Методы очистки газов от вредных веществ (газов)

Для обезвреживания отходящих газов от газообразных токсичных веществ применяют следующие методы: абсорбции (физической и хемосорбции), адсорбции, каталитические и термические.

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.

Для физической абсорбции на практике применяют воздух, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемым газом, и водные растворы этих веществ. При хемосорбции в качестве абсорбента используют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ.

Выбор метода очистки зависит от многих факторов: концентрации извлекаемого компонента в отходящих газах, объема и температуры газа, содержания примесей, наличия хемосорбентов, возможности использования продуктов рекуперации, требуемой степени очистки. Выбор производят на основании результатов технико-экономических расчетов.

Адсорбционные методы очистки газов используют для удаления из них газообразных и парообразных примесей. Методы основаны на поглощении примесей пористыми телами-адсорбентами. Процессы очистки проводят в периодических или непрерывных адсорберах. Достоинством методов является высокая степень очистки, а недостатком — невозможность очистки запыленных газов.

Каталитические методы очистки основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов. Очистке подвергаются газы, не содержащие пыли и катализаторных ядов. Методы используются для очистки газов от оксидов азота, серы, углерода и от органических примесей. Их проводят в реакторах различной конструкции.

Термические методы (методы прямого сжигания) применяют для обезвреживания газов от легкоокисляемых токсичных, а также дурнопахнущих примесей. Методы основаны на сжигании горючих примесей в топках печей или факельных горелках. Преимуществом метода является простота аппаратуры, универсальность использования. Недостатки: дополнительный расход топлива при сжигании низкоконцентрированных газов, а также необходимость дополнительной абсорбционной или адсорбционной очистки газов после сжигания.

Выбранный метод очистки

Очистка отходящих газов (ОГ) от диоксида азота.

В сварочном производстве в отходящих газах присутствует NO₂, который образуется в результате окисления оксида азота кислородом. Т.к. с водой NO₂ легко образует азотную кислоту, то основной метод очистки ОГ от диоксида азота – абсорбция водой. При абсорбции NO₂ водой в газовую фазу выделяется часть оксида азота, скорость окисления которого при низких концентрациях мала:3NO₂ + H₂O 2HNO₃ + NO + Q.

Для утилизации оксида азота можно использовать разбавленный раствор пероксида водорода с получением азотной кислоты:

Рис.4. Полый абсорбер. Газ, содержащий диоксид азота, поступает в патрубок, расположенный в нижней части колонны (1). При взаимодействии воды, распыляемой форсунками (2), с диоксидом азота образуется азотная кислота. Капли жидкости под действием сил тяжести падают вниз, а газ, прошедший очистку от диоксида азота,направляется через патрубок, расположенный в верхней части колонны. Степень очистки достигает 97%.

NO + H₂O₂ NO₂ + H₂O, 3NO₂ + H₂O 2HNO₃ + NO.

Основным фактором, определяющим экономику процесса, является расход пероксида водорода. Он приблизительно равен 6 кг на 1 тонну кислоты.

Альтернативный метод – высокотемпературное каталитическое восстановление. Процесс происходит при контактировании нитрозных газов с газами-восстановителями на поверхности катализаторов. В качестве катализаторов используют металлы платиновой группы или более дешевые, но менее эффективные и стабильные в эксплуатации составы, включающие Ni, Cr, Cu, Zn, Vn, и др.С целью увеличения поверхности контакта их наносят на пористые и непористые материалы (керамика, оксид алюминия, силикагель) различной формы. Восстановители – метан, природный, коксовый газ, СО, Н₂ или азотно-водородная смесь. Суть протекающих восстановительных реакций:

2NO₂ + CH₄ N₂ + CO₂ + 2H₂O;

2NO₂ + 4CO N₂ + 4CO₂; 2NO₂ + 4H₂ N₂ + 4H₂O.

Нагрев и восстановление нитрозных газов проводят путем их смешения с газом-восстановителем и сжигания образующейся смеси над слоем катализатора.