2.1.2 Электростатическая очистка

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 (рисунок 4) 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[4].

Рисунок 4 – Схема электрофильтра

2.1.3 Звуковая и ультразвуковая коагуляция

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[4].

2.2 Очистка от кислых и нейтральных газов

Для обезвреживания отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных веществ применяют следующие методы:

• Физические

• Химически

• Биологические

• Физико-химические

Выбор метода очистки зависит от многих факторов: концентрации извлекаемого компонента в отходящих газах, объёма и температуры газа, содержание примесей, наличие хемосорбентов, возможности использования продуктов рекуперации, требуемой степени очистки. Выбор производят на основании результатов технико-экономических расчётов [1].

2.2.1 Физические методы

К физическим методам относятся - разбавление, адсорбция, адсорбция, маскировка, конденсация, компримирование, мембранная сепарация. При конденсации смесь паров растворителя с воздухом охлаждается в теплообменнике, при этом пары растворителя конденсируются. При компримировании пары растворителей конденсируются под избыточным давлением. Методы конденсации энергоемки, стоимость очистки с их использованием высока и они применимы лишь к небольшому числу загрязнений. Таким образом, компримирование и конденсация не получили широкого промышленного применения при очистке газовоздушных выбросов [1].

2.2.1.1 Абсорбция

Абсорбционные методы очистки отходящих газов подразделяют по следующим признакам:

1. По абсорбируемому компоненту

2. По типу применяемого абсорбента

3. По характеру процесса – с циркуляцией и без циркуляции газа

4. По использованию абсорбента – с регенерацией и возвращением его в цикл (циклические) и без регенерации (не циклические)

5. По использованию улавливаемых компонентов – с рекуперацией и без рекуперации

6. По типу рекуперируемого продукта

7. По организации процесса – периодические и непрерывные

8. По конструктивным типам абсорбционной аппаратуры [5].

Абсорбция представляет собой процесс растворения газообразного компонента в жидком растворителе. Абсорбционные системы разделяют на водные и неводные. Во втором случае применяют обычно малолетучие органические жидкости. Жидкость используют для абсорбции только один раз или же проводят ее регенерацию, выделяя загрязнитель в чистом виде. Схемы с однократным использованием поглотителя применяют в тех случаях, когда абсорбция приводит непосредственно к получению готового продукта или полупродукта. В качестве примеров можно назвать:

• получение минеральных кислот (абсорбция SO₃ в производстве серной кислоты, абсорбция оксидов азота в производстве азотной кислоты);

• получение солей (абсорбция оксидов азота щелочными растворами с получением нитрит-нитратных щелоков, абсорбция водными растворами извести или известняка с получением сульфата кальция);

• других веществ (абсорбция NH₃ водой для получения аммиачной воды и др.).

Схемы с многократным использованием поглотителя (циклические процессы) распространены шире. Их применяют для улавливания углеводородов, очистки от SO₂  дымовых газов ТЭС, очистки вентгазов от сероводорода железно-содовым методом с получением элементарной серы, моноэтаноламиновой очистки газов от CO₂ в азотной промышленности[3].

В зависимости от способа создания поверхности соприкосновения фаз различают поверхностные, барботажные и распыливающие абсорбционные аппараты.

Абсорбция 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.)[4].

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 концен­трирование.

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. [4].

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 обеспечивают достаточно высокую степень из­влечения вредных примесей (до ПДК) и полную регенерацию поглотителей только при большом числе ступеней очистки. Поэто­му технологические схемы мокрой очистки, как правило, сложны, многоступенчаты и очистные реакторы (особенно скрубберы) име­ют большие объемы.

Любой процесс мокрой абсорбционной очистки выхлопных га­зов от газо- и парообразных примесей целесообразен только в случае его цикличности и безотходности. Но и циклические сис­темы мокрой очистки конкурентоспособны только тогда, когда они совмещены с пылеочисткой и охлаждением газа[1].

Наибольшее распространение получили насадочные (поверхностные) и барботажные тарельчатые абсорберы (рисунок 5). Для эффективного применения водных абсорбционных сред удаляемый компонент должен хорошо растворяться в абсорбционной среде и часто химически взаимодействовать с водой, как, например, при очистке газов от HCl, HF, NH3, NO₂. Для абсорбции газов с меньшей растворимостью (SO₂, Cl₂, H₂S) используют щелочные растворы на основе NaOH или Ca(OH)₂. Добавки химических реагентов во многих случаях увеличивают эффективность абсорбции благодаря протеканию химических реакций в пленке. Для очистки газов от углеводородов этот метод на практике используют значительно реже, что обусловлено, прежде всего, высокой стоимостью абсорбентов. Общими недостатками абсорбционных методов является образование жидких стоков и громоздкость аппаратурного оформления.

Рисунок 5 - Абсорбционная барботажная (тарельчатая) колонна