательства для их применения.

Основными источниками загрязнения атмосферы являются выбросы от энергетических объектов, промышленных объектов и транспорта. На энергетические и промышленные объекты суммарно приходится до 80% загрязняющих выбросов (около 60% – на энергетику и 20% – на промышленность), на автотранспорт – 20-25%. Таким образом, добрая половина всего газоочистного оборудования призвана бороться с продуктами сжигания. Однако, спектр выбросов промышленных предприятий продуктами сжигания углеводородов не ограничивается и требует в каждом случае особого оборудования, рассчитанного и изготовленного для конкретного процесса.

Отдельно стоит упомянуть биологическое и радиоактивное загрязнение атмосферы. На эти два типа приходится достаточно малый процент выбросов, но их опасность гораздо выше среднестатистической.

Наиболее распространенными загрязнителями являются следующие химические соединения: окись углерода, двуокись серы, окислы азота, пары серной кислоты, часто образующиеся в газоходах при взаимодействии оксидов серы и паров воды. Содержание в газах соединений серы играют огромную роль при выборе типов и оборудования газоочистки.

Виды газоочистного оборудования

Газоочистка включает в себя два главных процесса: очистку отходящих газов от взвесей и аэрозолей и физико-химическую очистку путем обезвреживания химических соединений.

Основные способы газоочистки:

• поглощение (абсорбция – поглощение объемом и адсорбция – поглощение поверхностью);
• хемосорбция;
• термическое обезвреживание, разделяющееся на технологическое сжигание и каталитическое окисление.

Механическая очистка от примесей также подразделяется на осаждение, фильтрацию и промывку (мокрый скруббер совмещает в себе сразу несколько типов очистки, отфильтровывая до 80 % пыли и твердых примесей).

Среди аппаратов механической очистки наибольшей популярностью пользуются рукавные фильтры, циклоны и электростатические фильтры.

Циклонные аппараты отличает достаточно невысокая относительно современных требований степень очистки запыленного потока. Однако они незаменимы как часть комплексной системы газоочистки на предварительной стадии, особенно, если объемы газа, поступающего на очистку, значительны, в силу невысокой стоимости и легкости в обслуживании.

Рукавные фильтры с импульсной обратной продувкой – наиболее распространенное оборудование очистки газов от механических загрязнителей. Фильтрующие элементы не отличаются высокой ценой, таким образом положительно влияя на эксплуатационные расходы. От циклонов рукавные фильтры выгодно отличаются высокой степенью очистки, но это достаточно сложные аппараты, требующие квалифицированного обслуживания.

В последнее время все большее распространение получают электростатические фильтры. В них отсутствует главный недостаток рукавного фильтра: относительно высокое сопротивление потоку. Электростатические фильтры являются габаритным дорогостоящим оборудованием и рассчитаны на большие объемы очищаемого газа со значительным исходным пылесодержанием. Типичное применение электростатических фильтров: теплоэлектростанции, мусоросжигательные заводы, металлургическое производство, хотя и комнатный ионизатор воздуха – близкий родственник промышленного электростатического фильтра.

Интересна роль соединений серы в случае с электрофильтрами: при содержании серы менее 1% резко снижается эффективность фильтра (граница в 1% достаточно условна и зависит от влажности газов и содержания в нем щелочных компонентов). С ростом содержания серы увеличивается не только производительность, но и степень коррозии. Для рукавных фильтров содержание серы также критично в аспекте корродирующего воздействия. Точка росы газов в случае серосодержащего потока всегда будет в центре внимания конструкторов газоочистного оборудования – от нее зависит и выбор материалов и технологий.

Устройство электростатического фильтра подразумевает наличие коронирующего и принимающего электродов. На коронирующий электрод подается постоянный ток с напряжением порядка 12-13 кВ, образующийся коронный разряд ионизирует частицы пыли, которые осаждаются на принимающих электродах. В фильтрах с напряжением более 15 кВ возможно разрушение азота с образованием вредоносных окислов азота. Также в любом электростатическом фильтре неизбежно генерируется озон, являющийся мощнейшим окислителем, а заодно и канцерогеном. Электростатические фильтры производятся как за рубежом, так и в России.

Методы очистки газовых выбросов

Поглотительные методы газоочистки разнообразны и варьируются в зависимости от состава загрязнителей. Наиболее распространенные аппараты – мокрые и полусухие скрубберы различных типов и адсорберы.

Абсорбция в мокром скруббере – один из основных методов газоочистки. Она может протекать в широком диапазоне технологических режимов, в качестве абсорбирующей жидкости может выступать и вода (если растворимость в воде загрязнителя достаточно высока и выражается в сотнях граммов на литр, она подходит для аммиака, паров соляной и плавиковой кислот), и другие соединения. Для углеводородных соединений в качестве абсорбирующей среды выступают масла с высокой вязкостью, метан поглощается жидким азотом. Оборудование абсорбции – насадочные и полые колонны из металла и, на сегодняшний день все чаще, из химически устойчивого и недорогого стеклопластика.

Метод абсорбции широко применим, наряду с очисткой от паров химических соединений, скруббер выполняет и функцию механической очистки, около 80% пыли и твердых примесей уходит со стоками. Абсорбирующая среда затем подается на регенерацию и, в большинстве случаев, может быть использована вторично. Главный недостаток метода абсорбции – загрязненные стоки разнообразного состава, которые, в свою очередь, требуют применения сложных технологических и дорогостоящих процессов для регенерации или утилизации.

Адсорбция (поглощение сухим адсорбентом) также широко распространена, в роли адсорбента часто выступает мелкодисперсный активированный уголь, который потом утилизируют сжиганием, а также другие материалы: оксид алюминия, кремния, цеолиты и пр. При эксплуатации адсорбент необратимо насыщается загрязнителем, происходит его механическое истирание.

Термические методы газоочистки подразделяются на технологическое сжигание, термическое окисление и каталитическое окисление. Для сжигания подходят процессы со значительной теплотворной способностью отходящего газа, не менее половины общей теплоты сгорания. Процессы с дефицитом кислорода или недостаточной теплотворной способностью отходящих газов могут иметь «на хвосте» термическое окисление. Оно проходит при температурах до 800 °С. При этой, относительно низкой температуре, не происходит образование оксидов азота, что выгодно отличает термическое окисление от технологического сжигания.

Однако наибольшее распространение получил метод каталитического окисления. Каталитическое окисление происходит на поверхности катализатора, обычно представляющего собой тончайший слой драгоценного металла, нанесенный на керамическую или стеклотканевую нейтральную термостойкую основу. Реакция окисления протекает при значительно более низкой, чем у термического окисления, температуре – 300-500°С. К тому же, растет скорость реакции, что позволяет уменьшить размер контактного аппарата. От автомобильной промышленности до химических производств, аппараты каталитического окисления являются неотъемлемой частью технологического процесса.

Катализатор на платиновой основе SC: инновационная разработка для системы каталитической газоочистки

Промышленная Группа «Безопасные Технологии», совместно с Институтом катализа им. Борескова, разработало свой низкоселективный катализатор для каталитического окисления углеводородных соединений. Нанесение его на стеклотканую, а не традиционную керамическую основу, позволило добиться гораздо лучших механических свойств и повысило толерантность к пиковым температурам. Циркониево-силикатные волокна основы катализатора способны выдерживать кратковременно температуру до 1000°С, не разрушаясь и не теряя рабочих свойств. Катализатор содержит ультрамалое количество драгоценного металла – платины, и способствует окислению широкого спектра органических загрязнителей. В первую очередь, он рассчитан на ЛОС (летучие органические соединения). В данном катализаторе также удалось достичь относительной неуязвимости по отношению к обычным каталитическим ядам (сера, кремний), в силу углубления молекул катализатора в ткань на глубину 10 нм и отсутствия контакта каталитических ядов с активным ядром. Данный катализатор уже работает в Литве на производстве формальдегида в концерне ACHEMA, где он установлен «на хвосте» процесса, перед выбросом избытка рецикла газов в атмосферу. Показатели очистки – выше 99,8%.

Однако, спектр возможностей ПГ «Безопасные Технологии» в области газоочистки гораздо шире. Наряду с системами каталитического окисления в ЗАО «БТ» изготавливаются и системы системы термического обезвреживания типа КТО. Также компания может предложить и хемосорбционные, и адсорбционные системы газоочистки. Собственные производственные площадки ПГ «БТ» позволяют создавать гибко настраиваемые комплексные системы промышленной газоочистки, объединяющие в себе сразу несколько из перечисленных технологий.

Ознакомиться с модельным рядом и заказать газоочистное оборудование можно в Каталоге каталитических установок SC. Специалисты компании ЗАО «БТ» ответят на все вопросы, касающиеся утилизации газовых выбросов, и помогут подобрать оптимальное технологическое решение, адаптированное под нужды конкретного объекта.

При использовании материала/любой его части (медиаконтента) ссылка на авторство и сайт (https://safecat.ru) обязательна.
Все представленное в статье оборудование изготовлено на производственных мощностях ЗАО «Безопасные Технологии».

Проекты

• 

Блок каталитической очистки абгазов и колонна отгонки метанола (Завод по производству метанола)

Установка очистки технологических газов (Завод по производству КФК и малометанольного формалина)

Установка очистки технологических сбросов (Химический завод)

г. Речица, Республика Беларусь

Блок очистки отходящих газов (Завод по производству КФК и малометанольного формалина)

Установка окисления углеводородсодержащих газовых выбросов с рекуперацией тепловой энергии

Линия очистки технологических выбросов (промышленная химия)

Установка утилизации промышленных газов (2 химических производства)

Источник