Только лучшие рефераты рунета    
 
 

Партнеры:



 
 

Реферат "Методы очистки промышленных газовых выбросов"


 

 

Очищаемый газ проходит адсорбер со скоростью 0,05–0,3 м/с. После очистки адсорбер переключается на регенерацию. Адсорб­ционная установка, состоящая из нескольких реакторов, работает в целом непрерывно, так как одновременно одни реакторы нахо­дятся на стадии очистки, а другие — на стадиях регенерации, охлаждения и др. (рис. 6). Регенерацию проводят нагреванием, например выжиганием органических веществ, пропусканием остро­го или перегретого пара, воздуха, инертного газа (азота). Иногда адсорбент, потерявший активность (экранированный пылью, смо­лой), полностью заменяют.

Наиболее перспективны непрерывные циклические процессы адсорбционной очистки газов в реакторах с движущимся или взвешенным слоем адсорбента, которые характеризуются высоки­ми скоростями газового потока (на порядок выше, чем в перио­дических реакторах), высокой производительностью по газу и интенсивностью работы (см. рис. 7).

 

 

 


Общие достоинства адсорбционных методов очистки газов:

1)    глубокая очистка газов от токсичных примесей;

2)    сравнитель­ная легкость регенерации этих примесей с превращением их в товарный продукт или возвратом в производство; таким образом осуществляется принцип безотходной технологии.

Адсорбционный метод особенно рационален для удаления токсических примесей (органических соединений, паров ртути и др.), содержащихся в малых концентрациях, т. е. как завершающий этап санитарной очистки отходящих газов.

Недостатки большинства адсорбционных установок — перио­дичность процесса и связанная с этим малая интенсивность реак­торов, высокая стоимость периодической регенерации адсорбен­тов. Применение непрерывных способов очистки в движущемся и кипящем слое адсорбента частично устраняет эти недостатки, но требует высокопрочных промышленных сорбентов, разработка которых для большинства процессов еще не завершена.

Рис. 6. Схема адсорбционной газоочистной установки:

/ — фильтр;

2, 3 — адсорберы;

4 — конденсатор;

5 — сепаратор;

/ — очищаемый газ;

// — очищенный газ;

///—водяной пар;

IV — неконденсируе.уые пары;

V—сконденсированный адсорбтив в хранилище;

VI — водный конденсат

 

 

Каталитические методы очистки газов основаны на реакциях в присутствии твердых катализаторов, т. е. на зако­номерностях гетерогенного катализа (см. гл. 5). В результате каталитических реакций примеси, находящиеся в газе, превраща­ются в другие соединения, т. е. в отличие от рассмотренных мето­дов примеси не извлекаются из газа, а трансформируются в без­вредные соединения, присутствий: которых допустимо в выхлоп­ном газе, либо в соединения, легко удаляемые из газового пото­ка. Если образовавшиеся вещества подлежат удалению, то тре­буются дополнительные операции (например, извлечение жидки­ми или твердыми сорбентами).


Трудно провести границу между адсорбционными и каталити­ческими методами газоочистки, так как такие традиционные ад­сорбенты, как активированный уголь, цеолиты, служат активны­ми катализаторами для многих химических реакций. Очистку га­зов на адсорбентах–катализаторах называют адсорбционно-каталитической. Этот прием очистки выхлопных газов весьма перспек­тивен ввиду высокой эффективности очистки от примесей и воз­можности очищать большие объемы газов, содержащих малые доли примесей (например, 0,1—0,2 в объемных долях SO2). Но методы утилизации соединений, полученных при катализе, иные, чем в адсорбционных процессах.

 

 

Рис.7. Катионитовый фильтр:

1 – катионит;

2 – песок

 

 

 


Адсорбционно-каталитические методы применяют для очистки промышленных выбросов от диоксида серы, сероводорода и серо-органических соединений. Катализатором окисления диоксида серы в триоксид и сероводорода в серу служат модифицирован­ный добавками активированный уголь и другие углеродные сор­бенты. В присутствии паров воды на поверхности угля в резуль­тате окисления SO2 образуется серная кислота, концентрация ко­торой в адсорбенте составляет в зависимости от количества водяного пара при регенерации угля от 15 до 70%.

Схема каталитического окисления H2S во взвешенном слое высокопрочного активного угля приведена на рис. 8. Окисле­ние H2S происходит по реакции

H2S + 1/2 О2 = Н2О + S

Рис.8. Схема каталитической очистки газа от сероводорода во взвешенном слое активного угля:

1 – циклон-пылеуловитель;

2 – реактор со взвешенным слоем;

3 – бункер с питателем;

4 – сушильная камера;

5 – элеватор;

6 – реактор промывки катализатора (шнек);

7 – реактор экстракции серы (шнек-растворитель);

I – газ на очистку;

II – воздух с добавкой NH3;

III – раствор (NH4)2Sn на регенерацию;

IV –раствор (NH4)2S;

V –регенерированный уголь;

VI – свежий активный уголь;

VII – очищенный газ;

VIII – промывные воды

 

 


Активаторами этой каталитической реакции служат водяной пар и аммиак, добавляемый к очищаемому газу в количестве ~0,2г/м3. Активность катализатора снижается по мере заполнения его пор серой и когда масса S достигает 70—80% от массы угля, катали­затор регенерируют промывкой раствором (NH4)2S. Промывной раствор полисульфида аммония разлагают острым паром с полу­чением жидкой серы.


Представляет большой интерес очистка дымовых газов ТЭЦ или других отходящих газов, содержащих SO2 (концентрацией 1-2% SO2), во взвешенном слое высокопрочного активного угля с получением в качестве товарного продукта серной кислоты и серы.

Другим примером адсорбционно-каталитического метода мо­жет служить очистка газов от сероводорода окислением на актив­ном угле или на цеолитах во взвешенном слое адсорбента-ката­лизатора.

Широко распространен способ каталитического окисления ток­сичных органических соединений и оксида углерода в составе от­ходящих газов с применением активных катализаторов, не требу­ющих высокой температуры зажигания, например металлов груп­пы платины, нанесенных на носители.

В промышленности применяют также каталитическое восста­новление и гидрирование токсичных примесей в выхлопных газах. На селективных катализаторах гидрируют СО до CH4 и Н2О, оксиды азота — до N2 и Н2О etc. Применяют восстановление оксидов азота в элементарный азот на палладиевом или платино­вом катализаторах.

Каталитические методы получают все большее распростране­ние благодаря глубокой очистке газов от токсичных примесей (до 99,9%) при сравнительно невысоких температурах и обычном дав­лении, а также при весьма малых начальных концентрациях при­месей. Каталитические методы позволяют утилизировать реакци­онную теплоту, т.е. создавать энерготехнологические системы. Установки каталитической очистки просты в эксплуатации и ма­логабаритны.

Недостаток многих процессов каталитической очистки— обра­зование новых веществ, которые подлежат удалению из газа дру­гими методами (абсорбция, адсорбция), что усложняет установ­ку и снижает общий экономический эффект.

Термические методы обезвреживания газовых выбросов применимы при высокой концентрации горючих органических за­грязнителей или оксида углерода. Простейший метод— факельное сжигание — возможен, когда концентрация горючих загрязните­лей близка к нижнему пределу воспламенения. В этом случае примеси служат топливом, температура процесса 750—900 °С и теплоту горения примесей можно утилизировать.

Когда концентрация горючих примесей меньше нижнего пре­дела воспламенения, то необходимо подводить некоторое количе­ство теплоты извне. Чаще всего теплоту подводят добавкой горю­чего газа и его сжиганием в очищаемом газе. Горючие газы проходят систему утилизации теплоты и выбрасываются в атмо­сферу. Такие энерготехнологические схемы применяют при доста­точно высоком содержании горючих примесей, иначе возрастает расход добавляемого горючего газа.

Для полноценной очистки газовых выбросов целесообразны комбинированные методы, в которых применяется оптимальное для каждого конкретного случая сочетание грубой, средней и тон­кой очистки газов и паров. На первых стадиях, когда содержа­ние токсичной примеси велико, более подходят абсорбционные методы, а для доочистки — адсорбционные или каталитические.

Наиболее надежным и самым экономичным способом охраны биосферы от вредных газовых выбросов является переход к без­отходному производству, или к безотходным технологиям. Термин «безотходная технология»  впервые предложен академиком Н.Н. Семеновым. Под ним подразумевается создание оптимальных технологических систем с замкнутыми материальными и энергетическими потоками. Такое производство не должно иметь сточных вод, вредных выбросов в атмосферу и твердых отходов и не должно потреблять воду из природных водоемов.

Конечно же, понятие «безотходное производство» имеет несколько условный характер; это идеальная модель производства, так как в реальных условиях нельзя полностью ликвидировать отходы и избавиться от влияния производства на окружающую среду. Точнее следует называть такие системы малоотходными, дающими минимальные выбросы, при которых ущерб природным экосистемам будет минимален.

В настоящее время определилось несколько основных направлений охраны биосферы, которые в конечном счете ведут к созданию безотходных технологий:

1)    разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов и систем, работающих по замкнутому циклу, позволяющих исключить образование основного количества отходов;

2)    создание бессточных технологических систем и водооборотных циклов на базе наиболее эффективных методов очистки сточных вод;

3)    переработка отходов производства и потребления в качестве вторичного сырья;

4)    создание территориально-промышленных комплексов с замкнутой структурой материльных потоков сырья и отходов внутри комплекса.

Разработка и внедрение принципиально новых технологических процессов и систем, работающих по замкнутому циклу, позволяющих исключить образование основного количества отходов, является основным направлением технического прогресса.


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1.    Основы химической технологии: Учебник для студентов хим.-технол.спец. вузов / И.П. Мухленов, А.Е. Горштейн, Е.С. Тумаркина; Под ред. И.П. Мухленова. – 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. школа, 1991. – 463 с.: ил.

2.    Глинка Н.Л. Общая химия. Изд. 17-е, испр. — Л.: «Химия», 1975. – 728 с.: ил.

3.    Кузнецов В.В., Усть-Качкинцов В.Ф. Физическая и коллоидная химия. Учеб. пособие для вузов. — М.: Высш. школа, 1976. – 277 с.: ил.

4.    Хромов С.П., Петросянц М.А. Метеорология и климатология: Учебник, 4-е изд.: перераб. и доп. — М.: Изд-во МГУ, 1994. – 520 с.: ил.

 

Назад
В начало реферата


 
     
 

2021 © Copyright, Abcreferats.ru
E-mail: