6.2 Обезвреживание и утилизация газообразных отходов

Обезвреживание газообразных отходов производится термическими способами при температурах 800-1000°С, каталитическими способами при температурах 200-400°С и некоторыми другими способами.

6.2.1 Термический способ обезвреживания газообразных отходов

Этот способ требует больших затрат первичного топлива, особенно при очистке газов с небольшим содержанием органических примесей (ме­нее 5 г/м³). При этом способе первичное топливо сжигается в печи с неко­торым избытком воздуха, а в образовавшиеся продукты сгорания вводится обезвреживаемый газ, примеси которого сгорают. Суммарный газовый по­ток выводится из печи и может направляться на утилизацию тепла. Таким способом обезвреживают, например, отходящие газы производства нефтя­ных окисленных битумов, имеющие примерно следующий состав:

(% об.): N₂-8O; O₂-2; (CO+CO₂+H₂S)-3; H₂O-13; C_nH_m-2.

Рис.4. Схема печи обезвреживания Обозначения: 1. Камера сгорания первичного топлива; 2. Камера смешения дымовых и обезвреживаемых газов; 3. Камера дожига газов;

4. Кольцевой пережим.

6.2.2 Каталитический способ обезвреживания газообразных отходов.

Этот способ можно осуществлять без затрат первичного топлива, если содержание органических примесей в газе составляет не менее 5-10 г/м³. Необходим лишь первоначальный подогрев газа до температуры~350°С, а далее процесс будет идти автотермически за счет тепла, выделяющегося при окислении примесей. Таким способом обезвреживают, например, от­ходящие газы производства изопропена, содержащие в своем составе N₂, О₂, СО₂ и примерно 4,5% об. суммы C₁-C₅ углеводородов ( при этом угле­водородные примеси превращаются в воду и диоксид углерода). Обезвре­живание при температуре 250-350°С проводят в присутствии алюмоплатинового катализатора, 1,5-2,0 кратном избытке воздуха и объемной скоро­сти около 50000 ч^-1 .

Обезвреживание газов на неподвижном катализаторе можно вести при двух режимах работы: стационарном и нестационарном.

При работе в стационарном режиме на долю катализатора прихо­дится примерно 5% объема реакторного узла, а остальной объем занимает система рекуперации тепла. При этом слой катализатора со стороны входа газа постоянно недогрет, а со стороны выхода-перегрет.

При работе в нестационарном режиме система утилизации тепла от­сутствует, а ее роль выполняет слой катализатора. Через определенные промежутки времени направление потока газа через реактор меняется и, таким образом, удается перерабатывать газ с низкой входной температу­рой, за счет использования тепла прогретого слоя катализатора, и практи­чески исключить расход первичного топлива. Только в начале работы ре­актора используют пусковой подогреватель.

Обозначения:

1-реактор,

2- слой катализатора,

"А" и "Б" -направления потоков газа

Рис. 5. Схема работы реактора обезвреживания газов

(I - в стационарном режиме, II - в нестационарном режиме)

6.2.3 Другие способы обезвреживания отходящих газов

К ним можно отнести, например, следующие:

1. Способы обезвреживания газов от примесей оксидов азота катали­тическим восстановлением их до молекулярного азота действием:

а)природным газом при температуре выше 500°С по реакциям:

CH₄ + 2NO₂ → CO₂ + N₂ + 2H₂O;

CH₄ + 4NO → CO₂ + 2N₂ + 2H₂O.

б) аммиаком при температуре менее 500°С по реакциям:

4H₂ + 2NO₂ → 4H₂O + N₂;

2H₂ + 2NO → 2H₂O + N₂.

2. Способы обезвреживания отходящих газов от сероводорода путем перевода его в элементарную серу каталитическим восстановлением при температуре 250°С по реакции:

2H₂S + O₂ → 2H₂O + S.

3. Способы обезвреживания отходящих газов от оксидов серы и угле­ рода путем перевода их в нетоксичные соединения действием оксида кальция по реакциям (известковый метод):

СО₂ + СаО → СаСО₃;

SO₂ + CaO → CaSO₃.

Предварительно оксид углерода необходимо окислить в диоксид:

2СО + О₂ → 2СО₂.

Лекция 7 (6.3.)

Обезвреживание и утилизация жидких отходов