2.3. Выбор технологии газоочистки

Современные технические средства обработки газовых выбросов, рассмотренные выше, не обеспечивают 100% очистки, а в большинстве случаев даже достижения ПДК. Отработанные газы в обязательном порядке вносят в атмосферу определенную долю отходов про­изводства.

При проектировании газоочистных систем в обязательном порядке подлежат учету все выбросы и загрязнители, содержащиеся в газе или воздухе. При анализе их состава определяют вредные компоненты, способные нанести ущерб, а также нейтральные или инертные по отношению к окружающей среде.

Нейтральными или инертными выбросами в атмосферу можно считать азот N₂ и кислород О₂, водяные па­ры Н₂О. К условно нейтральным с определенными допущениями можно отнести углекислый газ СО₂ и ряд нетоксичных соединений.

Таким образом, стандартный промышленный выброс, близкий к допустимому может содержать N₂, O₂, СО₂, Н₂О.

Все остальные компоненты требуют глубокой переработки до нейтральных или удаления.

При проектировании подобных систем все вредные компоненты оцениваются исходя из агрегатного состояния, физико-химических и санитарно-гигиенических свойств, степень опасности воздействия на микроорганизмы и пр.

В случае газообразных загрязнителей в обязательном порядке подлежат оценке данные о температурах кипения, разрушения, теплоте фазового перехода, характеристиках растворения и пр. Если примеси или сама газовая смесь является горючей, то оцениваются температуры воспламенения и вспышки, критическое содержание взрывчатого (горючего вещества) в объеме очищаемого газа.

Многофазные выбросы проходят очистку состоящую из четырех этапов и включающую в себя предварительную очистку от жидкой составляющей (аэрозоля), тонкую очистку от жидкой составляющей, предварительную очистку газа, окончательную очистку газа. В зависимости от состава загрязнителей вышеуказанные этапы могут объединяться и комбинироваться. Так, например, если газообразный загрязнитель хорошо растворяется в жидкости, целесообразна обработка газа влажными способами очистки, которая скорее приведет к одновременному снижению концентраций гомогенных и дисперсных загрязнителей.

В настоящее время в промышленности применяют следующие методы очистки газов: абсорбции, адсорбции, конденсации, термообезвреживания.

Конденсационная очистка является перспективным способом обработки загрязненных газов и представляет собой перевод парообразных загрязнителей в конденсированное со­стояние и последующей фильтрации образовавшегося аэрозоля. При невысоком давлении насыщенных паров конденсация проводится за счет повышения давления и/или снижения температуры выбросов. Если температура кипения загрязнителей при атмосферном давлении не­высока (100°С и ниже), то очистка посредством охла­ждения и повышения давления крайне энергозатратна. Поэтому в данном случае конденсационную очистку можно использовать только как предвари­тельную.

Если загрязняющее вещество имеет хорошую растворимость в абсорбенте (с возможностью дальнейшего выделения и переработки загрязнителя), то будем применять абсорбционную очистку.

Если концентрация загрязнителя в выбросах превышает (1 – 2)·10^-3 кг/м³, то технически воз­можно достичь степени очистки более 90%.

В качестве абсорбента используются вода или органические жидкости, кипящие при высокой температуре. Если газ загрязнен дополнительно и твердыми частицами, то в случае применения органических абсорбентов необходимо провести предварительную очистку от этих частиц. Это связано с тем, что в определенных случаях частицы могут смешаться с поглотительной жидкостью, но при этом обратный процесс выделения твердых частиц может оказаться невозможен.

В случае, если абсорбентом выступает вода, процесс предварительной и абсорбционной очистки объединяется в одном аппарате. Следует отметить, что первый и второй случай характерны, если твердые частицы смачиваемы.

В противоположность, можно говорить о случаях, когда в результате взаимодействия абсорбента и загрязнителя с учетом твердых частиц, в итоге образуются нейтральные или легкоудаляемые из процесса соединения.

Процессы абсорбции разрабатываются конкретно для каждого вида выбросов и набора загрязнителей.

Адсорбция является на сегодняшний день одним из широко применяемым способом очистки воздуха от газообразных загрязнителей. Адсорбцией возможно извлечь из воздуха различные рода загрязнители в широком диа­пазоне концентраций. При высоких концентрациях свыше 5·10^-3 кг/м³ для повышения эффективности процесса загрязненный газ подвергают предварительной обработке абсорбцией или конденсацией, что в целом повышает эффективность очистки. Наиболее простым и распространенным адсорбентом является активированный уголь, позволяющий уловить широкую линейку загрязняющих веществ.

При высоком содержании водяного пара и аэрозолей в газах требуется осушка.

Термообеззараживание применяют для обработки больших объемов газа с невысокими концентрациями 50 мг/м³ и выше органических загрязнителей. Предварительная очистка может быть произведена за счет адсорбции.

Теплоту от сгорания загрязнителей утилизируется, что положительно сказывается не только на экологической безопасности объекта и окружающей среде, но и на энергетическом балансе предприятия.

В дальнейших разделах рассмотрим более подробно способы газоочистки.