1.6.1 Способи очищення газів

Всі промислові гази – як відхідні, так і технологічні – передаються газоходами чи трубопроводами, які можуть постачатися з відповідними газоочисними пристроями. Природно, вибір придатного методу очищення залежить від природи вловлюваного матеріалу. Якщо вловлювана речовина газоподібна, можливі два альтернативних варіанти: адсорбція чи абсорбція домішок з газової суміші або подальші хімічні перетворення компонентів суміші.

Абсорбція газів широко застосовується в тих випадках, коли очищенню підлягають великі газові потоки, наприклад, пари HCl , аміак, SO₂ і СO₂.

Адсорбція газів на твердих сорбентах більш застосовується для поглинання невеликої кількості газів, наприклад, пари води – силікагелем, СО₂ – вапном, пари органічних сполук – активованим вугіллям.

Під хімічними перетвореннями газів з метою очищення мають на увазі спалювання чи каталітичний процес, зокрема каталітичне окислення органічних сполук. Проте до цього методу можна віднести і збільшення тривалості процесу для закінчення реакції замість того, щоб „заморозити” газову суміш перед безпосереднім викидом її в атмосферу.

Отже, технологія видалення газових забруднень з газового потоку основана на хімічних реакціях чи на процесах адсорбції, чи абсорбції. В переважній більшості одночасно застосовують один із методів, тому для конструктивного розроблення газоочисних установок можуть застосовува­тися типові заходи хімічного машинобудування.

Видалення твердих частинок малого діаметра і краплин рідини зна­чно складніше і сувора фізична класифікація методів не є можливою, тому що в дію можуть вступати, а часто і вступають різні комбіновані методи. До основних фізичних операцій, що використовуються для цієї мети, від­носяться гравітаційне осадження, центрифугування, інерційний чи прямий захват, броунівська або вихрова дифузія, осадження (термічне, електроста­тичне чи магнітне), броунівська чи акустична агломерація і турбулентне розділення.

В більшості пиловловлювальних пристроїв звичайно декілька згада­них вище процесів одночасно беруть участь в очищенні газового потоку, хоча частіше всього тільки один з них є основним при осадженні частинок певного типу. Так, процес фільтрування заснований на інерційному і прямому захваті та броунівській дифузії. Проте броунівська дифузія відіграє домінуючу роль у видаленні частинок субмікронних розмірів, тоді як інерція і прямий захват є основними механізмами вловлювання частинок мікронного розміру.

В цьому процесі важливу роль відіграють також електростатичні сили, тому що заряджені частинки можуть індукувати заряд на незарядженому, фільтрувальному середовищі.

Перш ніж рекомендувати той чи інший метод і відповідно сконст­руювати газоочисне обладнання, необхідно встановити, які речовини не­обхідно видалити з газового потоку, об’єм потоку і його параметри. Таким чином, необхідно провести аналіз газового потоку і його компонентів. До найнеобхіднішої інформації відносяться швидкість газового потоку, тем­пература і склад газів, природа компонентів, які вилучаються, а також не­обхідний ступінь очищення.

В табл. 1.4 наведені розміри вловлюваних частинок апаратів пило­очищення та інших показників, які необхідно враховувати при виборі апа­ратів пилоочищення.

Наведені дані служать тільки попередньою інформацією при виборі способу і апаратів пилогазоочищення. Наприклад, при виборі варіанта фі­льтраційного очищення необхідно враховувати агресивність пилогазового потоку, а при електричному очищенні – питомий електричний опір аерозо­льних частинок в газовому потоці та інші фізико-хімічні властивості дис­персної фази.

Таблиця 1.4 – Показники для вибору апаратів пиловловлювання

Пиловло-влювачі	Максима-льний вміст пилу в газі, кг/м3	Розміри уловлюваль-них частинок, мкм	Ступінь очи-щення, %	Гідра-влічний опір, кПа	Максималь-на температу-ра на вході в апарат, °С
Пилооса-джувальні камери	-	100	30-40	-	Не лімітується
Жалюзійні пиловло-влювачі	0,02	25	60	500	400-500
Циклони	0,40	10	70-95	400-700	400
Батарейні циклони	0,10	10	85-90	500-800	400
Рукавні фільтри	0,02	1	98-99	500-2500	100-250
Від-центрові скрубери	0,05	2	85-95	400-800	Не лімітується
Пінні апарати	0,03	2	95-99	300-900	Не лімітується
Скрубери з рухомою насадкою	0,02	1	96-99	300-1000	Не лімітується
Електро-фільтри	0,01-0,05	0,005	99 і менше	100-200	425

Подібний метод аналізу фізико-хімічних параметрів газів застосову­ють при виборі способів очищення від газових домішок. Якщо, наприклад, для вибору мокрого способу очищення достатньо мати дані про витрати газу, то для вирішення питання про застосування методу абсорбції необ­хідно знати склад і вміст газових домішок, які видаляються. Критерієм підбору абсорбенту є розчинність в ньому відповідного газу.

Деколи можливо, а в ряді виключно складних проблем і економічно необхідно, в принципі відмовитися від очищення газів або шляхом зміни самого технологічного процесу, або перемістити виробництво на придат­ний майданчик, або ж просто підвищити викидну трубу.

Якщо газоочисна установка призначена для нового технологічного процесу, то необхідно отримати і оцінити інформацію про швидкість газо­вого потоку, температуру і склад газу. При цьому інформацію про природу речовин, які вилучаються, отримують з літературних джерел або на основі аналогічного підприємства, або ж з даних лабораторних досліджень.

Після аналізу проблеми стає можливим провесни розрахунки, відне­сені до видалення газоподібних компонентів або частинок. З допомогою розрахунків можна отримати висновки про можливі механізми очищення, а також про розміри і складність необхідного обладнання. Таке економічне оцінювання методів очищення газів дозволить вибрати найпридатніший з них і покаже його вартість.