Способы очистки выбросов от газообразных примесей

Для очистки выбросов от газообразных примесей используются физико-химические методы очистки, которые делятся на 5 групп:

- абсорбция газов жидкостью;

- адсорбция на поверхности твердого вещества;

- хемосорбция;

- каталитическая очистка;

- термическое обезвреживание.

1. Абсорбционный метод основан на поглощении вредных газообразных примесей жидким поглотителем (абсорбентом). Это промывка выбросов растворителями примесей. Абсорбционная очистка основана на способности жидкостей растворять газы или химически взаимодействовать с ними.

При абсорбции происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую, при десорбции, наоборот, из жидкой в газовую фазу. Различают физическую и химическую абсорбцию (хемосорбцию). При физической абсорбции происходит физическое растворение абсорбируемого компонента в растворителе, которое не сопровождается химической реакцией. Для многократного использования поглотитель подвергают регенерации, при этом извлекают из него абсорбированный компонент.

Схема абсорбера приведена на рис. 9. В качестве абсорбентов применяют воду (для удаления аммиака, хлористого и фтористого водорода), водные растворы кислот, вязкие масла и др.

Рис. 9. Схема абсорбера

1 – абсорбент; 2 – очищаемый поток; 3 – насадка; 4 – сетка;

5 – загрязненный поток; 6 – сброс в канализацию

Загрязненный газ входит в нижнюю часть башни, очищенный покидает ее через верхнюю часть, куда при помощи разбрызгивателей вводят абсорбент, а из нижней забирают отработанный раствор. Химически инертная насадка, заполняющая внутреннюю полость колонны, предназначена для увеличения поверхности жидкости, растекающейся по ней в виде пленки. Насадки – это тела различной геометрической формы, имеющие большую поверхность (кольца и т.п.) из керамики, фарфора, пластмассы или металла.

Регенерация растворителя (десорбция) производится путем повышения температуры или понижения давления. Абсорбенты, отвечающие в полной мере всем необходимым требованиям, отсутствуют. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо подбирать абсорбент, максимально соответствующий определенным требованиям. В последнее время абсорбционная газоочистка уступает место другим способам. Однако в случае экономичного решения проблемы отработанного раствора этот метод может быть предпочтительнее других.

2. Метод адсорбции позволяет извлекать из промышленных выбросов вредные компоненты с помощью адсорбентов – твердых тел с развитой микропористой структурой (активированный уголь, глинозем, силикагель, цеолиты и т.п.). Схема адсорбера приведена на рис. 10.

Очищаемый поток пронизывает слой адсорбента, при этом вредные вещества (газы и пары) связываются адсорбентом (молекулы газа прилипают к поверхности твердого тела под действием сил межмолекулярного притяжения) и впоследствии могут быть выделены из него. Регенерация адсорбентов (десорбция) производится путем уменьшения давления или увеличения температуры.

На рис. 10 приведен адсорбер с неподвижным слоем адсорбента, который обновляется после насыщения улавливаемым веществом. Бывают также адсорберы непрерывного действия, в которых адсорбент медленно перемещается и одновременно очищает проходящий через него поток. На АЭС широко применяется метод очистки технологических газов путем сорбции радиоактивных продуктов на угольных фильтрах.

Рис. 10. Схема адсорбера

1 – сетка; 2 – адсорбент; 3 – очищенный поток; 4 – загрязненный поток

3. Хемосорбция основана на химическом взаимодействии с абсорбентом с образованием других веществ. При химической абсорбции абсорбируемый компонент вступает в химическую реакцию с поглотителем, образуя новые химические соединения в жидкой фазе. Газы поглощаются реагентами с образованием малолетучих или малорастворимых соединений. Хемосорбционные процессы обеспечивают более полное извлечение компонентов из газовых смесей.

Регенерацию поглотительных растворов, получаемых при протекании обратимых хемосорбционных процессов, проводят теми же методами, что и при физической абсорбции. Регенерацию поглотительных растворов, получаемых в необратимых хемосорбционных процессах, осуществляют химическими методами.

4. Каталитические методы очистки газов основаны на гетерогенном катализе и служат для превращения примесей либо в безвредные соединения, либо в соединения, легко удаляемые из газовой смеси. Процесс протекает на поверхности твердых тел – катализаторов, ускоряющих химические реакции.

В качестве катализаторов применяются чистые металлы(платина, железо, марганец, медь, хром), сплавы металлов, оксиды металлов, а также большое количество химических соединений. Подбор катализаторов и проведение катализа в основном решается эмпирическим путем.

Для повышения активности катализаторов применяют активаторы. В качестве активаторов используют самые разнообразные вещества, выбор которых осуществляется чаще всего эмпирическим путем. Носители – это основание, на которое наносится катализатор. В качестве носителей чаще всего используют инертные пористые вещества, обладающие развитой поверхностью: силикагели, алюмосиликаты, цеолиты и т.д. Различают каталитические реакторы с фильтрующим слоем катализатора, со взвешенным слоем катализатора и с пылевидным катализатором.

Достоинства метода:

- высокая степень очистки;

- компактность;

- небольшая металлоемкость;

- высокая производительность;

- легкость автоматического управления.

Недостатки:

- образование новых веществ, которые часто надо удалять из газа;

- высокая стоимость катализаторов.

Особенность каталитической очистки газов состоит в том, что очищаются большие объемы отходящих газов с малым содержанием примеси. Кроме того, в газах могут содержаться не один, а несколько вредных компонентов.

5. Термический метод предусматривает высокотемпературное сжигание вредных примесей, содержащихся в технологических выбросах. Термическое окисление осуществляется при высокой (800 – 1000^оС) температуре. Метод применяют, например, для удаления углеводородов, оксида углерода. Метод используется при высоких концентрациях загрязняющих веществ, превышающих пределы воспламенения. В зависимости от условий сжигания и технологического оформления процесса применяют два метода термического обезвреживания: в факельных устройствах и в печах (топках) различной конструкции.

Преимущества метода:

- отсутствие шламового хозяйства;

- высокая эффективность;

- простота обслуживания;

- возможность полной автоматизации;

- относительно низкая стоимость очистки.

Недостатки метода:

- при сжигании могут образовываться продукты реакции, во много раз превышающие по токсичности исходный газовый выброс;

- возможность образования взрывоопасных смесей;

- возможность воспламенения при аварийной ситуации смолы и горючих пылей.

Дата добавления: 2015-07-16