Методическое пособие 748

Степень очистки достигает 90 %. Регенерацию проводят раствором сульфида аммония (NH4)2S.

Экстрагированный уголь освобождают от сульфидной серы промывкой его водой, отпаривают для удаления аммонийных солей и сушат.

Эффективным средством очистки газов от сероводорода являются синтетические цеолиты при обработке газов с содержанием серы менее 2 %. Концентрация серы в очищаемых ими газах может быть снижена до 1 мг/м3 и ниже.

Также находят применение поглотители, получаемые на основе оксида цинка, оксидов цинка и меди. Отработанные поглотители обычно не регенерируют в связи со сложностью процесса десорбции.

Для очистки газов используют адсорберы периодического и непрерывного действия.

Каппаратам периодического действия относятся вертикальные, горизонтальные, кольцевые адсорберы, а также выполненные в виде трубчатого теплообменника.

Адсорберы периодического действия могут быть с неподвижным слоем и с кипящим слоем адсорбента.

Преимуществом установок периодического действия с неподвижным слоем является высокая степень очистки и осушки газов, а также отсутствие истирания твердых частиц адсорбента.

Кнедостаткам следует отнести низкую скорость газового потока и, как следствие, низкую производительность. Эффективность работы неподвижного слоя также мала. Кроме этого имеет место быть неравномерность поглощения загрязнителя по высоте слоя. В случае использования горизонтальных адсорберов наблюдается неравномерность распределения парогазового потока. Данный недостаток устраняется применением вертикальных адсорберов.

Адсорберы горизонтальной конструкции целесообразно применять при очистке больших количеств газа от хорошо сорбирующихся примесей.

80

В адсорбционных установках периодического действия предусматривают несколько адсорберов для различных технологических стадий – адсорбции, десорбции, сушки или охлаждения.

Пример адсорбера полочного многосекционного типа приведен на рис. 49.

Рис. 49. Адсорбер полочного типа с неподвижными слоями адсорбента

Размещая адсорбент в аппарате горизонтально высоким слоем, можно практически устранить влияние неравномерности слоя на степень очистки газов, но при этом возрастает аэродинамическое сопротивление адсорбера. Кроме того, частицы адсорбента в высоком слое интенсивно прогреваются из-за слабого теплоотвода из зоны конденсации, что уменьшает сорбционную емкость адсорбента и является нежелательным вследствие возможности возгорания. Если концентрация загрязнителя высока, то обязательно требуется искусственное охлаждение слоя адсорбента.

81

Пример конструкции вертикального адсорбера приведен на рис. 50.

Рис. 50. Адсорбер периодического действия с неподвижным слоем поглотителя: 1–гравий; 2 –разгрузочный люк; 3, 6 –сетка; 4 –загрузочный люк; 5 –штуцер для подачи

исходной смеси; 7 –штуцер для отвода паров при десорбции; 8–штуцер для предохранительного клапана; 9 –крышка; 10–грузы; 11 – кольцо жесткости; 12 –корпус; 13 –адсорбент; 14–опорное кольцо; 15 –колосниковая решетка; 16 –штуцер для отвода очищенного газа; 17 –балки; 18 –смотровой люк; 19–штуцер для отвода конденсата и подачи воды;

20–барботер; 21 –днище; 22 –опоры балок; 23–штуцер для подачи водяного пара через барботер

Продолжительность работы периодических адсорберов на стадии адсорбции определяется полнотой поглощения загрязняющего компонента. Момент вывода адсорбера для регенерации определяется моментом проскока загрязнителя, т.е. допустимая концентрация на выходе из адсорбера.

82

Корпус адсорбера изготавливается из металла, диаметр составляет от 2 до 3 м, высота до 2,2 м. Верхняя и нижние крышки конические. Абсорбент с высотой слоя от 0,5 до 1,2 м располагается на колосниковых решетках, под решетками. Для исключения уноса адсорбента с газовым потокам в несколько слоев располагают мелкоячеистую сетку и засыпают нейтральным наполнителем (гравий). Для регенерации используют систему подачи пара и отвода конденсата. Ввод загрязненного газа осуществляется в верхней части аппарата.

Горизонтальные адсорберы (рис. 51) также изготавливают металлическими. При этом диаметр корпуса составляет от 1,8 до 2 м, длина цилиндрической части корпуса до 4 м, высота слоя адсорбента от 0,5 до 1 м.

Подача загрязненного газа осуществляется в верхней части аппарата, через входной патрубок с распределительным устройством (сеткой). Очищенный газовый поток отводится из нижней части адсорбера, из пространства под слоем адсорбента.

Адсорбер также оборудуется системой подачи пара и отвода конденсата при регенерации.

Основной недостаток горизонтальных адсорберов – неравномерное распределение потоков по сечению адсорбента и образование застойных зон.

83

исходной смеси. Горизонтальные и кольцевые адсорберы работают на установках средней и большой мощности.

Рис. 52. Кольцевой адсорбер:1 – установочная лапа; 2 –штуцер для подачи паровоздушной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха; 3 –опора для базы под цилиндры; 4 –корпус;

5, 6 –внешний и внутренний перфорированные цилиндры; 7–крышка; 8 – смотровой люк; 9 –загрузочный люк; 10 –бун- кер-компенсатор; 11 –штуцер для предохранительного клапана; 12 –слой активного угля; 13 –база для цилиндров; 14–раз- грузочный люк; 15 –днище; 16 –штуцер для отвода очищенно-

го и отработанного воздуха и для подачи водяного пара; 17–штуцер для отвода паров и конденсата при десорбции и для подачи воды

Одним из путей интенсификации адсорбционного процесса является применение непрерывной адсорбции. Непрерывная адсорбция дает следующие преимущества:

– высокая скорость парогазового потока в шихте (по сравнению со скоростями в стационарном слое);

85

–высокий коэффициент использования сорбента;

–отсутствие проскока загрязнителя;

–простота обслуживания.

При этом имеют место быть следующие недостатки:

–эрозионный износ аппаратов, что ведет к увеличению материалоемкости;

–высокие требования к прочности сорбента. Непрерывность процесса может быть достигнута

циркуляцией адсорбента в замкнутой системе и распределением в адсорбционной колонне локальных зон, в каждой из которых в оптимальных рабочих условиях осуществляется одна из основных стадий процесса: адсорбция, нагрев и десорбция, охлаждение и т.д.

Адсорбционные установки с движущимся слоем поглотителя относятся к установкам непрерывного действия (рис. 53). Адсорбент перемещается в аппарате плотным слоем под действием силы тяжести, что позволяет организовать непрерывную работу. Эти установки целесообразно применять для выделения целевого компонента из газа-носителя с использованием адсорбционной и десорбционной секций.

86

Одной из основных стадий адсорбционного процесса является десорбция поглощенных веществ. Способы десорбции:

–повышение температуры адсорбента;

–снижение давления в системе;

–отдувка адсорбата в токе газа-носителя;

–вакуумирование;

–вытеснение сорбата.

Внекоторых случаях регенерация адсорбента невозможна или экономически нецелесообразна (высокая стоимость регенеративной установки, небольшие объемы адсорбента, низкая частота регенерации). В таком случае применяется полная замена адсорбента с последующей утилизацией использованного.

Использованный адсорбент может быть утилизирован на свалке, может использоваться в качестве удобрений. При наличии токсичных или канцерогенных веществ, способных растворяться в воде подлежит утилизации путем сжигания или термической обработки.

При адсорбции имеет место проблема утилизации материала, выделенного при очистке. В определённых случаях данный материал может быть использован повторно, в иных – подлежит удалению. Это напрямую зависит от выбора метода десорбции и свойств извлекаемого вещества. Если вещество может быть использовано в дальнейшем, то в качестве метода десорбции применяют нагревание или вакуумирование. Данные методы хороши, если в результате процесса образуется концентрированный пар из загрязнителя, который в дальнейшем может быть повторно направлен в производственный цикл. Примером может служить очистка углекислоты от следов моноэтаноламина или выделение растворителя после адсорбционной очистки вентиляционного воздуха окрасочной камеры. При невозможности использования, выделенные вещества утилизируют.

88

При выделении нескольких загрязнителей полученную смесь либо утилизируют, либо направляют на дистилляцию для разделения на компоненты для дальнейшего использования.

Утилизация загрязнителей осуществляется как правило сжиганием вместе с основным топливом.

Нагревание является широко распространенным способом десорбции. Способ позволяет получить высокую степень очистки адсорбента, выделять концентрат загрязнителя с последующей конденсацией для дальнейшего его использования. Однако, если при повышении температуры, происходит разложение загрязнителя, а последний должен быть направлен повторно в технологический процесс, нагревание заменяют вакуумированием.

Процесс вакуумирования менее эффективен по сравнению с нагреванием. Степень десорбции адсорбента снижается, а сам процесс более энергозатратен и требует дополнительного оборудования.

Десорбция путем продувания инертного газа (воздух, азот), за исключением процесса адсорбционного концентрирования с последующим сжиганием газа, как правило, создает проблем больше, чем решает, поскольку загрязняющее вещество в этом случае снова оказывается диспергированным в газовом потоке.

Единственным путем решения данной проблемы является дальнейшее направление инертного газа на сжигание. Данный метод хорош, если адсорбент использовался для очистки газа с небольшой концентрацией вещества. При этом сжигание инертного газа после десорбции в целом не приведет к загрязнению окружающей среды. При высоких концентрациях загрязнителя в инертном газе мы рискуем получить повышенные концентрации продуктов сгорания.

Также одним из способов десорбции является обработка адсорбента водяным паром. Как правило, применяется для очистки угольного адсорбента. Водяной пар адсорбируется,

89