7.1.2.3. Обработка выбросов от газообразных и парообразных примесей

Очистку выбросов от газообразных и парообразных примесей можно разделить на две основные группы: абсорбция жидкостями и адсорбция твердыми поглотителями.

Абсорбция – это процесс поглощения газов или паров из газовых или паровых смесей жидкими поглотителями – абсорбентами. Различают физическую и химическую абсорбцию. При физической абсорбции молекулы поглощаемого вещества (абсорбтива) не вступают с молекулами абсорбента в химическую реакцию. При этом над раствором существует определенное равновесное давление компонента. Процесс абсорбции проходит до тех пор, пока парциальное давление целевого компонента в газовой фазе выше равновесного давления над раствором.

При химической абсорбции молекулы абсорбтива вступают в химическое

взаимодействие с активными компонентами абсорбента, образуя новое химическое соединение. При этом равновесное давление компонента над раствором ничтожно мало по сравнению с физической абсорбцией и возможно полное его извлечение из газовой среды.

Процесс абсорбции является избирательным и обратимым. Избирательность – это поглощение конкретного целевого компонента (абсорбтива) из смеси при помощи абсорбента определенного типа. Процесс является обратимым, т.к. поглощенное вещество может быть снова извлечено из абсорбента

(десорбция), а абсорбтив снова может быть использован в процессе.

Применяемые абсорбенты должны хорошо растворять извлекаемый газ, иметь минимальное давление паров, чтобы возможно меньше загрязнять очищаемый газ парами поглотителя, быть дешевыми, не вызывать коррозию аппаратуры. Так, для очистки газов от диоксида углерода в качестве абсорбентов используются вода, растворы этаноламинов, метанол.

Очистка от сероводорода осуществляется при помощи растворов этанол-

аминов, водными растворами Na₂CO₃, K₂CO₃,NH₃ (с последующим окислением поглощенного H₂S кислородом воздуха с получением элементарной серы).

Для очистки газов от диоксида серы используются аммиачные методы, известковый метод, марганцевый метод.

Для удаления оксида углерода его абсорбируют медно-аммиачными растворами.

Процесс абсорбции протекает на поверхности раздела фаз, поэтому абсорбер должен иметь возможно более развитую поверхность соприкосновения

между жидкостью и газом.

По способу образования этой поверхности абсорберы можно разделить на поверхностные, насадочные и барботажные.

Поверхностные абсорберы малопроизводительны и используются для поглощения только хорошо растворимых газов. Наиболее распространенными

универсальными видами являются насадочные абсорберы. Они имеют более

развитую поверхность соприкосновения, просты по устройству, надежны. Их широко применяют для очистки газов от оксидов азота, SO₂, CO₂, CO, Cl₂ и некоторых других веществ.

Более компактными, но и более сложными по устройству, являются барботажные абсорберы, в которых газ барботируется через слой абсорбента, размещенного в колонне на тарелках.

Еще более совершенными являются пенные абсорберы. В этих аппаратах

жидкость, взаимодействующая с газом, приводится в состояние пены, что обеспечивает большую поверхность контакта между абсорбентом и газом, а, следовательно, и высокую эффективность очистки.

В общем случае в качестве абсорберов могут использоваться любые массо-

обменные аппараты, использующиеся в химической промышленности.

Адсорбция – основана на избирательном извлечении вредных компонентов из газа при помощи адсорбентов – твердых веществ с развитой поверхностью. Адсорбенты должны обладать высокой поглотительной способностью, избирательностью, термической и механической стойкостью, низким сопротивлением потоку газа, легкой отдачей адсорбированного вещества. В качестве адсорбентов применяют активированный уголь, силикагель, синтетические и природные цеолиты. Цеолиты (молекулярные сита) – это синтетические алюмосиликатные кристаллические вещества, обладающие большой поглотительной способностью и высокой избирательностью даже при весьма низком содержании определенного вещества (адсорбтива) в газе.

При помощи адсорбентов газы очищаются в основном от СО₂, сернистых

соединений, углеводородов, растворителей, n-ксилола, сероуглерода и др.

Адсорбцию осуществляют в основном в адсорберах периодического дейст-

вия.

Десорбцию ведут обычно острым паром, подаваемым снизу, который вы-

носит из сорбента поглощенный им продукт (адсорбат) и поступает в холодильник-конденсатор, где продукт отделяется от воды.

Адсорберы периодического действия отличаются простотой и надежностью. Недостатками их является периодичность процесса, низкая производительность и относительно небольшая эффективность.

Непрерывные процессы адсорционной очистки газов осуществляются в кипящем слое адсорбента.

Непрерывные процессы адсорбционной очистки газов дают возможность

обрабатывать относительно небольшим количеством адсорбента большие объемы газов с низкой концентрацией веществ, подлежащих удалению, и достигать при этом высокой степени очистки.

Адсорбционные процессы с аппаратами периодического действия особенно перспективны для рекуперации органических растворителей, многие из которых являются озоноразрушающими и поэтому представляют определенную опасность для окружающей среды. В связи с этим рекуперация таких веществ из вентиляционных промышленных выбросов может не только вернуть в производство ценные продукты, но и предотвратить загрязнение атмосферного воздуха.

Проведенный анализ состава теряемых с вентиляционным воздухом растворителей в промышленности показывает, что ими чаще всего являются сероуглерод, ацетон, бензин, толуол, хлористый этил и т.д. Концентрация этих веществ в паровоздушной смеси (ПВС) может меняться в очень широких пределах. В зависимости от величины концентрации целевых компонентов в ПВС можно определить рентабельность применения адсорбционных установок для извлечения органических растворителей. В табл. 7.5 приведены минимальные концентрации, при которых обеспечивается окупаемость капитальных затрат и обслуживания установок рекуперации растворителей.

Таблица 7.5. Минимальные концентрации растворителей в ПВС,