Очистка отходящих газов от оксида углерода и углеводородов

Основным методом очистки от углеводородов и оксида углерода в промышленности являются сжигание в пламени, а также термическое и каталитическое окисление. Наиболее известным примером сжигания является широко применяемое в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности сжигание в факеле, т.е. в открытой горелке, направленной вверх. К недостаткам процесса, помимо потерь углеводородов при горение следует отнести образование оксидов азота, а, следовательно, вторичное загрязнение атмосферы.

В условиях термического и каталитического окисления обезвреживание углеводородов и оксида углерода протекает при боле низких температурах и образования значительных количеств оксидов азота не происходит.

Для очистки от оксида углерода иногда применяют абсорбцию жидким азотом, в котором отсутствует стадия регенерации. Процесс очистки состоит из трёх стадий: предварительного охлаждения и сушки исходного газа; глубокого охлаждения газа и частичной конденсации компонентов; отмывки газов от оксида углерода, кислорода и других компонентов. Глубокое охлаждение осуществляется за счет испарения жидкого азота. Абсорбцию проводят в колоннах тарельчатого типа.

Каталитическое окисление CO осуществляется кислородом воздуха на катализаторах: марганцевых, медно-хромовых, платиновых. Для удаления катализаторных ядов, как правило, проводится предварительная очистка. Обезвреженный воздух через двадцатиметровую трубу выбрасывают в атмосферу. Эффективность очистки 98 %.

Каталитическая очистка может быть осуществлена пропусканием над катализатором (железо, никель, платина) смеси газа с водяным паром или водородом (реакция метанирования):

CO + 3H₂ CH₄ + H₂O.

К общим недостаткам процессов обезвреживания газовых выбросов путём сжигания относится необходимость организации дополнительной очистки газов при наличии в сжигаемых органических соединениях, кроме углерода и водорода, окисляемых до диоксида углерода и воды, фтора, хлора, серы и т.д. В этом случае в продуктах сгорания могут оказаться соединения, куда более токсичные, чем первоначальные, например фосген, бифинилы и бифураны (при сжигании полициклических углеводородов) и др.

Очистка газовых выбросов от фторсоединений

Фтористые соединения образуются в производстве фосфорных удобрений — суперфосфатов, при выплавке алюминия (если в качестве флюса используют плавиковый шпат CaF₂), в электролитическом производстве алюминия.

А б с о р б ц и о н н ы е методы позволяют снижать концентрацию соединений фтора до 10-50 мг/м³.

Благодаря хорошей растворимости фторидов в воде промывка газов водой практически всегда достаточна для снижения их концентрации до допустимого предела. Если в отходящих газах присутствует газообразный фтор, наиболее подходящим абсорбентом является раствор гидрооксида натрия с массовой долей NaOH 5-10 %. Время контакта газа со щелочью должно со-ставлять 1 мин. (При использовании растворов с массовой долей NaOH менее 2 % и контакте фаз ~ 1 с образуется чрезвычайно ядовитый оксид фтора F₂O).

F₂ + 2NaOH → 0,5O₂ + 2NaF + H₂O,

HF + NaOH → NaF + H₂O.

Затем фторид натрия обрабатывают известью с целью регенерации NaOH

2NaF + CaO + H₂O → CaF₂ + 2NaOH.

Флюорат (CaF₂) используется в оптической технике.

Необходимость стадии регенерации обусловлена тем, что NaF обладает ограниченной растворимостью в щелочных растворах и, следовательно, может образовывать пробки. Кроме того, NaF токсичен и не может быть выведен из системы со сточными водами.

Удаление фтора из отходящих газов может проводиться его сжиганием с углеводородами или водородом для получения HF, который затем абсорбируется водой. В схему очистки в таком случае включают горелку для сжигания фтора и систему скрубберов. Значительную проблему при абсорбционной очистке газов от фторидов представляет выбор конструкционных материалов.

А д с о р б ц и о н н ы е методы позволяют проводить более полую очистку газов по сравнению с абсорбционными. Для этого применяют хемосорбционные и ионообменные методы. В качестве хемосорбентов используют известняк, алюмогели, нефелиновые сиениты, фторид натрия, при ионообменной очистке — аниониты. Содержание фтора на выходе из ионообменного аппарата составляет 0,5-1,3 мг/м³. Регенерацию ионитов проводят растворами NaOH, NH₄OH.