Газоочистка

В процессе синтеза многих пленкообразующих веществ из реактора выделяются подлежащие очистке газы, содержащие органические вещества, часто в больших количествах воздух (просасываемый через неплотности и люки реактора), азот (в слу­чае его подачи в реактор).

Выделяющиеся газы органических веществ делятся на кон­денсирующиеся и неконденсирующиеся при обычных темпера­турах. При синтезе алкидов, модифицированных растительными маслами, полимеризации и окислении растительных масел к первым относятся фталевый и малеиновый ангидриды, маслянистые погоны (органические кислоты и другие вещества), а ко вторым ­дурнопахнущий акролеин и неконденсирующиеся газы. Ранее ограничивались промывкой этих газов водой, и промытые газы выбрасывали через высокую трубу и атмосферу. Промывка водой не обеспечивает необходимой,очистки газов от вредных трудно­конденсирующихся органических веществ (акролеин и др.). По­этому в настоящее время такой метод обезвреживания газов, называемый дезодорацией, согласно экологическим требованиям не допускается. Газы после промывки водой подвергают сжи­ганию для окисления содержащихся в них вредных органических веществ до С0₂ и Н₂О при высоких (800~900С) температурах в термических печах сжигания или при более низких (250-300 С) температурах в реакторах каталитического окисления.

Тем не менее первой стадией очистки газов, поступающих из реакторов при синтезе пленкообразующих веществ, является их промывка водой. При промывке достигается конденсация смоло­образных веществ, которые могут вызвать забивку трубопрово­дов, соединяющих реакторы с оборудованием для окисления не­сконденсировавшихея органических соединений, а также для растворения водорастворимых веществ. Оборудование, приме­няемое для промывки газов водой (дезодорации) выбирают в зависимости от содержания в них воздуха.

Рис. 1. Скруббер для улавливания и дезодорации погонов:

1- корпус; 2 - многосопловая форсунка; 3-- ловушка

При синтезе алкидов блочным методом содержание воздуха в газах может достигать 90-95%, их абсолютные объемы велики, поэтому для промывки газов применяют полый скруббер (рис. 1), орошаемый с помощью многосопловой форсунки распыленной водой. промытые газы отсасываются через верхний патрубок скруббера в вытяжную систему и далее направляются для более полного обезвреживания на установку сжигания или каталити­ческого окисления. При возникновении в реакторе пламени во избежание его переброса из одного реактора в другой на маги­стральном трубопроводе между смежными скрубберами устанав­ливают не менее двух форсунок (рис. 2). Легкоконденсирую­щиеся вещества,вместе с водой стекают из скруббера и через сливной патрубок и гидравлический затвор поступают на уста­новку очистки сточных вод. Сконденсированные липкие органи­ческие вещества могут забивать канализационные трубы и слив­ной патрубок: Попадание воды в реактор может вызвать аварию. Поэтому скруббер снабжен ловушкой с откидной крышкой (для стока воды в случае забивки канализационных труб) и патрубком с откидной крышкой, расположенным ниже патрубка для входа газов в скруббер (на случай забивки сливного патрубка). Иногда перед скруббером устанавливают полую камеру для улав­ливания в ней фталевого ангидрида.

Рис. 2. Схема установки для улавливания и дезодорации погонов:

1 - реактор; 2 -- патрубок для, отвода газов (шлем); 3 - скруббер; 4 - форсунки; 5 - воздуховод; 7 - трубы для отвода стоков; 8 - пластинчатый каплеуловитель; 9 - вентилятор: 10 - насос.

При «азеотропном» методе синтеза алкидов объем отходящих газов снижается почти в 20 раз, во много раз уменьшается расход воды и облегчается очистка газов. В этом случае для промывки газов используют скруббер барботажного типа (рис. 3). Отхо­дящие газы поступают в скруббер через центрально расположенную трубу, нижний обрез которой имеет зубчатую форму. При погружении нижнего обреза трубы на небольшую глубину в жид­кость образуется кольцевой барботер. Постоянный уровень жид­кости в скруббере поддерживается с помощью переливного пат­рубка.

Рис. 3. Барботажный скруббер:

1 - корпус; 2 - труба (барботер) для подвода газов; 3­-патрубок для отвода газов; 4 - патрубок для подвода воды; 5 - сливной патрубок

Типы и компоненты современных скрубберов:

Струйный скруббер типа 1

Струйные скрубберы основаны на принципе эжекции и явля­ются единственными скрубберами, в которых давление газа не падает, а, наоборот, увеличивается. Это означает, что они, вообще говоря, не требуют вентилятора для всасывания или удаления газа.

В базовой комплектации струйный скруббер 1 типа состоит из газопромывной трубы с распределителем жидкости и соплами и сепаратора для отделения и хранения жидкости. Все эти части легко оптимизировать для решения поставленных задач.

Особенности: широкий спектр применений, всасыва­ние газа без вентиляторов и потери давления, высо­кая производительность, высокий кпд при частичной нагрузке, универсальность, возможность комбинации с другими аппаратами, устойчивость к загрязнению, высокая эксплуатационная безопасность, минималь­ное техническое обслуживание.

Струйный скруббер типа II

Струйный скруббер II типа представляет собой модификацию скруббера 1 типа. В этом аппарате газопромывная труба встро­ена в бак-сепаратор. Большая высота сепаратора обеспечивает, во-первых, оптимальные условия для работы встроенного каплеотделителя, а во-вторых, открывает различные возмож­ности для повышения степени разделения, например, встра­иванием противоточного распылителя или насадки. Таким образом, струйный скруббер II типа объединяет в одном аппа­рате преимущества струйного и противоточного скруббера.

Особенности: те же, что у сруббера I типа, плюс малая высота, минимальное монтажное пространство, увеличенный типоразмерный ряд.

Тип II

Скрубберы Вентури

Скруббер Вентури - это высокоэффективный сепаратор, прекрасно приспособленный для разделения аэрозолей и очистки газа от мелкой пыли. Хорошая степень очистки обусловлена высокой скоростью запыленного газа относи­тельно орошающей жидкости в месте минимального попе речного сечения. Это попе­речное сечение необходимо адаптировать к расходу газа, чтобы добиться стабильной степени очистки при частич­ной нагрузке.

Газы после промывки водой направляются на установку сжигания или каталитического окисления.

Для сжигания органических веществ наиболее эффективна печь с циклонной топкой. Печь представляет собой горизонтальную цилиндрическую камеру. Природный газ сжигают, подавая в горелку воздух или часть очищаемых газов, если концен­трация в них кислорода близка к 20%. В печи поддерживается температура 700-800 С.

Современная технология очистки выбросов с использованием газоконверторов. Эффективность газоочистки достигает 99,9%. Пример – газоконвектор «Ятаган»

Принцип действия промышленной системы очистки газов "Газоконвертор "Ятаган" основан на комбинированном воздействии объёмного барьерно-стриммерного разряда мультирезонансной частоты, озона, атмосферного кислорода и каталитического воздействия на молекулы газообразных загрязнений.

При пропускании загрязненного воздуха через "Газоконвертор "Ятаган" газоочистка производится в несколько основных стадий:

1. Предварительная газоочистка от взвешенных пылевых и аэрозольных частиц (фильтр очистки воздуха от пыли и аэрозолей). Эффективность этой стадии практически не зависит от таких факторов как влажность и температура очищаемого воздуха.

2. Газоразрядная очистка. Очищаемый воздух, проходя через ячейки газоразрядного блока, подвергается воздействию объёмного барьерно-стриммерного разряда высокой частоты и напряжения. Эта стадия очистки воздуха имеет крайне мало общего с тем эффектом, который дают промышленные озонаторы. Конструкция газоразрядных ячеек разработана таким образом, чтобы каждая молекула загрязнений проходила через зону разряда и попадала под действие разряда не менее 5 раз. Вследствие воздействия этого и других физико-химических факторов происходит "развал" молекул, возбуждение образовавшихся атомов и радикалов. Одновременно происходит образование озона из кислорода воздуха. В результате физико-химических реакций, протекающих между частями молекул загрязнений и кислородом и озоном, происходит окисление образовавшихся атомов и радикалов озоном до безвредных СО2 и Н2О.

Особенностью этой стадии газоразрядной очистки в "Газоконверторе "Ятаган" является низкая чувствительность к количеству загрязнений в очищаемом воздухе и крайне малое энергопотребление (не более 0,12 Вт/м3). Это достигается особым конструктивным решением газоразрядных ячеек и параметрами их электропитания позволяющими создать высокочастотные резонансные колебания переменной частоты.

3. Каталитическая очистка необходима для полной очистки воздуха от загрязнений и окончательного удаления из него ядовитых и дурнопахнущих веществ. Применяемый в "Газоконверторе "Ятаган" комбинированный катализатор позволяет применять установку при температурах очищаемого воздуха уже от + 0оC и выше.

Параметры питания газоразрядных ячеек Газоконвертора и их конструкция позволяют создавать такие условия, при которых происходит полная деструкция молекул органических загрязнений и, в то же время, не происходит разложения молекул азота с последующим образованием его окислов.

Газоразрядно-каталитическая очистка воздуха и газа является более совершенным методом, чем плазмокаталитическая очистка. Из-за того, что использует более широкий спектр разрядов в газах.

Таким образом, газоразрядно-каталитический "Газоконвертор "Ятаган" в результате газоочистки позволяет получить на выходе практически чистый воздух.

Сорбционная очистка газов	Необходимость замены (периодической или поточной) сорбента, утилизация (восстановление) использованного сорбента.
Биологическая очистка газов	Низкая производительность, высокая чувствительность к составу очищаемого воздуха, необходимость утилизации продуктов очистки.
Электростатическая очистка газов	Основная цель - удаление пыли, дымов и аэрозолей из очищаемого воздуха. Очистка от газов только как побочный процесс с эффективностью не более 10-15%.
Каталитическая очистка газов	Требует больших энергетических затрат для создания высоких температур в зоне катализа, требует большого количества катализатора для обеспечения необходимой производительности.
Метод фотокаталитического окисления	Применение ламп с содержанием ртути, высокая зависимость степени очистки от содержания негазообразных загрязнений, низкая производительность. Для стандартных изделий не превышает 500-800 м^3/ч.

Рис. принципа работы:

http://www.yatagan.ru/tehn/

Промышленная реализация каталитического окисления отхо­дящих газов зависит в основном от правильного выбора надеж­ных долговечных и дешевых катализаторов. При этом много­образие органических веществ, содержащихся в отходящих га­зах, вызывает необходимость подбора таких катализаторов, кото­рые способны окислять все компоненты до диоксида углерода и воды. Кроме того, катализатор должен обладать высокой актив­ностью, достаточной мехачеической прочностью, термической стойкостью и невысокой стоимостью. Широкое применение нашли представляющие собой смесь оксидов небла­городных металлов с добавлением платины и пал­ладия.

Достоинством метода сжигания газов является высокая сте­пень их очистки, а недостатком- большой расход теплоты. Тер­мический метод наиболее эффективен при высокой концентрации органических веществ в отходящих газах. Метод каталити­ческого окисления позволяет проводить процесс обезвреживания газов при более низких температурах, но он может быть исполь­зован лишь при низком содержании органических веществ в газах. Однако метод каталитического окисления более сложен в аппа­ратурном и технологическом отношении и не всегда обеспечивает высокую степень очистки газов.

Если ни термический, ни каталитический метод не дают необ­ходимой степени очистки газов, при меняют комбинированный метод, при котором отходящие из реактора газы промывают во­дой, затем направляют сначала в печь для сжигания, а затем в камеру каталитического окисления. Выбор метода обезврежива­ния газов после их промывки (сжигание, каталитическое- окисле­ние или комбинированный) зависит от состава и концентрации органических веществ в газах, поступающих из реактора для син­теза пленкообразующих веществ и требований к степени их очистки.

При термическом, каталитическом и комбинированном методах после очистки отходящие газы обычно представляют воздух нагретый до высокой температуры, содержащий H2O. Целесообразно использовать теплоту этих газов либо для предварительного нагревания газов, поступающих на очистку, или воздуха, подаваемого в горелки для сжигания, либо для дру­гих целей.

Сточные воды, образующиеся при промывке отходящих га­зов водой (большие количества при дезодорационном методе очистки газов и блочном методе синтеза алкидов и во много раз меньшие при «азеотропном» методе синтеза), обычно содержат не­растворимые в воде органические вещества, низкомолекулярные кислоты, фталевую кислоту и другие соединения, растворимые в воде, и насыщены акролеином. Эти сточные воды необходимо подвергать обезвреживанию. С этой целью их сначала освобож­дают от нерастворимых веществ с помощью ловушек обычного типа, а зтем очищают от растворимых веществ. Применяют раз­личные химические и физико-химические методы ОЧИСТКИ сточных вод от органических веществ, в том числе и получающихся при промывке отходящих газов. синтеза пленкообразующих веществ. Эти методы связаны со сравнительно большими затратами энер­гии, но позволяют,охлаждая в воздушных теплообменниках смесь газов с парами воды, осуществить возврат воды в цикл, т. е. создать,замкнутый водооборот в системе очистки газов.

Измерение температуры:

Обычно производится с помощью термопарты.

Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Когда концы проводника находятся при разных температурах, между ними возникает разность потенциалов, пропорциональная разности температур. Коэффициент пропорциональности называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различная. Помещая спай из металлов с отличными коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2.

Способы подключения

Наиболее распространены два способа подключения термопары к измерительным преобразователям: простой и дифференциальный. В первом случае измерительный преобразователь подключается напрямую к двум термоэлектродам. Во втором случае используютcя два проводника с разными коэффициентами термо-ЭДС, спаянные в двух концах, а измерительный преобразователь включается в разрыв одного из проводников.

Для дистанционного подключения термопар используются удлинительные или компенсационные провода. Удлинительные провода изготавливаются из того же материала, что и термоэлектроды, но могут иметь другой диаметр. Компенсационные провода используются в основном с термопарами из благородных металлов и имеют состав, отличный от состава термоэлектродов.

Дата добавления: 2014-01-07