Главная страница Случайная страница
Разделы сайта
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Очистка газовых выбросов от газообразных примесей
|
|
Для улавливания газообразных примесей, в виде оксидов серы и азота, сероводорода и др. применяют методы хемосорбции, адсорбции, каталитического и термического окисления.
Хемосорбция (абсорбция) основана на поглощении газов жидкими поглотителями с образованием малолетучих химических соединений. Молекулы загрязняющих веществ могут адсорбироваться жидкой поверхностью физически либо взаимодействовать с адсорбентом и превращаться в другие вещества. Большинство реакций, протекающих в процессе хемосорбции, является экзотермическими и обратимыми. Эти свойства используются для выделения чистых концентрированных продуктов. Например, для очистки выбросов от диоксида серы применяется аммиачно-циклический метод.
Первая стадия
(NH4)2SO2 + SO2 + H2OÛ 2NH4HSO3 + Q
при температуре 0-350С протекает слева направо, а при кипячении – в обратном направлении. Поэтому когда раствор, насыщенный NH4HSO3, нагревают, то при этом выделяется концентрированный SO2, который является сырьем для получения серной кислоты. Хемосорбцию проводят в специальных устройствах – абсорберах (рис. 3). В этих аппаратах абсорбция может быть осуществлена противоточно либо прямоточно. Жидкость диспергируется в потоке газа или газовый поток барботирует через жидкость (использование насадочных скруберов, пенных аппаратов, безнасадочных форсуночных абсорберов и др.). В качестве абсорбентов применяют воду, растворы аммиака, едких и карбонатных щелочей, солей марганца, этаноламины, масла, суспензии гидроксида кальция, сульфат магния и т.д.
Рис. 6.3 Схема абсорбера:
1 – корпус абсорбера; 2 – сетка с насадками
Показателями абсорбционных методов являются степень очистки (ПДК) и коэффициент массопередачи, которые зависят от растворимости газа в абсорбенте, технологического режима в реакторе, скорости химических реакций и др. Абсорбционные методы характеризуются непрерывностью и универсальностью процесса, экономичностью и возможностью извлечения больших количеств примесей из газов. Недостаток этих методов состоит обеспечивают высокую степень очистки только при большом числе ступеней очистки. Поэтому технологические схемы мокрой очистки, как правило, сложны. Многоступенчаты и реакторы имеют большой объем.
Адсорбция – основана на селективном поглощении вредных газов и паров твердыми адсорбентами, имеющими развитую микропористую удельную поверхность (Sуд – отношение поверхности к массе, м2/г).
В адсорберах очищаемый газовый поток пронизывает снизу вверх слой адсорбента, который состоит из зернистого материала (см. рис.4). При этом вредные примеси связываются адсорбентом и впоследствии могут быть выделены из него. Применяются адсорберы с неподвижным фильтрующим слоем (прерывистого действия) и адсорберы непрерывного действия, в которых адсорбент медленно перемещается и одновременно очищает проходящий через него поток.
 | ||||||
 | ||||||
 | ||||||
 | ||||||
Рис. 6.4 Схема адсорбера:
1 – корпус адсорбера; 2 – сетка с адсорбентом (активированный уголь, силикагель, алюмогель, природные и синтетические цеолиты)
Адсорбционные методы применяют для различных технологических целей: разделение парогазовых смесей на компоненты с выделением фракций, осушка газов, санитарная очистка газовых выхлопов.
Наиболее перспективны непрерывные циклические процессы адсорбционной очистки в реакторах с движущимся или взвешенным слоем адсорбента, так как обеспечивают высокую производительность по газу, возможность регенерации и возврата продукта в производство. Адсорбционные методы наиболее эффективны для удаления токсичных примесей, содержащихся в малых концентрациях – как завершающий этап очистки газов. Недостаток адсорбционных установок – малая интенсивность реакторов, высокая стоимость периодической регенерации сорбента.
Каталитические методы очистки газов основаны на реакциях в присутствии твердых или жидких катализаторов, то есть на закономерностях гетерогенного или гомогенного катализа. В результате каталитических реакций примеси, в отличие от рассмотренных методов, не извлекаются из газа, а трансформируются либо в безвредные соединения, либо в соединения легко удаляемые из газового потока (в этом случае необходимы дополнительные операции). Трудно провести границу между адсорбционными и каталитическими методами, поскольку такие традиционные сорбенты как активированный уголь и цеолиты, служат активными катализаторами для многих химических реакций. Однако методы утилизации соединений, полученных при катализе иные, чем в адсорбционных процессах.
Примером каталитического процесса может служить окисление диоксида серы в триоксид на угольном катализаторе. В присутствии паров воды на поверхности угля в результате окисления SO2 образуется серная кислота, концентрация которой после регенерации угля составляет от 15 до 70%. В качестве твердофазных катализаторов могут также использоваться оксиды ванадия, железа, меди или хрома, полиоксидные катализаторы. При жидкофазном каталитическом окислении диоксида серы в качестве катализатора используются соли марганца или железа. В этом случае орошающий раствор поглощает из газа SO2.
Каталитические методы обеспечивают глубокую очистку газов до ((% при сравнительно невысоких температурах и обычном давлении, а также при весьма малых концентрациях примесей. Установки каталитической очистки просты в эксплуатации и малогабаритны. Недостаток метода – образование новых веществ, которые подлежат удалению из газа другими методами (адсорбцией, абсорбцией), что усложняет установку и снижает общий экономический эффект.
Термический метод предусматривает высокотемпературное сжигание вредных примесей. Его применяют для удаления горючих веществ, например, предельных и ароматических углеводородов, или монооксида углерода. Простейший метод – факельное сжигание. В этом случае примеси служат топливом, температура процесса – 750 – 9000С и теплоту горения примесей можно утилизировать.
Для полноценной очистки газовых выбросов целесообразны комбинированные методы с применение на разных стадиях грубой, средней и тонкой очистки, а на стадиях доочистки – использование адсорбционных и каталитических методов.
|
|