Контрольные вопросы и задания

1. Охарактеризуйте сущность метода каталитической очистки газов.

2. Расскажите о достоинствах и недостатках метода.

3. Приведите основные виды катализаторов.

4. Какие требования предъявляются к катализаторам?

5. Расскажите о контактных массах, чаще всего используемых в катализаторах.

6. Дайте характеристику каталитических реакторов по способу взаимодействия газов с катализатором.

Практическая работа 4 термическое обезвреживание газов

Цель работы: изучить теоретические основы процессов термического обезвреживания отходящих газов различными методами.

Теоретические сведения

Если загрязняющие вещества легко окисляются и концентрация их в газах достаточно высока, то удаление загрязнителей можно осуществить сжиганием газов. Метод пригоден для удаления паров углеводородов в отходящих газах цехов производства лаков, растворителей или красок, обезвреживания горючих газов и выбросов, содержащих оксид углерода, окисления органических сульфидов и т.д.

Почти все сильнопахнущие вещества или горючи, или химически превращаются в более слабопахнущие продукты при интенсивном нагревании в присутствии кислорода. К таким веществам, разрушаемым в процессе сжигания, относятся меркаптаны, газообразные цианиды, сероводород.

Преимущества метода:

- практически полное обезвреживание горючих веществ;

- колебания объема выбросов мало влияют на качество очистки;

- высокая эффективность;

- отсутствие шламового хозяйства;

- простота обслуживания оборудования;

- возможность рекуперации тепла;

- возможность полной автоматизации процесса;

- относительно низкая стоимость очистки.

Недостатки:

- при сжигании могут образовываться продукты, во много раз превы-

шающие по токсичности исходные газовые выбросы;

- при взаимодействии с кислородом могут образовываться взрыво-

опасные смеси;

- сравнительно высокие капитальные и эксплуатационные затраты.

Удаление загрязняющих веществ может осуществляться методом прямого сжигания в пламени, термическим обезвреживанием и каталитическим дожиганием.

Прямое сжигание применяется в тех случаях, когда загрязнитель имеет достаточную концентрацию для использования его в качестве топлива. Метод пригоден для сжигания таких веществ как водород, сероводород, оксид углерода, природный газ, пары бензина при условии, что в газовых выбросах они находятся в концентрациях между нижним пределом и верхним порогом горючести. В этом случае перечисленные газы горят самостоятельно, и не требуется дополнительного расхода топлива.

Термическое окисление используется тогда, когда концентрация горючих загрязнителей мала.

К оборудованию термического обезвреживания выбросов предъявляют следующие требования:

• полнота сгорания, предотвращающая образование других вредных продуктов;

• бездымность сгорания;

• стабильность технологического процесса горения при изменении расхода и состава сжигаемого газа;

• взрывобезопасность;

• шумность и яркость должны быть в пределах санитарных норм.

В зависимости от условий сжигания применяют два метода термического обезвреживания: в факельных установках и в печах (топках) различной конструкции.

Сжигание в печах используют, если содержание сжигаемых примесей в газах меньше нижнего предела горючести. При этом приходится либо добавлять топливо, либо предварительно нагревать поток до температуры сгорания.

При сжигании в факельных установках используют газообразное или жидкое топливо. При этом необходим избыток кислорода на 10-15 % больше стехиометрического количества. Оборудование для сжигания состоит из горелки, установленной на стальной трубе, по которой идет газ. Чтобы пламя факела было некоптящим (при сжигании углеводородов с низким соотношением углерода), добавляют воду в виде пара. При этом происходит реакция взаимодействия водяного пара с углеводородами с образованием водорода и оксида углерода СО.

В зависимости от характера сжигания факельные установки подразделяют на три типа: факелы, в которых сжигаемый газ и воздух предварительно смешиваются вне зоны горения; факелы, в которых кислород соединяется с сжигаемым газом в момент горения; комбинированные факелы, в которых часть кислорода предварительно смешивается с горючим газом, а недостающий кислород поступает из окружающей среды.

По способу расположения факельной горелки установки могут быть высотными и наземными. В высотных установках горелка расположена в верхней части факельной трубы и продукты сгорания непосредственно поступают в атмосферу. В наземных установках горелка расположена на небольшом расстоянии от земли, а продукты сгорания отводятся в атмосферу через дымовую трубу.

По периодичности работы факельные установки могут быть периодического и постоянного действия, а по месту расположения – отдельно стоящие и размещённые на технических установках.

В зависимости от состава газов, поступающих на сжигание, установки подразделяют на сухие и мокрые. Мокрые предназначены для сжигания газов, содержащих водяные пары и тяжёлые углеводороды, а сухие – для сжигания сухих паров углеводородов с молекулярной массой менее 45.

Один из главных недостатков этого способа – большой шум, издаваемый факелом.

Каталитическая очистка газов позволяет высокоэффективно обезвреживать газовые выбросы, отличается высокой производительностью, небольшой металлоёмкостью, лёгкостью автоматического управления, компактностью.

Однако при этом могут образовываться новые вредные вещества, которые часто надо дополнительно удалять из газовой фазы.