78. Екологічне значення, переваги і недоліки методу очищення відвідних газів активованим вугіллям у порівнянні із застосуванням гідрату оксиду заліза.

Активоване вугілля не тільки абсорбує H₂S з газового середовища але і нейтралізує реакцію окиснення поглинутого H₂S в адсорбційній фазі киснем, якщо він міститься в газі, до елементарної сірки.

Метод очищення газів гідратом оксиду заліза є найстарішим, який використовується для видалення сірчаних сполук з промислових газів. Інженерна особливість цього процесу полягає в тому, що S після повного насичення руди випалюють, з подальшою переробкою в H₂SО₄.

Застосування активованого вугілля має такі переваги в порівнянні з методом очищення оксидами заліза:

• Швидкість газу в 10-15 разів вища;

• Вугілля можна багаторазово регенерувати без вивантаження з обладнання;

• S, яка виділяється з відвідних газів являє собою продукт високотоварної чистоти.

Недоліком цього процесу є те, що відбувається швидка дезактивація вугілля внаслідок відкладень на його поверхні смоли та ін. полімерних матеріалів. Тому перед абсорбцією газ необхідно додатково очистити від цих компонентів.

79.

Хімічні методи очищення стічних вод

Основними методами очищення стічних вод є нейтралізація , окислення і відновлення.Кожний з цих методів може застосовуватись сам , або комплексно.В якості попереднього очищення стічних вод хім. Методи застосовуються перед біологічним , фізико-хім методами.

Також хім. Методи використовуються для глибокої очистки стічних вод , та їх повної дезінфекції.

При хім. Очис використовують наступні види нейтралізації:

• Взаємна нейтралізація лужних та кислих стічних вод

• Нейтралізація реагентами(аміак,сода , вапняк)

• Фільтрування крізь фільтруючі матеріали(доломіт,магнезит,крейда)

Метод окислення використовується в водах що містять токсичні речовини,органічні речовини,Н2S,сульфіди.

Озонування вод використовують для очищення від фенолів ,нафтопродуктів,сірководню,мишяку. Метод ґрунтується на активному знешкодженню активного кисню.

Радіаційне очищення відбувається під впливом випромінювання кобальту і цезію

Відновлення застосовується в тих випадках коли токсичні сполуки що містяться в воді мають легко відновні властивості(ртуть,хром)

Для відновлення використовують актив вугілля ,бісульфіт натрія,водень.

Відновлення відбувається в спеціальних циліндрах, що дають змогу очистити воду не тільки від металів , але і від сполук вуглекислого газу , що розчинений у воді.

80. Інженерні особливості та екологічне значення методу фільтрування промислових стічних вод.

Суть методу фільтрування полягає в пропусканні стічних вод з дрібнодисперсними домішками крізь фільтруючий матеріал. Окрім дрібнодисперсних речовин на фільтруючому обладнанні видаляють з стічних вод масла, нафтопродукти та різноманітні смоли. Процес фільтрації здійснюється під тиском гідравлічного напору рідини над фільтруючою перетинкою. При цьому рушійною силою фільтрації є різниця тисків перед і після фільтруючої перетинки. Цей процес супроводжується значними витратами енергії. Фільтрування є останнім етапом освітлення води і здійснюється після її попереднього освітлення у відстійниках та інших спорудах.

81. Абсорбція – це процес вибіркового поглинання одного або кількох компонентів газових сумішей рідинними поглиначами.

В залежності від фізико-хімічної основи процесу є хімічна та фізична абсорбція. До фізичної абсорбції застосовують воду або органічні розчинники, зокрема неелектроліти, які не реагують з розчиненим газом. При фізичній абсорбції не відбувається сильної взаємодії молекул газу та розчинника. При цьому теплота розчинення незначна. Здебільшого розчинність легкорозчинних газів зменшується з підвищенням температури, а важкорозчинного газу (наприклад, водню) зростає.

Хімічна абсорбція – до процесів хімічної абсорбції відвідних газів належать моноетаноламінова та лужна очистка газів. При проходженні в рідинній фазі реакції між розчиненим газоподібним компонентом і поглиначем, частина компонента переходить в зв’язаний стан, тому концентрація вільного компонента знижується. Характерною особливістю розчинення газів в хемосорбентах є дуже повільне зростання розчинності зі збільшенням тиску. В межах хімічної абсорбції виділяють циркуляційні процеси. Вони характерні наявністю замкнутого кола абсорбента. Розчинник, насичений в абсорбенті розчиненим газом, потрапляє в десорбер, де здійснюється зворотній процес виділення розчиненого газу. Після цього абсорбент знову надходить на абсорбцію. Десорбція здійснюється за рахунок порушення рівноваги газ-рідина в сторону зменшення розчинності газу.

Абсорбція набрала значного поширення в коксохімічній промисловості для вловлювання сирого бензолу з коксового газу, а також для аналізу газів, у тому числі рудникової атмосфери. Абсорбція використовується в збагаченні корисних копалин для надання збагачуваним мінералам бажаних властивостей або регулювання стану чи властивостей середовища, в якому здійснюється процес збагачення, а також для очищення відпрацьованих газів (повітря) від пилу та шкідливих газових домішок.

82. Флотація – це процес, заснований на молекулярному прилипанні колоїдних і дисперсних сумішей з пухирцями повітря, і в подальшому – вспливанні комплексу пухирець-частинка на поверхню води з утворенням піни. При цьому здійснюється концентрація частинок в пінному шарі, а в подальшому, піна видаляється з поверхні води. Флотаційне обладнання застосовується для видалення з стічних вод нафтопродуктів, полімерів, волокнистих матеріалів та ін. Флотацію застосовують на нафтопереробних підприємствах, виробництві штучного волокна, целюлозно-паперовій промисловості та ін.

Ефеки прилипання частинок залежить від властивостей змочування частинки, яка характеризується показником крайового кута, тобто чим більший кут змочування, тим гідрофобніша поверхня частинки, тим більша вірогідність прилипання і міцність утримання повітряного пухирця на поверхні води.

Перевагами флотації є безперервність процесу, широкий діапазон застосування, незначні капіталовкладення, високий ступінь очищення (98%), підвищена швидкість процесу в порівнянні з відстоюванням.

В залежності від методу насичення води повітрям, розрізняють наступні способи флотаційного очищення стічних вод:

1) Флотація з видаленням повітря з розчину (вакумна, напірна)

2) Флотація з механічним диспергуванням (безнапірна, пневматична)

3) Флотація з подаванням повітря крізь пористі матеріали або перфоровані елементи

4) Електрофлотація

5) Біологічна і хімічна флотація

83. Відстійники являють собою резервуари, у які вода надходить по вузькій трубі. Надходячи з вузького русла труби в широкий простір резервуара, вона настільки сповільнює свій рух (з 1 м до декількох міліметрів в 1 с), що майже наближається до стану спокою. У результаті зважені речовини під дією сили ваги осідають на дно відстійника у вигляді осаду. На швидкість осідання зважених часток впливають температура води, а також розміри й форма часток. Залежність між розмірами зважених часток і їх швидкістю осідання

Відстійники діляться на горизонтальні (звичайні й радіальні) і вертикальні

Звичайні горизонтальні відстійники - це прямокутні резервуари, стіни й дно яких бетонуються. Час відстоювання в них коливається від 2 до 8 годин. Глибина відстійників досягає 3-5 м. Вода в них рухається від однієї торцевої стінки до протилежної. Більші відстійники мають кілька секцій ( вертикальних перегородок). Дно в таких відстійниках з нахилом, щоб у передній частині секції випадала найбільша частина осаду (це необхідно для поліпшення очищення).

Вертикальні відстійники мають округлу або прямокутну форму з конічним дном. У центрі такого відстійника перебуває труба. Вода рухається по цій трубі зверху вниз, потім надходить у власне відстійник, де рухається нагору з дуже невеликою швидкістю. При цьому зважені частки осідають. Дійшовши до верхного краю відстійника, вода переливається через кільцевий жолоб і направляється в трубу, що відводить. Час перебування води у відстійнику такий ж, як і в горизонтальному. Осад, періодично видаляють за допомогою випускної труби

84. Механізми зсідання частинок: гравітаційне, центробіжне, інерційне, зачеплення, дифузійне, зсідання під дією електричних зарядів, термофорез, дифузіофорез.

1) Гравітаційне – здійснюється в результаті вертикального зсідання частинок (седиментації) під дією сили тяжіння при проходженні їх через пилеуловлювачі.

2) Центробіжне – цей метод грунтується на законі Стокса, який вказує на те, що швидкість центробіжного зсідання часточки кулястої форми можна розрахувати прирівнюючи центробіжну силу, яка розвивається при обертанні газового потоку, Стоксовій силі опору середовища.

3) Інерційне – здійснюється, коли маса частинки або швидкість її руху настільки значні, що вона не може рухатись разом з газом по одній лінії, і не огинає перешкоду, а по інерції намагається продовжити свій рух, потрапляє на перешкоду і зсідає.

4) Зачеплення (ефект дотику) – спостерігається, коли відстань частинки, яка рухається з газовим потоком дорівнює або менше її розміру.

5) Дифузійне – характерне для частинок малих розмірів, на які впливає броунівський рух молекул. В результаті якого частинки зсідають на поверхні стінок апарату.

6) Під дією електричного заряду – електричне зарядження частинок здійснюється так:

- при генерації аерозоля;

- за рахунок дифузії вільних іонів;

- при коронарному розряді.

При застосуванні перших двох способів, кількість частинок з позитивним та негативним зарядом однакова. А коронарний призводить до зарядження частинок зарядом одного типу.

7) Термофорез – полягає у відштовхуванні частинок нагрітими тілами, зумовлене силами, які діють з боку газоподібної фази на нерівномірно нагріті частинки аерозоля, які в ній знаходяться. Це явище має важливу роль при уловлюванні частинок з гарячих газів під час їх проходження крізь холодні насадки.

8) Дифузіофорез – рух частинок обумовлений градієнтом концентрації компонентів газової суміші. Це явище чітко проявляється в процесах випаровування та конденсації.

85. Сірководень та сірководневі сполуки утворюються при переробці газів, спричиняють пошкодження каталізаторів, погіршують якість продукції і забруднюють атмосферу.

Очищення газів здійснюється здебільшого в двох напрямках:

1) Очищення відхідних виробничих і вентиляційних газів.

2) Очищення природних, коксових та газів, які утворюються на різних стадіях технологічного процесу хімічного та нафтохімічного виробництв.

1. Фізична абсорбція органічними розчинниками

В сучасних схемах синтезу аміаку і інших технологічних процесах газ пропускають на очищення шляхом фізичної абсорбції органічними розчинниками під тиском 3 мегаПа, що надає можливість здійснювати процес очищення без нагрівання.

Флюорпроцес – процес з застосуванням органічних розчинників, які мають в області високих температур низький тиск пару. В якості абсорбентів використовують пропіленкарбонат. Переваги процесу – десорбція кислих газів здійснюється лише за рахунок зниження тиску газів, тому енергія витрачається лише на перекачування абсорбенту.

2. Окислювальні методи очищення

Інженерна особливість рідинних окислювальних методів очищення газів полягає в тому, що основними елементами в цій технологіїї є обладнання, зокрема скрубери, які обприскуються розчином з високими поглинальними властивостями. З скрубера розчин, в якому міститься сірководень вводиться в регенератори, до яких подається повітря під тиском. В результаті регенерації елементарна сірка, яка виділилась утворює піну, яка піднімається у верхню частину регенератора. Далі виділена піна від розчину подається для подальшої переробки.

Фосфатний метод – в цьому методі використовують трикалійфосфат. Переваги – не випаровуваність активного компоненту розчину, його нерозчинність, інертність по відношенню до сіркоокису вуглеводню, можливість роботи при високих температурах. Для очищення газів зазвичай використовують розчин концентрованого від 40 до 50% спеціального розчинника.

3. Методи сухого очищення

Очищення гідратом окису заліза

Інженерна особливість – сірку після повного насичення руди зазвичай випалюють з подальшою переробкою в сірчану кислоту. Найпоширеніша в промисловості башинна конструкція очищення від сірководню. В кожній з башень розміщені 10-12 зйомних корзин – царг, округлої форми або багатокутної. Висота шару сорбенту на корзині складає 0,4 м. Газ проходить крізь шари абсорбенту паралельними потоками. Проходячи крізь шар фільтруючої маси, газ по кільцевому простору між царгами і корпусом башні спрямовується до випускного отвору апарату.

Очищення активованим вугіллям

Активоване вугілля не лише абсорбує сірководень з газів, але і каталізує реакцію окислення поглинутого сірководню, якщо він міститься в газі до елементарної сірки.

Сірчану кислоту, яка утворюється в процесі очищення відвідного газу, нейтралізують газоподібним аміаком, який одночасно прискорює процес окислення сірководню. Переваги методу: швидкість газу в 10-15разів вища; вугілля можна багаторазово регенерувати без вивантаження обладнання; сіркуа яка виділилась з відвідних газів являє собою товарний продукт високої чистоти. Недолік: відбувається швидка дезактивація вугілля внаслідок відкладень на його поверхні смоли та інших полімерних матеріалів.

4. Каталітична переробка у сірку

Для переробки сірководню в сірку використовують метод Клауса, який полягає в тому, що сірководень окислюється киснем повітря з отриманням в кінцевому результаті елементарної сірки. При цьому каталітичний процес проводять у стадії. Для збільшення виходу об’єму сірки після термічного і каталітичного ступенів реакції гази охолоджують до 140-160 С. І після цього з них відбирають сірку, при цьому на кінцевому етапі газ підігрівають до 250 С за рахунок тепла згорання частини (15%) сірководню.