14. «Мокрая» очистка газов.

В основе «мокрого» пылеулавливания лежит контакт запыленного газового потока с жидкостью, которая захватывает взвешенные частицы и уносит их из аппарата в виде шлама.

«Мокрую» очистку применяют в тех случаях, когда допустимо увлажнение и охлаждение газа, причем отделяемые от газа частицы не представляют ценности.

«Мокрые» пылеуловители (ПУ) имеют следующие преимущества перед другими ПУ:

-сравнительно небольшая стоимость изготовления;

-высокая эффективность;

-возможность использования при высокой температуре и повышенной влажности газов, а также в случае опасности самовозгорания или взрыва очищаемых газов или улавливаемой пыли;

-возможность одновременной очистки газов от взвешенных частиц, извлечение газообразных примесей (абсорбция) и охлаждение газов (контактный теплообмен).

Недостатки мокрых ПУ:

брызгоунос, что приводит к необходимости включать в схему очистки каплеотделители;

улавливаемый продукт выделяется в виде шлама, что связано с необходимостью обработки сточных вод и, следовательно, с удорожанием процесса очистки;

в случае очистки агрессивных газов аппаратуру и коммуникации необходимо изготавливать из антикоррозионных материалов или применять покрытия.

В целях уменьшения количества отработанной жидкости применяют замкнутую систему орошения.

Наиболее принятая классификация мокрых ПУ основывается на их способе действия и включает:

-полые газопромыватели;

-насадочные скрубберы;

-скрубберы с подвижной насадкой;

-центробежные скрубберы;

-тарельчатые газопромыватели (барботажные и пенные);

-скоростные газопромыватели;скрубберы ударно-инерционного действия.

15. Адсорбционная очистка газовых выбросов.

Адсорбция - это поглощение вещества поверхностью твердого поглотителя - адсорбента. Адсорбция, сопровождаемая химической реакцией, называется хемосорбцией.

Физическая адсорбция обуславливается силами взаимного притяжения молекул. Процесс физической адсорбции протекает очень быстро, с выделением тепла. Физическая адсорбция не избирательная или неспецифична. Физическая адсорбция полностью обратима.

Активированная адсорбция обуславливается взаимодействием между молекулами поглощенного вещества и поглотителя с образованием поверхностного соединения, в котором молекулы поглотителя, вступившие в соединение с адсорбированными молекулами, остаются в кристаллической решетке поглотителя. При этом молекулы поглощенного вещества образуют на поверхности поглотителя только один слой (мономолекулярная адсорбция). Активированная адсорбция протекает медленно. Теплота активированной адсорбции выше теплоты физической. Активированная адсорбция избирательна, обратное выделение поглощенного вещества затруднено.

Хемосорбция происходит практически мгновенно и ведет к образованию обычных химических соединений, теплота хемосорбции выше теплоты активированной адсорбции, выделение поглощенного вещества практически невозможно.

В некоторых случаях пар поглощается вследствие его конденсации в порах поглотителя - капиллярной конденсацией.

Характеристики адсорбентов

Удельная поверхность адсорбента - поверхность весовой или объемной единицы твердого тела - важнейшая его адсорбционная характеристика. Количество адсорбата, поглощаемое адсорбентом, пропорционально его удельной поверхности.

промышленные адсорбенты должны удовлетворять ряду требований: иметь большую адсорбционную емкость; обладать высокой селективностью; быть химически инертными по отношению к компонентам разделяемой смеси; иметь высокую механическую прочность; обладать способностью к регенерации.

Активированный уголь (АУ) нейтрален по отношению к полярным и неполярным молекулам адсорбируемых соединений. Он менее селективен, чем другие адсорбенты, и является одним из немногих, пригодных для работы во влажных газовых потоках.

Оксидные адсорбенты (ОА) обладают более высокой селективностью по отношению к полярным молекулам в силу собственного неоднородного распределения электрического потенциала. Их недостатком является снижение эффективности в присутствии влаги. К классу ОА относят силикагели, синтетические цеолиты, оксид алюминия.

Импрегнированные адсорбенты (ИА) разделяют на три группы:

1) ИА, пропитанные химическим реагентом. Благодаря протеканию химической реакции на таких ИА облегчается адсорбция трудноадсорбируемых соединений. Например, введение йода улучшает адсорбцию на АУ паров ртути или этилена;

2) ИА, в которых пропитывающее вещество играет роль катализатора глубокого окисления удаляемых примесей. Катализ обеспечивается, например, введением в АУ кислородсодержащих соединений, способствующих окислению примесей в бескислородных газах;

3) периодически активируемые ИА. Активацию проводят, например, путем циклического повышения температуры после завершения адсорбции примесей.

Способы осуществления процесса адсорбции Можно выделить следующие основные способы осуществления процессов адсорбционной очистки:

1. После адсорбции проводят десорбцию и извлекают уловленные компоненты для повторного использования.

2. После адсорбции примеси не утилизируют, а подвергают термическому или каталитическому дожиганию. Этот способ применяют для очистки отходящих газов химико-фармацевтических и лакокрасочных предприятий, пищевой промышленности и ряда других производств. Данная разновидность адсорбционной очистки экономически оправдана при низких концентрациях загрязняющих веществ или многокомпонентности загрязнителей.

3. После очистки адсорбент не регенерируют, а подвергают, например, захоронению или сжиганию вместе с прочно хемосорбированным загрязнителем. Этот способ пригоден при использовании дешевых природных адсорбентов.

17. Каталитические процессы очистки газов.

Каталитические методы газоочистки отличаются универсальностью. С их помощью можно освобождать газы от оксидов серы и азота, сероводорода, различных органических соединений, оксида углерода и других токсичных примесей. Каталитические методы позволяют преобразовывать вредные примеси в безвредные, менее вредные и даже полезные. Они дают возможность перерабатывать многокомпонентные газы с малыми начальными концентрациями вредных примесей, добиваться высоких степеней очистки, вести процесс непрерывно, избегать, в большинстве случаев, образования вторичных загрязнителей.

Каталитические методы очистки основаны на взаимодействии удаляемых веществ с одним из компонентов, присутствующим в очищаемом газе, или со специально добавляемым в смесь веществом на твердых катализаторах.

Действие катализатора сводится к многократному промежуточному химическому взаимодействию катализатора с реагирующими компонентами, в результате которого образуются промежуточные вещества, распадающиеся в определенных условиях на целевой продукт и регенерированный катализатор. Благодаря такому постадийному пути реакции увеличивается скорость достижения равновесия, термодинамически возможного, но трудно достижимого в отсутствии катализатора.

Требования к катализаторам

Применение каталитических методов чаще всего ограничивается трудностью поиска и приготовления, пригодных для продолжительной эксплуатации и достаточно дешевых катализаторов. Гетерогенно-каталитическое превращение газообразных примесей осуществляют в реакторе, загруженном твердым катализатором в виде пористых гранул, колец, шариков или блоков со структурой, близкой к сотовой. Химическое превращение про­исходит на развитой внутренней поверхности катализаторов, достигающей 10³ м²/г.

В качестве эффективных катализаторов, находящих применение на практике, служат самые различные вещества - от минералов, которые используются почти без всякой предварительной обработки, и простых массивных металлов до сложных соединений заданного состава и строения.

Современные катализаторы обезвреживания характеризуются высокой активностью и селективностью, механической прочностью и устойчивостью к действию ядов и температур.

Об активности катализатора судят по количеству продукта, получаемого с единицы объема катализатора, или по максимально допустимой объемной скорости, при которой обеспечивается требуемая степень превращения.

Под прочностью катализатора обычно подразумевают раздавливающее усилие по торцу или по образующей гранулы, отнесенное к единице площади поперечного сечения гранулы.

Методы осуществления каталитических процессов

а) стационарный метод Приемлемые для практики скорости химических реакций достигаются на большинстве дешевых промышленных катализаторов при 200 – 600 °С.

Подогрев газов до необходимых температур можно осуществлять за счет ввода горячих дымовых газов или с помощью электроподогревателя. После прохождения слоя катализатора очищенные газы выбрасываются в атмосферу, что требует значительных энергозатрат. Добиться снижения энергозатрат можно, если тепло отходящих газов используют для нагревания газов, поступающих на очистку. Для нагрева служат обычно рекуперативные трубчатые теплообменники.

В случае протекания обратимых экзотермических реакций для достижения глубокой очистки необходим промежуточный отвод тепла, что значительно усложняет технологическую схему. Переработка газов описанным способом затруднена, если газ подается с переменной нагрузкой и концентрация примесей в нем не постоянна. Наличие внешнего теплообменника повышает параметрическую чувствительность системы и увеличивает опасность перегревов и спекания катализатора даже при небольшом увеличении концентрации примесей и уменьшении расхода газа.

б) нестационарный метод (реверс-процесс) Если неподвижный слой катализатора вначале разогреть до температуры, обеспечивающей протекание химической реакции с заметной скоростью, и направить в него реакционную смесь, температура которой недостаточна для осуществления реакции, то через некоторый промежуток времени в слое установится тепловой фронт, движущийся со скоростью в 100 – 1000 раз меньше скорости фильтрации газа через катализатор. Вторая особенность теплового фронта, которая заключается в том, что разность между максимальной и входной температурами может намного превышать перепад температур, обусловленный адиабатическим разогревом при полном превращении исходной смеси, создает возможность технологического применения этого явления.