Навігація
Головна
Проблеми очищення та утилізації відходів електронної промисловостіТехнологія абсорбційної очищення газівОсновні технологічні схеми очищення водиСпорудження для біологічного очищення стічних водОЧИЩЕННЯ ПОВІТРЯ ВІД аерозольних ДОМІШОК
Коагулирование домішок водиХемосорбція газових домішокАдсорбція газових домішокМассоперенос при адсорбції домішокТермоокислению домішок стічних вод
 
Головна arrow Екологія arrow Теоретичні основи захисту навколишнього середовища
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Технологія адсорбційної очищення газів

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Найбільш широке застосування методи адсорбції знаходять в тих випадках, коли необхідно знизити вміст забруднюючих речовин до дуже низьких, слідових значень (від мільярдних часток до декількох мільйонних часток). Багато забруднювачі з сильним запахом виявляються вже при утриманнях порядку 100 млрд -1; для повного видалення запаху концентрація забруднюючої речовини повинна бути знижена до більш низьких значень, чого неможливо досягти, застосовуючи більшість інших методів обробки. Подібні задачі виникають в харчовій промисловості (видалення запахів при консервуванні, випалюванні кави, переробці риби, витоплюванні сала, ферментації, смаженні і випічці), у хімічній та переробної промисловості (зокрема, у виробництві клею і при переробці природних матеріалів, таких як кров і залози, для дублення у виробництві паперу), а також при здійсненні інших процесів, наприклад у ливарному виробництві, при нанесенні лакофарбових та інших покриттів і в лабораторіях, де проводяться експерименти на тваринах.

Адсорбція менш ефективна при необхідності видалення великих концентрацій забруднюючих речовин, оскільки при цьому необхідна велика адсорбційна ємність або велику кількість адсорбенту. У тих випадках, коли концентрації забруднень невеликі і обробці піддається велика кількість повітря, адсорбція може виявитися дуже ефективною для видалення летких вуглеводнів і органічних розчинників. Найбільш доцільно використовувати цей метод для видалення парів отруйних речовин і передбачуваних канцерогенів у тих випадках, коли вміст домішок повинен бути знижений до декількох мільйонних часток або нижче.

Широке застосування знаходить адсорбція для видалення парів розчинника з відпрацьованого повітря при фарбуванні автомобілів, органічних смол і парів розчинника в системі вентиляції підприємств з виробництва скловолокна і склотканини, а також парів ефіру, ацетону та інших розчинників у виробництві нітроцелюлози та бездимного пороху. Адсорбенти використовують для очищення вихлопних газів автомобілів і видалення отруйних компонентів, наприклад H 2 S з газових потоків, що викидаються в атмосферу через лабораторні витяжні шафи. Адсорбція застосовується і для видалення радіоактивних газів при експлуатації ядерних реакторів, зокрема радону і радіоактивного йоду.

Адсорбція знаходить застосування і в тих випадках, коли необхідно більш дли менш виборче видалення певних газоподібні компонентів із суміші. Крім використання для осушення газів, імпрегновану адсорбенти мають і інші області застосування, пов'язані з їх селективністю, наприклад для видалення етилену з відхідних газів. Молекулярні сита використовувалися для видалення парів ртуті на підприємствах з виробництва хлору і луги, де застосовуються електролізери з ртутним електродом. Проведено експерименти з видалення SO 2 на молекулярних ситах. Адсорбцією видаляють неорганічні забруднення з топкових газів.

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

У деяких випадках, зокрема при обробці горючих газів, для руйнування токсичних органічних речовин може бути використане дожигание, однак застосування цього методу ускладнене тим, що концентрації органічних домішок, розподілених у великому обсязі повітря, дуже низькі. Для того щоб нагріти такі великі кількості повітря до температур, при яких проводиться дожигание, витрачається дуже велика кількість енергії, навіть при використанні спеціальної апаратури, що забезпечує посилений теплообмін в газовій фазі. Економічність процесу допалювання може бути значно підвищена завдяки адсорбционному концентруванню забруднень перед дожиганием. Найбільший економічний ефект досягається в тих випадках, коли об'ємна концентрація забруднювачів становить 20 ... 100 млн -1, хоча метод залишається ефективним і при концентраціях до 300 млн -1. Оброблювані гази пропускають через шар адсорбенту звичайним чином, а насичений адсорбент продувають повітрям, який потім надходить на допалювання. Такий метод дозволяє підвищити концентрацію забруднювача в 40 разів. Адсорбційне концентрування виявилося доцільним при об'ємних концентраціях забруднювача до 300 млн -1, причому ефективність адсорбційної обробки різко зростає зі збільшенням обсягу оброблюваного газу.

Адсорбція парів органічних розчинників. Викиди парів розчинників відбуваються при їх зберіганні і при використанні в технологічних процесах. Для їх рекуперації використовують дрібнопористі адсорбенти: активоване вугілля, силікагелі, алюмогели, цеоліти, пористі скла. Найбільш кращі для вирішення цього завдання активовані вугілля, оскільки ці гідрофобні адсорбенти добре сорбують пари органічних розчинників при відносній вологості очищаються парогазових сумішей до 50%. Рентабельність рекупераційних установок залежить від концентрації парів летких розчинників: найменша концентрація для бу-тілацетата дорівнює 1,5; толуолу - 2; ацетону - 3; бензолу - 2; бензину - 2; сірковуглецю - 6 г / м 3.

data-override-format="true" data-page-url = "http://stud.com.ua">

Поглинання парів летких розчинників виробляється в рекупераційних установках зі стаціонарним шаром адсорбенту, що розміщуються у вертикальних, горизонтальних або кільцевих адсорберах. Адсорбери вертикального типу використовують при невеликих потоках очищаються парогазових сумішей, горизонтальні і кільцеві апарати - для обробки сумішей при високих швидкостях потоку. Рекупераціонние установки періодичної дії працюють за чотири-, три- двофазному циклам. Чотирьохфазна цикл включає послідовно фази адсорбції, десорбції, сушіння й охолодження. У трифазному циклі виключається одна з фаз - сушіння або охолодження. Двофазний цикл включає дві операції: адсорбцію і десорбцію, при цьому процес адсорбції суміщають з сушінням і охолодженням поглинача. Для безперервності рекупераціонного процесу установка уловлювання парів летких розчинників повинна включати як мінімум два адсорбера періодичної дії.

Останнім часом великий розвиток отримали безперервно-діючі установки з рухомим щільним або псевдозрідженим шаром адсорбенту, до переваг яких відносяться високі швидкості оброблюваних потоків, компактність устаткування, висока ступінь використання адсорбентів, низькі енерговитрати, можливість автоматизації процесу. Удосконалюються також вуглецеві матеріали - поглиначі у вигляді вуглецевих волокон, що забезпечують високу ступінь (більше 99%) рекуперації розчинників, знижену пожежо- і вибухонебезпечність, зниження втрат розчинників через термічного розкладання. Для більш глибокого очищення парогазових потоків від парів летких розчинників використовують комбіновані методи, що поєднують різні процеси очищення. Наприклад, при рекуперації суміші фенолу і етанолу з відхідних газів для уловлювання парів фенолу використовують абсорбційний метод, а для уловлювання парів етанолу - адсорбційний.

Очищення газів від оксидів азоту. Як абсорбційні, так і адсорбційні прийоми поглинання слабоокіслітельних нітрозних газів малоефективні внаслідок значної інертності NO.

У промисловій практиці очищення газів, що відходять від оксидів азоту при використанні адсорбентів-поглиначів обмежена. Хемосорбціонних очистка газів від оксидів азоту застосовна на основі використання твердих речовин, здатних вступати в хімічну взаємодію з NO x.

З метою уловлювання NO x з відхідних газів розроблений метод адсорбції оксидів азоту торфощелочному сорбентами в апаратах киплячого шару. Ступінь очищення, що містять 0,1 ... 2% ΝΟ x при часу контакту фаз 1,6 ... 3 с, досягає 96 ... 99%.

Ще більший ефект досягається при використанні торфу, обробленого аміаком. Недолік цього методу - можливість самозаймання торфу.

Для денітрифікації відхідних газів можна використовувати буре вугілля, фосфатна сировина, лігнін. Тверді відходи (продукти газоочистки) не підлягають регенерації і можуть використовуватися як органомінеральні добрива і промислові реагенти. В якості інших доступних і дешевих поглиначів NOx можуть використовуватися вапно, вапняк, сланцева зола. Відпрацьовані хемосорбентом можна використовувати для нейтралізації кислих стоків і в якості азотосодержащих добрив.

Очищення газів від діоксиду сірки. Для очищення димових газів від діоксиду сірки використовують тверді хемосорбентом шляхом їх введення в пилоподібному стані в топки або газоходи теплоенергетичних агрегатів. В якості хемосорбентов можуть бути використані вапняк, доломіт або вапно.

Для збільшення активності хемосорбентов вводять спеціальні добавки у вигляді неорганічних солей, оксихлорида міді, оксиду магнію. До сухих способів відноситься поглинання діоксиду сірки вуглецевими поглиначами (активні вугілля та напівкокс) при температурі 110 ... 150 ° С. Ефективність углеадсорбціонной очищення досягає 90 ... 95%. Для регенерації насичених поглиначів можуть бути використані термічний (до 400 ... 450 ° С) і екстракційний (підігрітою водою) способи.

Розроблено процес для адсорбції SO 2 з відхідних газів, в якому відбувається адсорбція і каталітичне окислення SO 2 в рухомому шарі активованого вугілля, а також процес з використанням лужного оксиду алюмінію, гранули якого містять 56% А1 2 O 3 і 37% Na 2 O.

Очищення від хлору і хлориду водню. Газоподібний хлор добре поглинається твердими органічними сполуками, такими як лігнін, лигносульфонат кальцію, що представляють собою відходи процесів хімічної переробки деревини та рослинної сировини. Як тверді поглиначів хлориду водню з відхідних газів можуть бути використані хлороксид заліза, хлорид закисной міді, сульфати і фосфати міді, свинцю, кадмію, а також цеоліти. Ці поглиначі використовують для обробки нізкоконцентрірованной по НСI газів (до 1% об.) В широкому інтервалі температур. Для видалення НСI з відхідних газів можливо використовувати порошок негашеного вапна. Контакт її з газами здійснюють в реакторі киплячого шару або безпосередньо в газоході. Відокремлений від газу поглинач після регенерації можна повернути в процес.

Очищення газів від сірководню. Глибоку очищення газів від H 2 S забезпечують адсорбційні методи з використанням гідроксиду заліза, активованого вугілля, цеолітів та інших поглиначів.

Ефективним поглиначем H 2 S є активоване вугілля. Висока екзотермічність процесів окислення H 2 S в адсорбенті призводить до інтенсивного розігріву шару поглинача і до ризику загоряння вугілля. У зв'язку з цим очистку газів активними вугіллям від H 2 S проводять при концентрації забруднювача до 5 г / м 3. Сероемкость використовуваних для очищення газів від H 2 S активних вугілля становить 200 ... 520 кг / м 3. При висоті шару вугілля більше 1 м досягається ступінь насичення поглинача перевершує 90%.

Регенерацію насичених вугіль проводять розчином сульфіду амонію (NH 4) 2 S.

Екстрагований вугілля звільняють від сульфідної сірки промиванням його водою, отпаривают для видалення амонійних солей і сушать.

Ефективним засобом очищення газів від H 2 S є синтетичні цеоліти при обробці газів з вмістом сірки ≤ 2%. Концентрація сірки в очищаються ними газах може бути знижена до 1 мг / м 3 і нижче.

У практиці очищення від H 2 S технологічних газів знаходять застосування поглиначі, одержувані на основі оксиду цинку, оксидів цинку і міді.

Процеси очищення з використанням цих хемосорбентов вимагають попереднього нагрівання оброблюваних газів. Відпрацьовані поглиначі зазвичай не регенерують у зв'язку зі складністю процесу десорбції.

Десорбція поглинених домішок

Процеси фізичної сорбції з використанням рідких і твердих поглиначів носять циклічний характер, оскільки необхідна періодична регенерація поглиначів, насичених цільовими компонентами.

Процес вилучення сорбованого речовини з сорбенту називається десорбцією. Звільнений від поглиненої речовини сорбент може бути використаний вдруге. Процес десорбції ведуть, використовуючи підвищення температури, витіснення адсорбата краще сорбується речовиною, зниження тиску або комбінацію цих прийомів.

Десорбція рідких поглиначів обумовлена більш високим парціальним тиском газу над розчином, ніж в навколишньому повітрі. Рівноважний парціальний тиск видаляється газу можна знайти за законом Генрі. Кількість речовини М, який перейшов з рідкої фази в газову, визначають по рівнянню массопередачи:

(7.78)

де К у - коефіцієнт масопередачі, рівний у цьому випадку коефіцієнту массоотдачи в газовій фазі β; S - поверхня контакту фаз; ΔС ср - середня рушійна сила процесу десорбції.

Ступінь видалення летких речовин з рідких поглиначів збільшується із зростанням температури газорідинної суміші, коефіцієнта массоотдачи і поверхні контакту фаз. Десорбіруемое з поглинача речовина направляють на адсорбцію або на каталітичного спалювання.

При регенерації твердих адсорбентів шляхом термічної десорбції насичений адсорбент нагрівають шляхом прямого контакту з потоком водяної пари, гарячого повітря або інертного газу, або нагрівають через стінку з подачею отдувочного інертного газу. Інтервал температур 100 ... 200 ° С забезпечує десорбцію цільових компонентів, поглинених активними вугіллям, силикагелями і алюмогель. Для десорбції домішок, поглинених цеолітами, достатні температури від 200 до 400 ° С.

Витіснювальному десорбція (холодна десорбція) заснована на сорбіруємості цільового компонента і речовини, що використовується в якості витискувача (десорбента). Для десорбції органічних речовин можна використовувати діоксид вуглецю, аміак, воду, деякі органічні речовини.

Десорбція зниженням тиску може бути реалізована редукуванням тиску в системі після насичення поглинача під надлишковим тиском або створенням в системі розрідження при проведенні стадії сорбції під нормальним тиском.

Час десорбції цільових компонентів або час регенерації адсорбенту

(7.79)

де k д - константа швидкості десорбції; ε n - порозность шару (ε n = = 1 - р н / р до); ρ до - уявна густина адсорбенту; р н - насипна щільність шару гранул адсорбенту; α 0 і α - відповідно початкова і поточна величина адсорбції.

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Cхожі теми

Проблеми очищення та утилізації відходів електронної промисловості
Технологія абсорбційної очищення газів
Основні технологічні схеми очищення води
Спорудження для біологічного очищення стічних вод
ОЧИЩЕННЯ ПОВІТРЯ ВІД аерозольних ДОМІШОК
Коагулирование домішок води
Хемосорбція газових домішок
Адсорбція газових домішок
Массоперенос при адсорбції домішок
Термоокислению домішок стічних вод
 
Дисципліни
Аудит та Бухоблік
Банківська справа
БЖД
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Пошук