2.4. Классификация способов газоочистки

Очистка газов от примесей перед выбросами в атмосферу из двух процессов:

• очистка от аэрозолей – извлечение содержащихся в выбросах взвешенных твердых и жидких частиц;

• физико-химическая очистка – извлечение или обезвреживание тех или иных газо– и парообразующих примесей.

В основном для очистки газов от примесей используются химические средства. Удаление из технологических и дымовых выбросов содержащихся в них газообразных компонентов (сернистого ангидрида, сероводорода, хлора, хлористого водорода и др.) проводится химической очисткой газов методами абсорбции, адсорбции и хемосорбции.

На сегодняшний день методы очистки атмосферного воздуха от газов следующие:

• метод абсорбции;

• метод хемосорбции;

• метод адсорбции;

• метод термической нейтрализации.

Метод абсорбции заключается в поглощении отдельных компонентов газовой смеси абсорбентом (поглотителем). Поглотителем, как правило, выступает жидкость. При этом, удаляемый газ, должен хорошо растворяться в жидкости для достижения максимального эффекта, как указано выше. В качестве такой жидкости может выступать как вода (удаление аммиака, хлористого и фтористого водорода), так и серная или азотная кислота (удаление паров воды) и пр.

При абсорбции происходит конвективная диффузия паро- и газообразных компонентов очищаемого газа в абсорбент. Для повышения эффективности работы абсорберов требуется эффективное смешивание абсорбента с загрязнителем. Такое смешивание может быть реализовано на основе различного рода механического перемешивания или распыливания абсорбента в насадочных колоннах, скрубберах, барботажно-пенных аппаратах и т.д.

В ходе работы абсорбент насыщается загрязняющими веществами и необходима его регенерация. Регенерацию абсорбента осуществляют снижением давления примеси и/или повышением температуры. Способ регенерации определяется в каждом случае индивидуально. Ниже в настоящей работе будет приведен пример регенерации раствора моноэтаноламина в установке для получения углекислоты.

Хемосорбция основана на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями. Результатом очистки является образование малолетучих и практически нерастворимых соединений. Данный способ получил широкое применение при очистке газов от загрязнений с низкими концентрациями, а также если необходимо обезвредить загрязнитель. Примерами может служить очистка дымовых газов от оксида азота при пропускании последнего через известковый раствор, очистка газов от сероводорода при пропускании через мышьяково-щелочной раствор, а также очистку от серы и ее соединений путем пропускания через морскую воду. Эффективность очистки подобными способами колеблется в диапазоне 90-95%.

Метод адсорбции основан на улавливании газовых примесей поверхностью твердых тел. Адсорбция применяются при незначительном содержании паро- и газообразных загрязняющих компонентов в очищаемом газе (пары растворителей, эфира, ацетона, различных углеводородов). Широко распространенным адсорбентом является активированный уголь. Также используют активированный глинозем, силикагель и пр. Очистку газов осуществляют путем фильтрации через неподвижные слои адсорбента или движущиеся слои с последующей утилизацией или регенерацией адсорбента.

Для превращения загрязнителей в безвредные вещества довольно часто используют термические процессы – это термическое окисление и термическая деструкция. В случае, если загрязнители в газах способны сгорать с образованием менее токсичных веществ, то данный процесс носит название термической нейтрализации. Данный вид очистки осуществляется по трем направлениям: каталитическое дожигание, термическое окисление, прямое сжигание.

Каталитическое дожигание (термокатализ) используется для превращения токсичных веществ, содержащихся в отходящих газах в нетоксичные путем их контакта с катализатором. Действие катализаторов заключается в химическом взаимодействии с реагирующими веществами, в результате чего образуются промежуточные соединения. Наиболее часто в качестве катализаторов используют Pt, Pd, Cu и др., а также их соединения. Для повышения эффективности работы катализаторы конструктивно выполняются в виде развитых поверхностей, чтобы обеспечить необходимый контакт. Каталитические нейтрализаторы получили широкое распространение для обезвреживания угарного газа, летучих углеводородов, паров растворителей, автомобильных газов. Агрегатное состояние загрязнителя не имеет значения. При этом загрязнитель должен иметь в своем составе молекулы углерода, водорода и кислорода. Наличие иных молекул существенно снижает эффективность подобного способа очистки. В определенных случаях при подобной обработке вместо очистки могут формироваться новые загрязняющие вещества. Для каталитического дожигания требуется определенная температура и скорость движения газов. Например, оксид углерода дожигается при температуре 316 – 343 ^○С, пропан – 293 – 332 ^○С, толуол – 200 – 250 ^○С, ацетилен – 207 – 241 ^○С, альдегиды – 173 – 234 ^○С и т. д.

Термическое окисление применяется, если сжигаемые газы изначально разогреты до высокой температуры, при этом концентрация кислорода минимальна или концентрация горючих веществ недостаточна для поддержания пламени. В первом случае процесс термического окисления проводят в камере с подачей свежего воздуха (дожигание СО, С_mH_n), а во втором - при подаче дополнительного объема природного газа, что приводит к доокислению.

Прямое сжигание используется в тех случаях, когда очищаемые газы обладают энергией горения для факельного сжигания горючих отходов. При этом выброс загрязняющих веществ минимален.