6.1.3. Очищення викидів від газо- та пароподібних забруднювачів
Процеси очищення та знезараження технологічних та вентиляційних викидів промислових підприємств від газо- та пароподібних домішок характеризуються тим, що, по-перше, гази, які викидаються в атмосферу, досить різноманітні за хімічним складом; по-друге, вони мають деколи досить високу температуру і містять велику кількість пилу, що істотно утруднює процес газоочищення і вимагає попередньої підготовки вихідних газів; по-третє, концентрація газо- та пароподібних домішок часто у вентиляційних і рідше в технологічних викидах переважно змінна та низька.
Методи очищення промислових викидів від газоподібних забруднювачів за характером протікання фізико-хімічних процесів поділяються на п'ять основних груп :
• промивання викидів розчинниками домішок (абсорбція);
• промивання викидів розчинами реагентів, які зв'язують домішки хімічно (хемосорбція);
• поглинання газоподібних домішок твердими активними речовинами (адсорбція);
• термічна нейтралізація газів, що виходять;
• поглинання домішок шляхом застосування каталітичного перетворення.
Метод абсорбцій
В техніці очищення газових викидів часто процеси абсорбції називають скруберними процесами. Очищення газових викидів методом абсорбції полягає в розділенні газоповітряної суміші на складові частини шляхом поглинання одного або декількох газових компонентів (абсорбатів) цієї суміші рідким поглиначем (абсорбентом) з утворенням розчину.
Організація контакту газового потоку з рідким розчинником здійснюється або шляхом пропускання газу через насадкову колону, або розпиленням рідини, або барботажем газу через шар абсорбуючої рідини. Залежно від способу контакту фаз, який реалізується, розрізняють:
• насадкові башти (форсункові та відцентрові скрубери);
• скрубери Вентурі;
• барботажно-пінні скрумблери;
• тарілчасті та інші скрубери.
Рис. б. 7. Принципова схема абсорбера (насадкового): 1 - насадка; 2 - корпус; 3 - перфоровані тарілки; 4 - вхід поглинача; 5 - вихід рідкої суміші; 6 - вхід газової суміші; 7 - вихід очищеного газу
Метод хемосорбції
Цей метод грунтується на поглинанні газів та парів твердими або рідкими поглиначами з утворенням малорозчинних хімічних сполук. Поглинальна здатність хемосорбента майже не залежить від тиску, тому хемосорбція вигідніша при невеликих концентраціях шкідливих домішок у газах, які надходять. Більшість реакцій, що протікають при процесах хемосорбції, є екзотермічними та зворотними, тому при підвищенні температури розчину, хімічна сполука, яка утворюється, розпадається з виділенням початкових елементів. На цьому ґрунтується механізм десорбції хемосорбента.
Рис. 6.8. Принципова схема скрубера з рухомою насадкою: 1 - зрошувач; 2,5 - верхня та нижня опори решітки; 3, 6 - кільцева та центральна зони; 4 – кільцевий елемент.
Основним видом апаратури для реалізації процесів хемосорбції є насадкові башти, пінні та барботажні скрубери тощо. В промисловості поширений апарат з рухомою насадкою, що має низку переваг: висока ефективність та висока пропускна спроможність по газу. Забруднений газ подається під опорну решітку і поділяється на два потоки: центральний та кільцевий. При проходженні кільцевої зони потік газу звужується, швидкість руху зростає, вступає в контакт з елементами рухомої насадки, які притискаються до стінок, і переміщає їх від стінок в центральний потік.
Насадка здійснює пульсаційний рух в центральному та в прилеглому до стінок апарата потоках, турбулізує взаємодіючі фази і забезпечує високу ефективність очищення газу рідиною.
Методи абсорбції та хемосорбції називаються мокрими. Перевагою абсорбційних методів очищення є висока економічність при очищенні великої кількості газів та здійснення процесу в безперервному режимі.
Метод адсорбції
Ґрунтується на фізичних властивостях деяких твердих тіл колективно вилучати та концентрувати на своїй поверхні окремі компоненти із газової суміші.
Адсорбція поділяється на фізичну адсорбцію та хемосорбцію.
При фізичній адсорбції молекули газу прилипають до поверхні твердого тіла під дією міжмолекулярних сил притягання. При пониженні тиску та підвищенні температури спостерігається процес досорбції.
В основі хемосорбції лежить хімічна взаємодія між адсорбентом та адсорбованою речовиною. Процес хемосорбції, як правило, незворотний і при хемосорбції змінюється хімічний склад адсорбату.
Конструктивно адсорбери виконуються у вигляді вертикальних, горизонтальних або кільцевих ємностей, заповнених пористим адсорбатом, через який фільтрується потік очищуваного газу. Вертикальні адсорбери використовуються для очищення невеликих кількостей газу, інші - для десятків і сотень тисяч м3/год.
Фільтрація газу проводиться або через нерухомий, або через псевдо-зріджений шар адсорбента в періодичному чи безперервному режимах.