Методы очистки газов: классификация, механические, химические, окислительные методы

Похожие темы:

Технологические процессы на производственных и перерабатывающих комбинатах сопровождаются выбросами загрязняющих веществ в атмосферу. Основными загрязнителями выступают нефтегазовая отрасль, металлургические, нефтехимические, энергетические предприятия. В связи с тем, что эти выбросы наносят существенный урон окружающей среде и способны причинить вред здоровью и жизни человека, власти разработали санитарно-гигиенические нормы. Эти законы обязывают всех производителей вредных газовых выбросов заниматься их очисткой и утилизацией загрязнителя. При этом методы очистки газов и их характеристики определяются особенностями отходящих газов, их составом и концентрацией.

Существует несколько групп пылеуловителей, в основе которых лежат физико-механические методы очистки газов. Очистка воздуха такими аппаратами осуществляется сухим или мокрым методом. Рассмотрим их более детально.

Сухие физические методы очистки газов основаны на использовании механических пылеуловителей. Пыльные включения в таких установках отделяются от газовоздушного потока за счет механического воздействия. В эту группировку входят следующие аппараты:
1. Циклоны, в которых вторичные частицы отделяются от потока под воздействием центробежной силы.
2. Инерционные установки, отделяющие загрязнитель при помощи сил инерции, возникающих при резкой смене направления движения газовоздушного потока.
3. Стружкоотсосы для удаления сухой неслипаемой пыли. Подходят для обслуживания станков.

Механические методы очистки газов могут использоваться, как единственный либо вспомогательный способ фильтрации загрязненного потока. Во втором случае аппараты будут просто снижать нагрузку на оборудование с более тонкой степенью воздухоочистки.

Методы очистки выбросов газов, основанные на применении установок мокрого типа, предполагают промывку запыленного газовоздушного потока либо удержание вторичных включений жидкостной пленкой. В первом случае газ промывается диспергированной жидкостью. В процессе очистки ее капли захватывают частицы загрязнителя, после чего масса отделяется от газовоздушного потока.

Мокрые механические методы выделения и очистки газов предусматривают использование следующих установок:

• форсуночных скрубберов, в которых очищающая жидкость подается в камеру с помощью насоса через форсунки;
• скрубберов Вентури, в которых жидкость разделяется на микрокапли под воздействием турбулентного потока;
• динамические установки, в камерах которых жидкость разбрызгивается с помощью механической энергии вращающего ротора.

Сущность метода очистки газов, основанного на фильтрации частиц через пористые перегородки, заключается в следующем: загрязненный поток подается на фильтрующий элемент, в результате чего частицы загрязнителя оседают на его поверхности. А очищенный газ продолжает свое движение. Фильтры могут быть выполнены из тканевого, волокнистого, зернистого или иного материала. В эту группировку входят рукавные и картриджные фильтры, которые способны очистить газ от вторичных включений на 99,9%.

Очистка газовоздушного потока при помощи электрофильтров также относится к физическим методам очистки. Такие аппараты демонстрируют высочайшую степень фильтрации частиц от 1 мкм. Очистка потока осуществляется за счет его прохождения через электрическое поле, в результате чего частицы загрязнителя получают заряд и ускорение. После прохождения силовых линий, заряженные частицы оседают на электродах.

Если газовоздушную смесь нужно избавить от вредных газов, то используются физико-химические либо химические способы фильтрации. Основные методы очистки отходящих газов, основанные на физико-химическом воздействии, заключаются в абсорбции, адсорбции, сжигании горючих загрязнителей, а также в их химической обработке.

Абсорбционные методы очистки отходящих газов основаны на прохождении загрязненного потока через жидкостную преграду, в результате чего частицы переходят в жидкую фазу абсорбента. Если при растворении вторичных включений в абсорбенте отсутствуют какие-либо химические реакции, не появляются новые химические вещества, речь идет о физической абсорбции. Когда загрязненный поток вступает в химическое взаимодействие с абсорбентом, очистка становится химической. Физико-механическая очистка газа происходит с участием поверхностных, распыливающих либо барботажных абсорберов.

Адсорбционные методы очистки газов основаны на диффузном процессе, который характеризуется появлением высокой концентрации загрязнителя на границе фаз. Этому способствует связывание вредных частиц на поверхности жидкого либо твердого соединения. Адсорбция также предусматривает физическую и химическую очистку. В последнем случае частицы адсорбента и адсорбата вступают в химическое взаимодействие, в результате чего фазы объединяются. Самыми востребованными адсорберами в производстве стали установки, очищающие газовоздушный поток при помощи активированного угля, минерального поглотителя (силикатгеля, целитов и прочее) и синтетических ионнообменных смол (ионитов).

Очистка газов поджиганием целесообразна, если частицы загрязнителя хорошо окисляются. Такие методы фильтрации используются на цехах растворителей и красок, в металлургии. Отходящие углеводороды в факельных установках окисляются до воды и углекислого газа. В результате сжигания очищаемой среды в атмосферу попадает газ, отвечающий требованиям экологического законодательства по содержанию несреагировавших углеводородов, азотных и серных оксидов и так далее.

Если загрязненный поток необходимо избавить от цианидов, сульфидов, меркаптанов, фенолов, крезолов, сероводорода, то применяются окислительные методы очистки газов. Реагентами могут выступать такие вещества, как хлор и его соединения, кислород, озон, пероксид водорода, перманганаты, хроматы и бихроматы. Основные методы очистки газов посредством окисления протекают за счет катализа сероводорода до простой серы либо меркаптанов до состояния дисульфидов.

Важнейшее место в технологической схеме окислительной газоочистки занимают скрубберы, орошаемые поглощающим раствором. Захваченные каплями жидкости частицы сероводорода из камеры выводятся в регенераторы, в которые подается сжатый воздух. Начинается процесс регенерации. В результате на поверхности раствора появляется серная пена, которая поднимается в верхнюю часть регенератора. Далее отделенная от раствора серная пена отправляется на последующую переработку. Такой способ очистки может быть реализован в сухих адсорберах, мокрых скрубберах и абсорберах.

Основные промышленные методы очистки отходящих газов посредством их окисления заключаются в использовании озона. Под его воздействием плохопахнущие частицы в результате окисления начинают разлагаться. Дезодорация газов может осуществляться посредством введения озона сразу в очищаемую среду или через предварительную промывку газа озонированной водой. После озонирования газ может пропускаться через слой активированного угля либо подаваться на катализатор.

В последнем случае в качестве катализаторов могут выступать оксиды меди, кобальта, железа и прочее. При этом температура очищаемой среды снижается до 60-80°С. Широкое распространение озоновая дезодорация получила при очистке отходящих газов, появившихся в процессе переработки сырья на мясо- и жировых комбинатах.

Каждый сепарационный и пылеулавливающий аппарат работает благодаря определенному физическому механизму. Гидромеханические методы очистки газов от пыли могут быть основаны на:

1. Осаждении вторичных включений в гравитационном поле. В данном случае загрязнитель отделяется от газовоздушного потока под воздействием силы тяжести. Данный процесс обеспечивается за счет создания определенного режима движения очищаемой среды. Для этого берется в расчет размер частиц, их плотность и прочие параметры. Такой метод фильтрации представлен в пылеосадительных камерах и жалюзийных решетках. Зачастую они используются, как предварительная ступень очистки.

2. Осаждении под воздействием сил инерции. Этот способ очистки основан на том, что аэрозольные частицы отделяются от очищаемого потока за счет разности плотностей и вытекающей разности сил инерции. Такой способ очистки реализован в различного рода скрубберах.

3. Отделении загрязнителя за счет центробежных сил. В данном случае частицы отлетают к стенкам аппарата воздухоочистки за счет того, что очищаемому потоку придается вращательное движение. Самыми востребованными установками газоочистки стали обычные и прямоточные циклоны, осадительные центрифуги. Они могут использоваться как основная или вспомогательная ступень очистки.

4. Удержании частиц на поверхности фильтровального материала. В данном случае очистка газа осуществляется за счет прохода загрязненного потока через узкие извилистые каналы и поры. Примером таких установок являются рукавные и картриджные фильтры.

5. Осаждении загрязнителя в электрическом поле. В процессе очистки загрязненный поток проходит через электрическое поле, за счет чего вторичные включения заряжаются. Далее они продолжают свое движение к электродам с противоположным зарядом. За счет разницы зарядов электроды притягивают к себе частицы загрязнителя. Такой принцип очистки используется в электрофильтрах.

6. Мокрой газоочистке. В таких аппаратах вторичные включения удерживаются на поверхности жидкостной преграды. Она может быть представлена обычной водой или специальным раствором. Данный метод очистки используется в различного типа скрубберах.

Основные факторы выбора методов очистки отходящих газов заключаются в их количестве и концентрации вредных частиц в очищаемом потоке, дисперсном составе загрязнителя. Также важны характеристики объекта пылетворения, его местоположение, а также нормы очистки. При изготовлении аппарата газоочистки наши инженеры замерят и учтут все необходимые параметры.