1.3. Методы очистки газовых потоков

Основное направление защиты воздушного бассейна от загрязнений вредными веществами – создание новой безотходной технологии с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья.

Многие действующие предприятия используют технологические процессы с открытыми циклами производства. В этом случае отходящие газы перед выбросом в атмосферу подвергаются очистке с помощью скрубберов, фильтров и т.д. Это дорогая технология, и только в редких случаях стоимость извлекаемых из отходящих газов веществ может покрыть расходы на строительство и эксплуатацию очистных сооружений.

Наиболее распространены при очистке газов адсорбционные, абсорбционные и каталитические методы. Санитарная очистка промышленных газов включает в себя очистку от СО₂, СО, оксидов азота, 8O₂, от взвешенных частиц.

1.3.1. Методы очистки газовых потоков от СО₂

1.3.1.1. Абсорбция водой

Простой и дешевый способ, однако эффективность очистки мала, так как максимальная поглотительная способность воды – 8 кг СО₂ на 100 кг воды.

1.3.1.2. Поглощение растворами этанол-аминов

2R – NH₂ + СО₂ + Н₂О → (R – NH₃)₂СО₃.

В качестве поглотителя обычно применяется моноэтаноламин.

1.3.1.3. Поглощение холодным метанолом

СН₃ОН является хорошим поглотителем СО₂ при -35°С.

1.3.1.4. Очистка цеолитами типа СаА

Молекулы СО₂ очень малы (d = 3,1  ). Для извлечения СO₂ из природного газа и удаления продуктов жизнедеятельности (влаги и СО₂) в современных экологически изолированных системах (космические корабли, подводные лодки и т.д.) используются молекулярные сита типа СаО.

1.3.2. Методы очистки газовых потоков от СО

1.3.2.1. Дожигание на платино-палладиевом катализаторе

2СО + О₂ → 2СО₂.

1.3.2.2. Адсорбционный метод

СО + Н₂О → СО₂ + H₂.

1.3.3. Методы очистки газовых потоков от NO_х

В химической промышленности очистка от оксидов азота на 80% и более осуществляется в основном в результате превращений на катализаторах.

1.3.3.1. Окислительные методы

Данные методы основаны на реакции окисления оксидов азота с последующим поглощением водой и образованием НNО₃:

окисление озоном в жидкой фазе по реакции:

2NO + О₃ + Н₂О → 2 НNО₃;

окисление кислородом при высокой температуре:

2NO + О₂ → 2NО₂.

1.3.3.2. Восстановительные каталитические методы

Данные методы основаны на восстановлении оксидов азота до нейтральных продуктов в присутствии катализаторов или под действием высоких температур в присутствии восстановителей. Процесс восстановления можно представить в виде следующей схемы:

N₂О₅  →  N₂О₄  →  NО₂  →  NO → N₂ +О₂.

-11°C        21,5° C      140°C      600°C

Разложение оксидов азота до нейтральных соединений (2NO → N₂ + О₂) происходит в потоке низкотемпературной плазмы (10 000°С). Этот процесс при более низких температурах в присутствии катализатора протекает в двигателях внутреннего сгорания. Присутствие восстановителей в зоне реакции (угля, графита, кокса) также понижает температуру реакции восстановления. При температуре 1000°С степень разложения NO в реакции С + 2NO → СО₂ + N₂ составляет 100%.

При температуре выхлопных газов автомобиля в двигателе внутреннего сгорания возможна реакция:

2NO + 2СО → N₂ + 2СО₂.