ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ Абсорбционный Адсорбционный Каталитический Схема насадочного скруббера 1 — корпус; 2 — решетка; 3 — насадка; 4 — брыз галка; 5 — направляющий конус. По способу образования этой поверхности абсорберы условно можно разделить на следующие группы: 1) поверхностные и пленочные (например, насадочные); 2) барбатажные (тарельчатые); 3) распылительные. Барбатажные абсорберы Распылительный абсорбер а — полый; б — с шаровой насадкой Схема абсорбционно-десорбционной установки непрерывного действия 1 — абсорбер (насадочная колонка); 2 — теплообменник; 3 — десорбер (ректификационная колонка); 4 — насос АДСОРБЦИОННЫЕ МЕТОДЫ Требования к адсорбентам • иметь большую адсорбционную способность поглощения компонентов при низких концентрациях их в газовых смесях ; • обладать высокой селективностью ; • иметь высокую механическую прочность ; • обладать способностью к регенерации ; • иметь низкую стоимость. Активированный уголь Силикагели Силикагели используют для осушки газов и поглощения паров полярных органических веществ (например, метанола). Промышленность выпускает кусковые и гра нулированные силикагели с зернами размером 0,2–7 мм, насыпной плотностью 400–900 кг/м3. Алюмогели Алюмогели (активный оксид алюминия) используются для осушки газов и поглощения полярных органических веществ из газовых смесей. Промышленность выпускает гранулированные алюмогели цилиндрической формы (диаметр гранул — 2,5–5,0 мм, высота — 3–7 мм, насыпная плотность — 500–700 кг/м3, средний радиус пор — 6*10–9– 10–8 м), также шарообразной формы (диаметр частиц — 3–4 мм, насыпная плотность — 600–900 кг/м3, средний ра диус пор — 3*10–9–4*10–9 м) Цеолиты Цеолиты — алюмосиликаты, содержащие оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Они подразделяются на природные и синтетические. Из природных цеолитов практически используются клиноптилонит, морденит, шабазит, эрионит. Используются синтетические цеолиты следующих марок: КА, NaA, CaA, CaX, NaX. Средний размер пор у них около 10–10 м. Синтетические цеолиты выпускаются в виде гранул шарообразной формы (диаметр 2–5 мм) и цилиндрической формы (диаметр 2–4 мм, длина 2–4 мм). Виды адсорберов периодического непрерывного действия Адсорберы с неподвижным слоем Представляют собой цилиндрические вертикальные или горизонтальные емкости, заполненные слоем адсорбента. В таких аппаратах адсорбцию проводят по стадиям: 1) адсорбция; 2) десорбция; 3) сушка адсорбента; 4) охлаждение адсорбента. Адсорбер с движущи мся слоем адсорбент а КАТАЛИТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ очистки газов основаны на гетерогенном катализе и служат для превращения при месей в безвредные или легко удаляемые из газа соединения. Достоинства: высокая степень очистки Недостатки: образование новых веществ, которые надо удалять из газа адсорбцией или абсорбцией Виды (1/1) • Пиролюзитный - окисление сернистого соединения SO2 кислородом в жидкой фазе с применением катализатора MnO2 (пиролюзита). • Озонокаталитический - является вариацией пиролюзитной фильтрации, но отличается тем, что окисление протекает в присутствии озоновоздушной газовой смеси. Этот метод также эффективен для удаления соединений серы. Виды (2/2) • жидкостно-контактный - основан на использовании суспензии карбоната кальция для поглощения сернистого ангидрида. В результате образуются безвредные сульфат кальция и двуокись углерода. ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ КИСЛЫХ КОМПОНЕНТОВ ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА 1. Адсорбция водой Основные преимущества водной очистки: - простота конструкции; - отсутствие теплообменников и кипятильников - отсутствие расхода тепла; - дешевизна растворителя; - отсутствие паров дорогого и токсичного растворителя, переходящего в газовую фазу. Основные недостатки: - низкая эффективность поглощения — максимально 8 кг CO2 на 100 кг воды; - значительный расход энергии на перекачку раствора; - недостаточная чистота выделяющегося CO2. 2. Поглощение растворами этаноламинов Схема установки очистки газа моноэтаноламином I — газ + СО2 на очистку; II — газ после очистки; 1 — абсорбер; 2 — водный холодильник; 3 — теплообменник; 4 — отпарная колонна; 5 — холодильник; 6 — сепаратор 3. Поглощение цеолитами Цеолиты являются эффективным поглотителем диоксида углерода из различных промышленных газов. При этом одновременно удаляются пары воды. Процесс проводят в адсорберах, заполненных цеолитами. Обычно используется синтетический цеолит марки CaA. Этот тип цеолита, наряду с высокими равновесными и кинетическими показателями, сохраняет свою стабильность при многоцикловой эксплуатации в слабо кислой среде ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ СЕРОВОДОРОДА 1. Процесс Селексол Диметиловый эфир полиэтиленгликоля (фирменное название селексол) H – [O – CH2 – CH2]n– OH; n = 3–7 Средняя молекулярная масса — 280 2. Процесс Сульфинол Диоксид тетрагидротиофена (CH2)4SO2(техническое название суль фолан) диизопропаноламин (ДИПА) Важным преимуществом процесса Сульфинола явля ется возможность очистки газа одновременно от H2S, CO2, COS, CS2 и тиолов. 3. Окислительные методы очистки а) Сиборд-процесс — содовый метод. Основан на абсорб ции H2S 2%ным раствором соды с последующим окисле нием воздухом: Степень извлечения — 95%. Это первый регенератив ный процесс, нашедший практическое применение. Примерно 5% поглощенного H2S окисляется в тиосульфат натрия: 2NaHS + 2O2 = Na2S2O3 + H2O б) Мышьяково-содовый метод в) Щелочно-гидрохинонный метод г) Железо-содовый метод ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ДИОКСИДА СЕРЫ - методы нейтрализации; - каталитические методы окисления диоксида серы; - адсорбционные методы. 1. Методы нейтрализации диоксида серы а) Известковый метод Преимущества метода: небольшие капитальные затраты, простота, надежность, возможность использования технологического оборудования из некислотоупорных материалов, относительно небольшая площадь, занимаемая установкой. Недостаток — образование шлама, содержащего сульфит и сульфат кальция, которые плохо растворимы в воде и вместе с непрореагировавшими известняком и уловлен ной пылью сбрасываются в отвал. Степень очистки газа этим методом достигает 98%. б) Содовый метод в) Аммиачные методы г) Аммиачно-сернокислый метод - заключается в обработке бисульфита аммония серной кислотой. Выделяющийся SO2 направляют на производство серной кислоты, часть которой используют в этом процессе для разложения бисульфита аммония
