Способы утилизации газовых выбросов

Методы и способы очистки газовых выбросов

Очистка газообразных выбросов: основные принципы.

Выброс загрязняющих веществ часто является результатом технологических процессов, осуществляющихся на производственных и перерабатывающих предприятиях различных отраслей промышленности, таких как газо- и нефтехимия, металлургия и энергетика. Усилия по модернизации предприятий до последних лет были направлены, как правило, на совершенствование технологий и замену оборудования основного производственного цикла. Оборудование же для очистки выбросов, как газовых, так и в виде жидкостей, оставалось без внимания. Если образующиеся в процессе производства газы и жидкости и очищались, например, от аммиака и углекислого газа, то в пределах, обоснованных экономическими, а не санитарными нормами.

С развитием экологических принципов, методов оценки последствий загрязнения окружающей среды и признанием негативного влияния органических и химических загрязняющих веществ, содержащихся в выбросах промышленных предприятий, на законодательном уровне были утверждены санитарно-гигиенические нормы их производственной деятельности. Законом зафиксирована необходимость применения стандарта — очистка газовых выбросов в атмосферу. Более того, очистка газовых выбросов, в которых содержатся токсичные вещества — обязательное условие во всех отраслях народного хозяйства.

Основные виды газообразных загрязняющих веществ

Газообразные загрязняющие вещества можно разделить на две основные категории: первичные и вторичные. Основной вред наносят вещества, которые выбрасываются непосредственно в процессе производства или в результате работы технологического оборудования. Типичными примерами первичных газообразных загрязняющих веществ являются содержащиеся в газовых выбросах диоксид серы, оксид азота и диоксид азота, окись углерода и частично окисленные органические соединения образующиеся в результате сжигания углеводородов.

Ко вторичным газообразным загрязняющим веществам относятся:

• газообразные и парофазные соединения, образующиеся в результате реакций между первичными загрязнителями в атмосфере или между основным загрязняющим веществом и природными соединениями в окружающей среде;
• фотохимические окислители, которые образуется в процессе инициированных солнечным светом взаимодействий оксидов азота, органических соединений и углерода.

На каком основании нужно внедрять очистку газовых выбросов?

Очевидно, что охрана атмосферного воздуха — основной приоритет для всех развитых стран мира. Не является исключением и Россия с ее Федеральным законом от 4 мая 1999 г. N 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха», определяющим систему мер, осуществляемых органами государственной власти Российской Федерации, ее субъектов, органами местного самоуправления, юридическими и физическими лицами в целях улучшения качества атмосферного воздуха и предотвращения его вредного воздействия на здоровье человека и окружающую среду.

Какие методы используют для очистки газовых выбросов?

Существуют различные методы и способы очистки газовых выбросов. При выборе методов очистки газовых выбросов, учитывая не только состав смеси загрязняющих веществ, но и их фазовое состояние, рассматривают физические, химические или биологические методы очистки и различные способы их реализации.

К числу основных способов очистки газовых выбросов в атмосферу относят следующие.

Механическая очистка газовых выбросов. Механическая фильтрация используется везде, где газы содержат твердые частицами. Спектр этих процессов очень широк, и практически нет отрасли промышленности, в которой не было бы необходимости его использовать. Основными источниками твердых частиц, являющихся загрязняющими веществами, служат в основном процессы сжигания топлива (уголь, биомасса, отходы), процессы измельчения, сортировка, дробление, обжиг, выплавка и обработка стали, а также многие другие.

Пыль, выделяемая вместе с газами, наносит вред здоровью и окружающей среде. На практике технология механической очистки часто сочетается с абсорбционными и химическими методами нейтрализации газообразных вредных соединений. Затем в рамках одной установки происходит обезвреживание как пыли, так и газов.

Для очищения применяется ряд физических принципов, которые позволяют отделять твердые частицы от потока запыленных газов. Существует ряд решений – от основанных на простой газовой механике до многоступенчатой очистки с помощью фильтрационных нетканых материалов. Эти варианты часто объединяются в одном устройстве (фильтры с предварительными камерами, циклофильтры).

Следует помнить, что запрещено использовать в качестве устройства для нейтрализации запыленных газов на конкретном участке вытяжные устройства, которые выбрасывают токсичные компоненты в атмосферу. В результате образуются токсические туманы, содержащие опасные или ядовитые вещества.

Абсорбционная очистка газовых выбросов. Абсорбция — это процесс, при котором газообразный компонент переносится из газовой фазы в жидкую. Удаление нежелательных примесей из технологического потока осуществляется путем растворения их в жидкости. Абсорбционное оборудование, используемое для удаления газообразных загрязнений, называется абсорбером или мокрым скруббером. При проектировании установок для поглощения газовых выбросов основное внимание уделяют производительности комплекса.

Установка должна обеспечивать:

• соответствующую объемам выбросов площадь межфазного контакта;
• хорошее смешивание газовой и жидкой фаз;
• достаточное время контакта между фазами;
• высокую степень растворимости загрязняющего вещества в абсорбенте.

Производители оборудования для очистки отработанных газов при проектировании установок должны учитывать химический состав обрабатываемого потока и условия работы комплекса. Растворимость загрязняющего вещества влияет на объем выбросов, который может быть адсорбирован. Это функция зависит от рабочей температуры, и, в меньшей степени, давления системы. При увеличении t˚ системы, количество газа, которое может быть поглощено жидкостью, уменьшается, с увеличением давления — увеличивается. Данные по растворимости анализируются при помощи диаграммы равновесия и принимается соответствующее конкретным условиям технологическое решение.

Химическая очистка газовых выбросов. Химическая реакция, в которую вступают компоненты смеси, нейтрализует вредные вещества. В установке, работающей по этому принципу, реагенты выступают основным звеном по сравнению с процессами конденсации, адсорбции, абсорбции, термическому воздействию. К числу достаточно широко использующихся способов химического метода очистки газовых выбросов относится каталитическая очистка газовых выбросов, которая основана на реакциях в присутствии твердых катализаторов. В результате взаимодействия вредные примеси, содержащиеся в газе, нейтрализуются, переходя в безвредные соединения, которые могут быть направлены в окружающую среду либо утилизированы.

Очистка газообразных промышленных выбросов: эффективное решение.

Только недавно были разработаны и реализованы на практике отвечающие действующим экологическим стандартам способы очистки газовых выбросов в атмосферу. Компания «ЭКОЭНЕРГОТЕХ» специализируется на проектировании и изготовлении оборудования для очистки газовых выбросов в атмосферу. По сравнению с внедрением традиционных промышленных систем и установок для нейтрализации отработавших газов сотрудничество с ООО «ЭКОЭНЕРГОТЕХ» выгодно по таким причинам:

• Индивидуальное решение с учетом особенностей производства;
• Эффективные решения, позволяющее соблюсти все действующие экологические нормы.
• Конкурентная стоимость на установки, спроектированные и созданные непосредственным производителем.

Предприниматель может воспользоваться стандартными рекомендациями или отдать предпочтение высокотехнологичным решениям от квалифицированных, опытных специалистов компании «ЭКОЭНЕРГОТЕХ». Сотрудничество с профессионалами поможет вам реализовать на практике различное по сложности решение.

Предложение профессионалов.

Специалисты компании помогут подобрать оптимально соответствующий существующим условиям работы тип технологии. В расчетах учитываются разновидность подлежащих нейтрализации вредных веществ, количество пыли, температура рабочей среды, требуемый уровень концентрации загрязняющих веществ в поступающем в атмосферный воздух газовом потоке. Независимо от отрасли производства, вы можете быть уверены, что очистка газовых выбросов будет осуществляться с учетом норм экологического законодательства.

Другие статьи

Причины изменения климата

Современное человечество все больше волнует вопрос глобального изменения климата на Земле. Изменение климата по-прежнему является актуальной темой для обсуждения в научной среде и повседневной жизни, важным фактором в экономике и политике, о чем свидетель

Источник

Современные методы очистки газовых выбросов

Большинство газообразных выбросов опасных соединений в атмосферу, образующиеся в результате деятельности промышленных производств, содержат:

• взвешенные частицы (аэрозоли) твердых соединений (пыль различных источников происхождения, дым) и жидкостей (туман);
• газообразные и парообразные вещества (кислоты, галогены и галогенопроизводные вещества, газообразные оксиды, альдегиды, кетоны, спирты, углеводороды, амины, нитросоединения, пары металлов, пиридины, меркаптаны и т.д.).

Сегодня в современной промышленности находят применение всего лишь несколько приемов очищения газов от агрессивных аэрозольных соединений.

Методы очистки газовых выбросов

· Механическая очистка, включающая:

— Гравитационное осаждение. Во время этой процедуры, происходящей в специализированных газоотстойниках, оседание взвешенных частиц происходит под воздействием силы тяжести во время циркуляции загрязненного газа с небольшой скоростью без изменения направления потока. Данный метод газоочистки является подготовительным этапом перед осуществлением дальнейших газоочистительных процедур, эффективен только для достаточно объемных частиц пыли диаметром больше чем 50-100 мкм, при этом степень очистки невысокая — порядка 40-50%.

— Инерционная и центробежная блокировка пыльных частиц также обладают достаточно низкими показателями очистки (20-70%), применяются в комплексе с другими операциями газофильтрации.

— Фильтрация – сравнительно недорогая и популярная операция тонкой газоочистки. Газ прокачивают через разнообразные фильтрующие материалы, такие как: хлопковые и шерстяные ткани, химволокна, стеклонить, керамика, металлокерамика, пористый пластик.

— «Мокрые» способы очищения — промывание газа водой. Данный способ универсален и является часто применяемой процедурой при проведении завершающих газоочистительных операций, используется для очищения газов (преимущественно предназначенных для охлаждения) от пылевых частиц, дыма и тумана различных величин.

· Электростатическое очищение – подразумевает ионизацию и зарядку частиц аэрозоля, когда газ пропускают сквозь электромагнитное поле высокого напряжения, образуемое коронирующими электродами.

· Звуковая и ультразвуковая коагуляция. Пока достаточно дорогие и редко встречающиеся очистительные процессы аэрозольных соединений, происходит увеличение размера аэрозольных частиц, тем самым облегчается их фильтрация традиционными процедурами.

Рассмотрим самые широко применяемые приемы газоочистки от парообразных и газообразных загрязнителей:

Используется в производственной деятельности для выделения из газов: двуокиси серы, сульфида водорода и иных химических соединений серы, оксидов азота, паров кислот диоксида и оксида углерода, фенола, формальдегида, летучих растворителей и т.д.

· Адсорбция твердыми поглотителями – адсорбентами (активный уголь, высушенный гель поликремниевой кислоты, аморфный оксид алюминия, натуральные и искусственные цеолиты).

Представляет собой наиболее перспективный метод газоочистки, который применяется при проведении разноплановых технологических операций, таких как: сортировка парогазовых смесей на составляющие элементы с выделением фракций, осушка газов, санация газовых выбросов. Компания «ЭКСИС» разрабатывает и производит малогабаритные адсорбционные установки осушки газа – наилучший выбор для реализации комплекса мер по глубокой осушке, а также подготовке сжатого воздуха или азота для дальнейшего применения подготовленного газа в необходимом технологическом процессе. Кроме того, в комплект поставки входит зарегистрированный в Государственном Реестре средств измерений измеритель влажности газов гигрометр серии ИВГ-1, номер регистрации 15501-12.

· Каталитическое очищение газов.

Вследствие каталитических химических реакций ядовитые примеси, имеющиеся в газе, обращаются в иные вещества, в основном не представляющие угрозу природе. Впрочем, в отдельных случаях, получаемые соединения устраняют, для этого необходимо дополнительно проводить осушку очищенного газа посредством адсорбционных установок осушки газа и входящих в их комплектацию измерителей микровлажности газов.

В заключение можно отметить, что будущее за безотходными технологиями в промышленном производстве, которые предполагают разработку инновационных комплексов с индивидуальными системами технического и энергетического обеспечения. Производственное предприятие «будущего» не образует сточные воды и твердые отходы, не выбрасывает вредные вещества в атмосферу, не использует воду из природных источников.

Источник

Основные технологии утилизации газовых выбросов. Принцип работы и конструкции аппаратов обезвреживания и очистки газовых выбросов.

УРОК (2 ч)

Основные технологии утилизации газовых выбросов. Принцип работы и конструкции аппаратов обезвреживания и очистки газовых выбросов.

Цель: изучение основных способов предотвращения и улавливания выбросов.

План:

Рациональное использование воздуха. Загрязнители воздуха

Методы очистки газовых выбросов. Классификация систем очистки воздуха, их параметры.

3. Методы очистки.

Конструкции аппаратов очистки выбросов от примесей.

Аппараты газоочистки.

Замкнутые газооборотные циклы.

Рациональное использование воздуха.

Потребность человека в воздухе зависит от его состояния, условий работы и колеблется от 15 до 150 тыс. м 3 в сутки. Воздух используется в качестве исходного материала во многих промышленных процессах, поскольку служит окислителем в процессах горения. Воздух должен иметь определенный состав. Любые отклонения от нормы опасны для здоровья. Химический состав чистого воздуха указан в табл. 1.

Концентрация и общее количество газов в атмосфере воздуха

Вещество	Концентрация в чистом сухом воздухе на уровне моря (% об.)	Общее количество в атмосфере (10 9 т)
Азот (N2)	78,084	3 900 000
Кислород (O2)	20,9476	1 200 000
Аргон (Ar)	0,934	67000
Диоксид углерода (CO2)	346*10 -6	2600
Неон (Ne)	18,18*10 -6	65
Криптон (Kr)	1,14*10 -6	17
Метан (CH4)	2,0*10 -6	4
Гелий (He)	5,24*10 -6	4
Озон (O3) летом	-6	3
Озон (O3) зимой	-6	—
Ксенон (Xe)	0,087*10 -6	2
Закись азота (N2O)	0,5*10 -6	2
Монооксид углерода (CO)	-6	0,6
Водород (H2)	0,5*10 -6	0,2
Аммиак (NH3)	-6	0,02
Диоксид азота (NO2)	-6	0,013
Монооксид азота (NO)	-6	0,005
Диоксид серы (SO2)	-6	0,002

Загрязнение воздуха:

Естественное вызвано природными процессами: выветриванием горных пород, вулканической деятельностью, ветровой эрозией почвы, массовым цветением растений, дымом от лесных и степных пожаров и др.

Искусственное (антропогенное) связано с выбросом различных загрязняющих веществ в процессе деятельности человека. По своим масштабам оно значительно превосходит природное загрязнение атмосферного воздуха.

Типы загрязнения атмосферы (в зависимости от масштабов распространения):

— местное, характеризуется повышенным содержанием загрязняющих веществ на небольших территориях (город, промышленный район, сельскохозяйственная зона).

— региональное в среду негативного воздействия вовлекаются значительные пространства

— глобальное связано с изменением состояния атмосферы в целом.

По агрегатному состоянию выбросы вредных веществ в атмосферу делятся:

1. газообразные (диоксид углерода, диоксид серы, оксиды азота, углеводорода и т.д.)

2. жидкие (кислоты, щелочи, растворы солей и др.)

3. твердые (нерастворимые соли, многие соединения тяжелых металлов высокомолекулярные органические вещества).

Классификация систем очистки воздуха и их параметры.

Промышленные выбросы, представляют собой двухфазные системы:

сплошная фаза — газ, а дисперсная – твердые частицы или капельки жидкости.

Системы очистки газообразных отходов делятся на четыре основные группы:

— очистка от пылей;

— очистка от туманов и брызг;

— очистка от газообразных примесей;

— очистка от парообразных примесей.

Эти системы используют очистку сухими и мокрыми пылеуловителями, фильтрами и электрофильтрами.

— Пылеуловители (сухие) и электрофильтры используют при повышенном содержании пыли в воздухе.

— Фильтры применяют для тонкой очистки воздуха с концентрацией примесей менее 100 мг/м3.

— Пылеуловители мокрые (туманоуловители) — системы фильтров, которые используют для очистки воздуха от туманов (например, кислот, щелочей, масел и др. жидкостей).

3. Системы и методы очистки вредных выбросов классифицируют (рис 1)

Методы очистки.

Методы очистки делят:

— механические (основаны на гравитации частиц) – осаждение, отстаивание, действии ц/б силы

— физико-химические

Средства защиты воздуха от газопарообразных примесей зависят от выбранного метода очистки.

По характеру протекания физико-химических процессов выделяют методы:

— абсорбции (промывка выбросов растворителями),

— адсорбции (поглощение газообразных примесей за счет катализаторов)

— хемосорбции (промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически),

Рис. 1. Системы и методы очистки вредных выбросов

Все процессы извлечения из воздуха взвешенных частиц включают две операции:

— осаждение частиц пыли или капель жидкости на сухих или смоченных поверхностях

— удаление осадка с поверхностей осаждения.

Основная операция — осаждение, по ней классифицируются все пылеуловители.

Пылеуловитель — система элементов: пылеуловитель, разгрузочный агрегат, регулирующее оборудование и вентилятор. Выбор определяется дисперсным составом улавливаемой частицы промышленной пыли. Поскольку частицы имеют разнообразную форму (шарики, палочки, пластинки, игла, волокна и т.д.), то для них понятие размера условно. В общем случае принято характеризовать размер частицы величиной, определяющей скорость ее осаждения.

Очистка газов от аэрозолей.

Методы очистки по их основному принципу можно разделить:

— очистку с помощью звуковой и ультразвуко­вой коагуляции.

Пылеулавливающее оборудование по принципу действия подразделяется на группы, а по конструктивным особенностям на виды, которые представлены в таблице 2.

Классификация пылеулавливающего оборудования

Группы оборудования

Вид оборудования

Гравитационное

Инерционное

Камерное Циклонное Жалюзийное Ротационное Циклонное Скрубберное Ротационное Ударное

Фильтрационное

Тканевое Сетчатое Волокнистое Пенное Зернистое — Сетчатое — Губчатое —

Электрическое

Однозонное Однозонное Двухзонное Двухзонное

(Пояснение к таблице 2) Механическая очистка газов включает сухие и мок­рые методы.

К сухим методам относятся:

1. Гравитационное осаж­дение — осаждение взвешенных частиц под действием силы тяжести при движении запыленного газа с малой скоростью без изменения направления потока. Процесс проводят в отстойных газоходах и пылеосадительных камерах. Метод пригоден для предварительной, гру­бой очистки газов.

2. Инерционное и центробежное пылеулавливание — основано на стремлении взве­шенных частиц сохранять первоначальное направление движения при изменении направления газового потока. Газы обеспыливаются, выхо­дя через щели и меняя при этом направление движения. Среди инерционных аппаратов наиболее часто применяют жалюзийные пылеуловители с большим числом щелей (жалюзи).

Инерционный метод применяется для гру­бой очистки газа. Помимо малой эффективности недостаток этого метода – быстрое истирание или забивание щелей.

Центробежные методы очистки газов основаны на действии центробежной силы, возникающей при вращении очи­щаемого газового потока в очистном аппарате или при вращении частей самого аппарата. В качестве центробежных аппаратов пылеочистки применяют циклоны. Циклоны широко применяют при грубой и средней очистке газа от аэрозолей.

3. При филь­трации используются фильтры тонкой очистки промышленных выбросов. Работа их основана на фильтровании воздуха через пористую перегородку, в процессе которой твердые частицы примесей задерживаются на ней. В фильтрах применяются перегородки различных типов:

1) в виде зернистых слоев, например гравия (неподвижные свободно насыпанные материалы) для очистки от пылей механического происхождения они дешевы, просты в эксплуатации, эффективность 0,99;

2) гибкие пористые (ткани, войлоки, губчатая резина, пенополиуретан) используются для тонкой очистки газов от примесей; их основные недостатки — малая термостойкость, низкая прочность, 90%;

3) полужесткие пористые (вязаные сетки, прессованные спирали и стружка) изготавливаются из различных сталей, меди, бронзы, никеля и других металлов, могут работать в широком диапазоне частот до 1000 К, в агрессивных средах.;

4) жесткие пористые (пористая керамика, пористые металлы), изготавливаемые из пористой керамики и пористых металлов, обладают высокой прочностью, коррозионной стойкостью, жаростойкостью; они технологичны, находят широкое применение для очистки горючих газов и жидкостей, выбросов дыма, туманов, кислот, масел.

Для сухой очистки газов наиболее употребительны центробежные обеспыливающие системы (циклоны)

Мокрая очистка газов от аэрозолей основана на промывке газа жидкостью (обычной водой) при возможно более развитой поверхности контакта жидкости с частицами аэрозоля и возможно более интенсивном перемешивании очищаемого газа с жидкостью. Эти системы обеспечивают возможность очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов.

Эти системы работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель (или пленки) жидкости под действием сил инерции и броуновского движения. Конструктивно мокрые пылеуловители разделяют на: форсуночные скрубберы и скрубберы Вентури, а также аппараты ударно-инерционного и барботажного и других типов

Аппараты газоочистки.

Мокрые пылеуловители

Башни с насадкой (насадочные скрубберы) отличаются простотой конструкции и эксплуатации, устойчивостью в работе, малым гидравлическим сопротивлением (ΔР=300-800 Па) и сравнительно малым расходом энергии. В насадочном скруббере возможна очистка газов с начальной запыленностью до 5-6 г/м 3 . Эффективность одной ступени очистки для пылей с d > 5 мкм не превышает 70-80%. Насадка быстро забивается пылью, особен­но при высокой начальной запыленности.

Орошаемые циклоны (центробежные скрубберы) при­меняют для очистки больших объемов газа. Они имеют сравни­тельно небольшое гидравлическое сопротивление (ΔР= 400-850 Па). Для частиц размером 2-5 мкм степень очистки составляет

50%. Центробежные скрубберы высокопроизводительны благодаря боль­шой скорости газа; во входном патрубке ω_г=18÷20 м/с, а в се­чении скруббера ω_г = 4÷5 м/с.

Пенные аппараты применяют для очистки газа от аэро­золей полидисперсного состава. Интенсивный пенный режим соз­дается на полках аппарата при линейной скорости газа в его пол­ном сечении 1-4 м/с. Пенные газоочистители обладают высокой производительностью по газу и сравнительно небольшим гидрав­лическим сопротивлением (ΔР одной полки около 600 Па). Для частиц с диаметром d >5 мкм эффективность их улавливания на одной полке аппарата 90-99%; при d 1 мкм. Недостаток этого ме­тода – большие затраты средств на сооружение и содержание очистных установок и значительный расход энергии на создание электрического поля. Расход электроэнергии на электростатиче­скую очистку – 0,1-0,5 кВт на 1000 м 3 очищаемого газа.

Звуковая и ультразвуковая коагуляция, а также предваритель­ная электризация пока мало применяются в промышленности и находятся в основном в стадии разработки. Они основаны на укрупнении аэрозольных частиц, облегчающем их улавливание традиционными методами. Аппаратура звуковой коагуляции со­стоит из генератора звука, коагуляционной камеры и осадителя. Звуковые и ультразвуковые методы применимы для агрегирова­ния мелкодисперсных аэрозольных частиц (тумана серной кисло­ты, сажи) перед их улавливанием другими методами.

Абсорбция – поглощение газа жидкостью. Абсорбенты, применяемые в промышленности, оцениваются по следующим показателям: 1) абсорбционная емкость, т. е. раство­римость извлекаемого компонента в поглотителе в зависимости от температуры и давления;

2) селективность, характеризуемая соот­ношением растворимостей разделяемых газов и скоростей их аб­сорбции;

3) минимальное давление паров во избежание загрязне­ния очищаемого газа парами абсорбента;

5) отсут­ствие коррозирующего действия на аппаратуру.

В качестве абсор­бентов применяют воду, растворы аммиака, едких и карбонатных щелочей, солей марганца, этаноламины, масла, суспензии гидроксида кальция, оксидов марганца и магния, сульфат магния и др.

Примером безотходной абсорбционно-десорбционной цикличе­ской схемы может служить поглощение диоксида углерода из от­ходящих газов растворами моноэтаноламина с последующей реге­нерацией поглотителя при десорбции СО2. Десорбция СО2 про­водится также при пенном режиме. Установка безотходна, так как чистый диоксид углерода после сжижения передается потре­бителю в виде товарного продукта.

Рис.4 Схема абсорции СО₂ в пенных абсорберах

Поэто­му технологические схемы мокрой очистки, как правило, сложны, многоступенчаты и очистные реакторы (особенно скрубберы) име­ют большие объемы.

Адсорбционные методы (поглощение газов твердым поглотителем) применяют для различных технологических целей — разделение парогазовых смесей на ком­поненты с выделением фракций, осушка газов и для санитарной очистки газовых выхлопов.

Наиболее перспективны непрерывные циклические процессы адсорбционной очистки газов в реакторах с движущимся или взвешенным слоем адсорбента, которые характеризуются высоки­ми скоростями газового потока (на порядок выше, чем в перио­дических реакторах), высокой производительностью по газу и интенсивностью работы (см. рис. 7).

Рис 4. Адсорбер Рис.5 Адсорбер

Достоинства адсорбционных методов очистки газов:

1. глубокая очистка газов от токсичных примесей;

2. сравнитель­ная легкость регенерации этих примесей с превращением их в товарный продукт или возвратом в производство;

3. осуществляется принцип безотходной технологии.

Адсорбционный метод особенно рационален для удаления токсических примесей (органических соединений, паров ртути и др.), содержащихся в малых концентрациях, т. е. как завершающий этап санитарной очистки отходящих газов.

Недостатки адсорбционных установок — перио­дичность процесса, малая интенсивность реак­торов, высокая стоимость регенерации адсорбен­тов. Применение непрерывных способов очистки в движущемся и кипящем слое адсорбента частично устраняет эти недостатки, но требует высокопрочных промышленных сорбентов

Каталитические методы очистки газов основаны на реакциях в присутствии твердых катализаторов, т. е. на зако­номерностях гетерогенного катализа. В результате каталитических реакций примеси, находящиеся в газе, превраща­ются в другие соединения, т. е. в отличие от рассмотренных мето­дов примеси не извлекаются из газа, а трансформируются в без­вредные соединения, присутствий: которых допустимо в выхлоп­ном газе, либо в соединения, легко удаляемые из газового пото­ка. Если образовавшиеся вещества подлежат удалению, то тре­буются дополнительные операции (например, извлечение жидки­ми или твердыми сорбентами).

Рис.6 Каталитическая очистка

Трудно провести границу между адсорбционными и каталити­ческими методами газоочистки, так как такие традиционные ад­сорбенты, как активированный уголь, цеолиты, служат активны­ми катализаторами для многих химических реакций.

Очистку га­зов на адсорбентах–катализаторах называют адсорбционно-каталитической. Этот прием очистки выхлопных газов весьма перспек­тивен ввиду высокой эффективности очистки от примесей и воз­можности очищать большие объемы газов, содержащих малые доли примесей (например, 0,1—0,2 в объемных долях SO2). Но методы утилизации соединений, полученных при катализе, иные, чем в адсорбционных процессах.

Адсорбционно-каталитические методы применяют для очистки промышленных выбросов от диоксида серы (SO2), сероводорода (H2S) и серо-органических соединений.

Катализатором окисления диоксида серы в триоксид и сероводорода в серу служат модифицирован­ный добавками активированный уголь и другие углеродные сор­бенты. В присутствии паров воды на поверхности угля в резуль­тате окисления SO₂ образуется серная кислота, концентрация ко­торой в адсорбенте составляет в зависимости от количества водяного пара при регенерации угля от 15 до 70%.

Окисле­ние H₂S происходит по реакции H₂S + 1/2 О₂ = Н2О + S

Рис. 7.Схема каталитического окисления H₂S во взвешенном слое высокопрочного активного угля

Преимущества каталитических методов: глубокая очистка газов от токсичных примесей (до 99,9%); невысокие температуры и обычное дав­ление; малые начальные концентрации при­месей; утилизирование реакци­онной теплоты; простота в эксплуатации и ма­логабаритность.

Недостаток каталитической очистки: обра­зование новых веществ, которые удаляют из газа дру­гими методами, что усложняет установ­ку и снижает общий экономический эффект.

Термические методы обезвреживания газовых выбросов применимы при высокой концентрации горючих органических за­грязнителей или оксида углерода. Простейший метод — факельное сжигание — возможен, когда концентрация горючих загрязните­лей близка к нижнему пределу воспламенения, то необходимо подводить некоторое количе­ство теплоты извне. Чаще всего теплоту подводят добавкой горю­чего газа и его сжиганием в очищаемом газе. Горючие газы проходят систему утилизации теплоты и выбрасываются в атмо­сферу. Такие энерготехнологические схемы применяют при доста­точно высоком содержании горючих примесей, иначе возрастает расход добавляемого горючего газа.

Комбинированные методы. Для полноценной очистки газовых выбросов целесообразны комбинированные методы, в которых применяется оптимальное для каждого конкретного случая сочетание грубой, средней и тонкой очистки газов и паров. На первых стадиях, когда содержание токсичной примеси велико, более подходят абсорбционные методы, а для доочистки — адсорбционные или каталитические.

УРОК (2 ч)

Основные технологии утилизации газовых выбросов. Принцип работы и конструкции аппаратов обезвреживания и очистки газовых выбросов.

Цель: изучение основных способов предотвращения и улавливания выбросов.

Источник