Geum.ru

Литература: 1

Вид материалаЛитература
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8



Очистка газов от газообразных загрязнений.


Все методы очистки газов от газообразных загрязнений делятся на три группы:
  1. Абсорбция – поглощение газа в объеме твердого или жидкого поглотителя. Чаще всего при абсорбции используются жидкие поглотители.
  2. Адсорбция – поглощение газа на поверхности твердого или жидкого поглотителя. Чаще всего твердого поглотителя.
  3. Термические методы:

А) абсорбция чистая

Б) хемосорбция

В) биохимическая очистка.

Абсорбция чаще всего приводится жидкими поглотителями и может осуществляться противоточно, когда газ и жидкость движутся в противополжных направлениях , и прямоточно – когда газ жидкость движутся в прямоточном направлении.

Движущей силой процесса является разность концентраций загр. вещества в газе и жидкости .

Скорость переноса определяется:
  1. свободной поверхностью абсорбции
  2. движущей силой процесса
  3. коэффициентами массы переноса

Площадь абсорбции поверхности зависит:
  1. от количества орошающей жидкости на единицу объема газа
  2. от размера капель
  3. от конструкции абсорбера

Коэффициент массы переноса зависит от диффузии молекул газа, толщины переходного слоя на поверхности жидкости, температуры и давления в системе.

Абсорбция отличается от чистой абсорбции тем, что при поглощении вредное вещество вступает в химическую реакцию с каким либо реагентом и переводится в безвредное состояние.

Хемосорбция применяется для очистки газов от угарного газа, углекислого газа, оксидов азота, сероводорода, оксидов серы, хлористого водорода и подобных веществ .

Биохимические методы основаны на способности микроорганизмов поглощать и перерабатывать некоторые вещества.

Разложение происходит под действием ферментов, которые вырабатываются этими микроорганизмами.

Биохимическая очистка применяется в основном для очистки газов от органических примесей , а также соединений серы и азота. Эти методы применимы для очистки газа постоянного состава . При изменении состава газа микроорганизмы не успевают адаптироваться и эффективность очистки падает. Высокий эффект очистки достигается при условии , что скорость биохимического окисления условленных веществ превышает скорость их поступления с газом. Различают две группы аппаратов биохимической очистки:

1) биоскрубберы 2) биофильтры
  1. Биоскрубберы – абсорбционные аппараты , в которых орошающей жидкостью является водная субстанция активного ила, и вредные вещества расщепляются микроорганизмами активного ила.
  2. Биофильтры - очищаемый газ пропускается через фильтрующий слой, который орошается водой для создания необходимой влажности. Фильтрующим слоем служат природные материалы ,например, почва или торф или искусственные материалы, на которые наносится пленка активного ила.


Методы адсорбции:

При адсорбции используются твердые пористые вещества, активированный уголь. Поверхность адсорбции может быть очень велика и для некоторых материалов составляет несколько десятков квадратных метров на один один грамм материалов. Поглощаемые материалы удерживаются в порах либо химическими силами – химическая адсорбция, либо физическими силами Ван-дер-вальса - физическая адсорбция.

Газ адсорбируется в несколько стадий:
  1. перенос молекулы газа к поверхности твердого тела
  2. проникновение молекул в поры твердого тела
  3. собственно адс.и удержание молекул весь процесс лимитируется самой медленной из трех стадий. Движущей силой является градиент концентрации загрязн. твердого вещества в газе и на поверхности твердого тела.

С ростом концентрации на поверхности этот градиент уменьшается и преобладающим процессом является не адсорбция , а равновесный обмен молекулами. Адсорбция рекомендуется для газов с невысокими концентрациями загрязняющих веществ. Адсорбируемые вещества удаляются из пор десорбцией, инертным газом или паром или термической десорбцией при нагревании.

Достоинства метода:
  1. высокая степень очистки
  2. отсутствие жидкостей: а) газы не охлаждаются, б) нет необходимости в насосах и энергии на перекачку.

Недостатки:
  1. могут очищаться только сухие и не запыленные газы.
  2. Скорость движения газа через аппарат должна быть мала.


Термические методы.

Основаны на способности горючих токсичных компонентов окисляться до менее токсичных при высоких температурах.

Преимущества:
  1. небольшие габариты установок
  2. простота обслуживания
  3. высокая эффективность очистки
  4. низкая стоимость очистки

Область применения методов ограничивается характером получающихся при окислении веществ. Так при сжигании газов, содержащих серу, галогены, фосфор образуются вещества существенно более токсичные, чем исходные. Различают три схемы термической нейтрализации:
  1. прямое сжигание в пламени
  2. термическое окисление
  3. каталитическое окисление

1 и 2 осуществляются при температурах от 600 до 8000 С . 3 – при 250 – 400 С.

Выбор
  1. химическим составом загрязняющих веществ
  2. концентрациями загрязняющих веществ
  3. начальной температурой выброса
  4. объемными расходами газовой смеси
  5. ПДВ загрязняющих веществ
  1. производится в тех случаях, когда выбрасываемые газы обеспечивают не менее 50% общей теплоты сгорания. При прямом сжигании температура в факеле может достигать 1300 С. При наличии избытка кислорода и достаточном времени при таких условиях начинают образовываться оксиды азота, которые чрезвычайно токсичны. Примером прямого сжиган ия является завод Норси (г.Кстово). Существует ряд конструктивных решений , которые позволяют осуществлять прямое сжигание в замкнутой камере. Основные требования здесь:

1) обеспечение высокой турбулентности, т.е. перемешивание газового потока п
  1. обеспечение необходимого времени пребывания газа в аппарате

Существуют камерные дожигатели с открытым пламенем для нейтрализации отходов лакокрасочных производств.

2-я схема

Термическое окисление применяется тогда , когда выбрасываемые газы имеют достаточно высокую температуру, но в смеси не хватает либо кислорода либо горючих элементов, для поддержания открытого пламени. Термическое окисление в основном проводят в закрытых аппаратах с высокой турбулентностью потока. Основное преимущество термического окисления – это отсутствие открытого пламени – экономия на материалах камеросжигания и отсутствие окислов азота.

3-я схема

Каталитическое окисление используется для превращения токсических компонентов в менее токсичные путем введения в систему дополнительных веществ – катализаторов. Катализатор взаимодействует с одним из компонентов газовой смеси, образуя промежуточный продукт, который затем распадается с образованием менее токсичного вещества и чистого катализатора. Каталитическое окисление происходит быстрее, чем термическое, что позволяет уменьшить размеры аппарата.

Существенное влияние на скорость и эффективность каталитического процесса, оказывает температура газа. Для каждой реакции существует минимальная температура начала, ниже которой катализатор не проявляет активность. С повышением температуры в заданном интервале эффективность каталитического процесса возрастает. Для осуществления каталитического окисления требуется незначительное количество катализатора расположенного так , чтобы обеспечить максимальную поверхность контакта с газовым потоком. В большинстве случаев катализатором служат металлы: платина, серебро, палладий; или оксиды металлов: меди, ванадия. Катализатор обычно наносят на огнеупорные материалы. Каталитическим процессам сильно мешает пыль и каталитические яды – химические вещества , которые снижают эффективность катализатора.

Каталитические методы применяются, например, для очистки выхлопных газов автомобилей.


6.12.2000г.