Очистка выбросов от токсичных газо- и парообразных примесей

С этой целью разработаны три основные группы методов очистки: 1) промывка выбросов растворителями содержащейся в них примеси (абсорбционный метод); 2) поглощение газообразных примесей твер­дыми телами с ультрамикроскопической структурой (адсорбционный метод) и 3) обезвреживание примесей путем каталитического превра­щения в менее опасные вещества.

Метод абсорбции состоит в том, что газовоздушная смесь разделя­ется на составные части путем поглощения одной или нескольких при­месей поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора. Так, с це­лью удаления из выбросов таких газообразных веществ, как NH₃, HCl и др., можно применять в качестве поглотительной жидкости воду. Для улавливания ароматических углеводородов из коксового газа – вяз­кие масла.

Если очищаемые газы содержат пыль, то ее предварительно улав­ливают, а затем газовый поток направляется в абсорбционную уста­новку. Абсорбционные методы применяются для очистки газов от се­роводорода, сероуглерода, меркаптанов, оксидов серы, азота и угле­рода, галогенов и их соединений.

Адсорбционный метод позволяет извлекать вредные компоненты из промышленных выбросов с помощью адсорбентов – твердых тел с уль­трамикроскопической структурой, обеспечивающей им очень высо­кое значение удельной поверхности (десятки и сотни м²/т). К таким адсорбентам относятся, например, активный уголь и глинозем, силикагель, цеолиты и другие вещества.

Адсорбционные методы применяют для очистки газов с невысо­ким содержанием газообразных примесей. В отличие от абсорбцион­ных методов они позволяют проводить очистку при повышенных тем­пературах.

Различают физическую и химическую адсорбцию (хемосорбцию). При физической адсорбции поглощаемые молекулы газов и паров удерживаются силами Ван-дер-Ваальса, при хемосорбции – химичес­кими силами.

Адсорберы конструктивно выполняются в виде вертикальных или горизонтальных емкостей, заполненных адсорбентом, через который проходит очищаемый газ.

Активные угли характеризуются гидфобностью (плохой сорбируемостью полярных веществ, к которым принадлежит и вода). Это свой­ство определяет широкое использование их в практике очистки отхо­дящих газов разнообразной влажности.

Активные угли сильно адсорбируют органические вещества – мно­гоатомные углеводороды и их производные.

Хемосорбционная очистка отходящих газов может быть организо­вана на основе различных твердых веществ, способных вступать в хи­мическое взаимодействие с удаляемыми компонентами. Например, для улавливания диоксида серы из дымовых газов теплоэнергетичес­ких агрегатов в их топки вдувают тонкоразмолотые известняк СаС0₃ или доломит CaCO₃•MgCO₃. Карбонаты вначале разлагаются:

СаСО₃ → СаО + SO₂↑,

затем образуется сульфит кальция:

СаО + SO₂ → CaSO₃,

который частично или полностью переходит в сульфат:

CaSO₃ + 1/2О₂ → CaSO₄.

Пылевидные частицы сульфата вместе с летучей золой улавлива­ются в соответствующих аппаратах и направляются на золоотвалы. Подобный метод очистки не предусматривает ни рекуперации улав­ливаемого компонента (SO₂), ни регенерации адсорбента (СаСО₃). Его достоинство — в простоте технологической схемы.

Суть каталитической газоочистки заключается в конверсии (превра­щении) токсичных примесей в другие продукты (мало- или нетоксич­ные) в присутствии катализаторов. При этом различают гомогенный и гетерогенный катализ.

Каталитическая очистка промышленных выбросов применяется для обезвреживания широкого спектра токсичных ингредиентов: ок­сидов азота, монооксида углерода, паров органических веществ, вклю­чая сероорганические соединения (сероуглерод, тиофены, меркапта­ны, дисульфиды). В качестве катализаторов используются металлы платиновой группы (палладий, рутений, платина, родий) или более дешевые, но менее эффективные составы, включающие никель, хром, цинк, кобальт, марганец, церий и другие элементы.

Термическое обезвреживание или высокотемпературное дожигание применяют для легкоокисляемых токсичных, а также дурнопахнущих примесей. Его преимуществами являются относительная простота аппаратурного оформления и универсальность использования, так как на работу термических нейтрализаторов мало влияет состав обраба­тываемых газов. Подобные способы широко используют в лакокра­сочных производствах, процессах получения многих видов химичес­кой, электротехнической и электронной продукции, в пищевой инду­стрии, при обезвреживании и окраске деталей и изделий.

Биологические (биохимические) методы очистки основаны на спо­собности микроорганизмов разрушать практически любые соедине­ния как природного, так и искусственного происхождения. При филь­трации загрязненных дымовых газов через носитель биомассы, пред­варительно пропитанный на воздухе питательным раствором для развития микроорганизмов, улавливаются газообразные органические вещества. Последние далее разлагаются под воздействием ферментов (катализаторов природного происхождения), вырабатываемых микро­организмами. Частично эти вещества расходуются на прирост биомас­сы, а частично окисляются до СО₂ и Н₂О; выделяющаяся при этом энергия обеспечивает жизнедеятельность микроорганизмов.

Дата добавления: 2014-01-04