2.3.Захист атмосферного повітря від промислових викидів паро- і газоподібних шкідливих речовин

А парати для уловлювання пари і газів. Абсорбери. Метод абсорбції - очищення газових викидів від газів і пари, грунтована на поглинанні останніх рідиною. Вирішальною умовою для застосування методу абсорбції є розчинність пари або газів в абсорбенті. Простим абсорбентом є вода, яка застосовується для видалення з технологічних викидів таких газів, як аміак, хлористий і фтористий водень, двоокис сірки. В якості абсорбентів, залежно від уловлюваного газу, застосовують солі натрію, калію, заліза, ароматичні аміни, аміачні розчини, луги, в'язкі олії і інші речовини.

Для високоефективного протікання процесу абсорбції застосовують різні абсорбери: насадні вежі, форсунки, барботажно-пінні і інші скрубери. Конструкція простої насадної вежі приведена на рис. 7. Забруднений газ входить в нижню частину вежі, а очищений покидає її через верхню, куди за допомогою одного або декількох розбризкувачів вводять чистий абсорбент, а з нижчої відбирають оброблений розчин.

Хімічно інертні насадки, що заповнюють внутрішню порожнину колонки, призначені для збільшення поверхні рідини, що розтікається по ній у вигляді плівки. В якості насадок використовують тіла різної геометричної форми, виконані з кераміки, фарфору, пластмаси, металу.

Рис. 2.25. Фото і конструкція насадної вежі

Відпрацьований розчин, що покидає абсорбер, зазвичай піддають регенерації, десорбуючи забруднюючу речовину, повертають в процес або виводять в якості відходу.

Хемосорбери. Метод хемосорбції заснований на поглинанні газів і пари твердими або рідкими поглиначами з утворенням малолетючих або малорозчинних хімічних сполук. Прикладом хемосорбції може служити очищення газоповітряної суміші від сірководню із застосуванням миш'яково-лужного розчину. При цьому сірководень зв'язується оксисульфомиш’яковою сіллю, що знаходиться у водному розчині :

Na₄As₂O₂ + H₂S = Na₄As₂S₆O+ H₂O. (2)

Проводячи регенерацію розчину, отримують в якості побічного продукту сірку:

2Na₄As₂S₆O + О₆ = 2Na₄As₂S₅O₂ + S₂. (3)

Для реалізації процесу хемосорбції використовують ті ж апарати, що і при абсорбції, - насадні вежі, різні типи скруберів.

Адсорбери. Метод адсорбції заснований на здатності деяких тонкодисперсних тіл селективно витягати і концентрувати на своїй поверхні окремі компоненти газової суміші. Адсорбція підрозділяється на фізичну адсорбцію і хемосорбцію. При фізичній адсорбції молекули газу прилипають до поверхні твердого тіла під дією міжмолекулярних сил тяжіння, а при хемосорбції відбувається хімічна взаємодія між адсорбентом і адсорбуючою речовиною. Адсорбери застосовують для очищення повітря від пари розчинників, ефіру, ацетону, різних вуглеводнів, сірчистого ангідриду, парів ртуті і так далі. В якості адсорбентів, залежно від виду витягуваного газу, застосовують активоване вугілля, авізований глинозем, силікагель, синтетичні цеоліти і інші речовини.

Конструктивно адсорбери виконуються у вигляді місткостей, заповнених пористим адсорбентом, через який фільтрується потік газу, що очищається. Як приклад можна привести патрони з адсорбентом, вживані в фільтруючих респіраторах, та протигазах.

Термічні нейтралізатори. Термічна нейтралізація заснована на здатності горючих газів і пари, що входять до складу вентиляційних або технологічних викидів, згорати з утворенням менш токсичних речовин.

Розрізняють три схеми нейтралізації :

– пряме спалювання;

– термічне окислення;

– каталітичне допалювання.

Пряме спалювання використовують в тих випадках, коли гази, що очищаються, мають значну енергію, достатню для підтримки горіння.

Прикладом такого процесу є факельне спалювання горючих відходів. Так нейтралізують ціаністий водень у вертикально спрямованих факелах на нафтохімічних заводах.

Термічне окислення знаходить застосування в тих випадках, коли гази, що очищаються, мають високу температуру, але не містять досить кисню, або коли концентрація горючих речовин незначна і недостатня для підтримки полум'я. У першому випадку процес термічного окислення проводять в камері з поданням свіжого повітря (допалювання СО, С_nН_m), а в другому - при поданні додатково природного газу.

Каталітичне допалювання використовують для перетворення токсичних компонентів, що містяться в відходящих газах, в нетоксичні або менш токсичні шляхом їх контакту з каталізаторами. На практиці в якості каталізаторів використовують платину, паладій, оксиди міді, марганцю, інші благородні метали і їх з'єднання. Цим методом знешкоджують оксиди вуглецю, летючі вуглеводні, розчинники, відпрацьовані гази. Як приклад розглянемо реакцію окислення толуолу, що міститься в газоповітряних викидах цехів фарбування. Реакція протікає у присутності марганцевої руди при температурі t = 250-350°С:

С₇Н₈ + 9О₂ = 7 СО₂ + 4 Н₂О. (4)

Каталітичні методи очищення застосовують і для нейтралізації вихлопних газів автомобілів.

Апарати багатоступінчастого очищення. Одноступінчаті системи не завжди забезпечують високоефективне очищення викидів. Для підвищення ефективності гази, що очищаються, послідовно пропускають через декілька автономних апаратів очищення або через один агрегат, що включає декілька ступенів очищення. Багатоступінчасте очищення застосовують також і у тому випадку, коли потрібне очищення повітря одночасно від газів і твердих домішок, від твердих домішок і краплинної рідини, від декількох газів.

Застосування конкретних методів і відповідних апаратів залежить від виду забруднюючих речовин і від заданої міри очищення повітря.

Процес очищення від шкідливих домішок із застосуванням будь-якого способу очищення характеризується рядом параметрів, основними з яких є ефективність очищення

η = (Свх - Свих)/ Свх (5)

де Свх і Свих - масові концентрації домішок в газі до і після очищення.

Якщо очищення ведеться в системі послідовно сполучених апаратів, то їх загальна ефективність очищення визначається по формулі

η = 1 – (1 – η₁) (1 – η₂) … (1 – η_n), (6)

де, η₁, η₂, ., η_n - ефективність очищення 1-го, 2-го, ..., n- го апаратів.