Методы очистки промышленных газовых выбросов
орловине может составлять 0,002-0,013 МПа. Помимо того, аппарат не
отличается надежностью в эксплуатации, управление им сложное.
Основной недостаток всех методов мокрой очистки газов от аэрозолей — это
образование больших объемов жидких отходов (шлама). Таким образом, если не
предусмотрены замкнутая система водооборота и утилизация всех компонентов
шлама, то мокрые способы газоочистки по существу только переносят
загрязнители из газовых выбросов в сточные воды, т. е. из атмосферы в
водоемы.
Электростатическая очистка газов служит универсальным средством,
пригодным для любых аэрозолей, включая туманы кислот, и при любых размерах
частиц. Метод основан на ионизации и зарядке частиц аэрозоля при
прохождении газа через электрическое поле высокого напряжения, создаваемое
коронирующими электродами. Осаждение частиц происходит на заземленных
осадительных электродах. Промышленные электрофильтры состоят из ряда
заземленных пластин или труб, через которые пропускается очищаемый газ.
Между осадительными электродами подвешены проволочные коронирующие
электроды, к которым подводится напряжение 25–100 кВ. Теоретическое
выражение для степени улавливания аэрозолей в трубчатых электрофильтрах
имеет вид
[pic]
где и – скорость дрейфа частиц к электроду; l — длина электрода; r —
радиус осадительного электрода; (г — скорость очищаемого газа.
На рис. 2 приведены идеальные кривые зависимости степени улавливания
аэрозолей в электрофильтре от размеров частиц. Кривые на этом рисунке
отвечают разным значениям произведения рЕЕО , где р — коэффициент, для
непроводящих частиц р = 1,5(2, для проводящих частиц р=3; Е — напряженность
электрического поля; eО – критическое значение напряженности поля.
Фактическая зависимость степени улавливания аэрозолей ( от диаметра частиц
d для промышленных электрофильтров определяется экспериментально. Очистка
осложнена прилипанием частиц к электроду, аномальным (пониженным)
сопротивлением слоя пыли на электродах и др.
При очистке от пыли сухих газов электрофильтры могут работать в широком
диапазоне температур (от 20 до 500 °С) и давлений. Их гидравлическое
сопротивление невелико – 100-150 Па. Степень очистки от аэрозолей – выше
90, достигая 99,9% на многопольных электрофильтрах 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 м3 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. Начальная концентрация частиц аэрозоля для
звуковой коагуляции должна быть не менее 2 г/м3 (для частиц d = l(10 мкм).
Коагуляцию аэрозолей методом предварительной электризации производят,
например, пропусканием газа через электризационную камеру с коронирующими
электродами, где происходит зарядка и коагуляция частиц, а затем через
мокрый газоочиститель, в котором газожидкостный слой служит осадительным
электродом (рис. 3). Осадительным электродом может служить пенный слой в
пенных аппаратах, слой газожидкостной эмульсии в насадочных скрубберах и
других мокрых газопромывателях, в которых решетки или другие
соответствующие детали должны быть заземлены.
Очистка газов от парообразных и газообразных примесей. Газы в
промышленности обычно загрязнены вредными примесями, поэтому очистка широко
применяется на заводах и предприятиях для технологических и санитарных
(экологических) целей. Промышленные способы очистки газовых выбросов от
газо- и парообразных токсичных примесей можно разделить на три основные
группы:
1) абсорбция жидкостями;
2) адсорбция твердыми поглотителями ;
3) каталитическая очистка.
В меньших масштабах применяются термические методы сжигания (или
дожигания) горючих загрязнений, способ химического взаимодействия примесей
с сухими поглотителями и окисление примесей озоном.
Абсорбция жидкостями применяется в промышленности для извлечения из газов
диоксида серы, сероводорода и других сернистых соединений, оксидов азота,
паров кислот (НСl, HF, H2SO4), диоксида и оксида углерода, разнообразных
органических соединений (фенол, формальдегид, летучие растворители и др.).
Абсорбционные методы служат для технологической и санитарной очистки
газов. Они основаны на избирательной растворимости газо- и парообразных
примесей в жидкости (физическая абсорбция) или на избирательном извлечении
примесей химическими реакциями с активным компонентом поглотителя
(хемосорбция). Абсорбционная очистка –непрерывный и, как правило,
циклический процесс, так как поглощение примесей обычно сопровождается
регенерацией поглотительного раствора и его возвращением в начале цикла
очистки. При физической абсорбции (и в некоторых хемосорбционных процессах)
регенерацию абсорбента проводят нагреванием и снижением давления, в
результате чего происходит десорбция поглощенной газовой примеси и ее
концентрированно (рис. 4).
Некоторые формулы для расчета абсорбционных и хемосорбционных процессов
приведены в гл. 4. Показатели абсорбционной очистки: степень очистки (КПД)
и коэффициент массопередачи k зависят от растворимости газа в абсорбенте,
технологического режима в реакторе (w, Т, р) и от других факторов, например
от равновесия и скорости химических реакций при хемосорбции. В
хемосорбционных процессах, где в жидкой фазе происходят химические реакции,
коэффициент массопередачи увеличивается по сравнению с физической
абсорбцией. Большинство хемосорбционных процессов газоочистки обратимы, т.
е. при повышении температуры поглотительного раствора химические
соединения, образовавшиеся при хемосорбции, разлагаются с регенерацией
активных компонентов поглотительного раствора и с десорбцией поглощенной из
газа примеси. Этот прием положен в основу регенерации хемосорбентов в
циклических системах газоочистки. Хемосорбция в особенности применима для
тонкой очистки газов при сравнительно небольшой начальной концентрации
примесей.
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; 4) дешевизна; 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.
Очистная аппаратура аналогична уже рассмотренной аппаратуре мокрого
улавливания аэрозолей. Наиболее распространен насадочный скруббер,
применяемый для очистки газов от диоксида серы, сероводорода,
хлороводорода, хлора, оксида и диоксида углерода, фенолов и т. д. В
насадочных скрубберах скорость массообменных процессов мала из-за
малоинтенсивного гидродинамического режима этих реакторов, работающих при
скорости газа (г = 0,02(0,7 м/с. Объемы аппаратов поэтому велики и
установки громоздки.
Для очистки выбросов от газообразных и парообразных примесей применяют и
интенсивную массообменную аппаратуру — пенные аппараты, безнасадочный
форсуночный абсорбер, скруббер Вентури, работающие при более высоких
скоростях газа. Пенные абсорберы работают при (г = 1(4 м/с и обеспечивают
сравнительно высокую скорость абсорбционно-десорбционных процессов; их
габариты в несколько раз меньше, чем насадочных скрубберов. При достаточном
числе ступеней очистки (многополочный пенный аппарат) достигаются высокие
показатели глубины очистки: для некоторых процессов до 99,9%. Особенно
перспективны для очистки газов от аэрозолей и вредных газообразных примесей
пенные аппараты со стабилизатором пенного слоя. Они сравнительно просты по
конструкции и работают в режиме высокой турбулентности при линейной
скорости газа до 4-5 м/с.
Примером безотходной абсорбционно-десорбционной циклической схемы может
служить поглощение диоксида углерода из отходящих газов растворами
моноэтаноламина с последующей регенерацией поглотителя при десорбции СОа.
На рис. 5 приведена схема абсорции СО2 в пенных абсорберах; десорбция СО2
проводится также при пенном режиме. Установка безотходна, так как чистый
диоксид углерода после сжижения передается потребителю в виде товарного
продукта.
Абсорбционные методы характеризуются непрерывностью и универсальностью
процесса, экономичностью и возможностью извлечения больших количеств
примесей из газов. Недостаток этого метода в том, что насадочные скрубберы,
барботажные и даже пенные аппараты обес
| |  скачать работу |
Методы очистки промышленных газовых выбросов |
