Очистка газов от nOx гомогенным методом.

Гомогенные методы свидетельствуют о том, что процесс очистки происходит в 1 фазе.

Процессc поглощения SO₂ мокрым известняковым методом – гетерогенный метод, полусухой-геторогенный в газовой фазе и гомогенной в жидкой фазе.

Процесс поглощения NO_x является гомогенным для присадок NН₃ или карбомида. Карбомид применяется для очистки дымовых газов, как и аммиак, как вторичный метод. Первичными мероприятиями, являются методы технологические, изменения процесса горения.

Вторичные методы применяются чтобы повысить эффективность подавления выбросов, она может быть повышена за счет гетерогенного процесса – каталитического метода. Однако каталитические методы является достаточно дорогими, также сопряжены с необходимостью повышения температуры перед катализаторами и дополнительными затратами энергоресурсов.

На многих химических установках, установках реформинга, установках высокотемпературной конверсии метана применение каталитических методов требует существенных затрат и не вписывается в существующие технологические методы.

Гомогенные методы по сравнению с СКВ обладают преимуществами: отсутствует необходимость установки дополнительного оборудования для осуществления процесса восстановления NO_x.

Если рассматривать котлоагрегат, который представляет собой экранированную поверхность топочной камеры, в которую вдувается топливо и естественный окислитель (воздух), воздушный подогрев. В топочных камерах при температуре 1500⁰С происходит генерация тепловых оксидов N, самая высокая концентрация в ядре факела.

На выходе из топочной камеры – ширмовый подогреватель, конвективный воздухоперегрев, экономайзер, РВП (регенеративный воздухоподогрев).

Вторичные мероприятия подавления NO_x состоят в том, что смесь воздуха с NH₃ или карбомидом впрыскивается в зону котла агрегата, поток продуктов сгорания при температуре 1000-1300 К. При этом происходит термически некатолическое восстановление NO_x, запускается цепь химических реакций по превращению NO и NO₂ в молекулярный азот. Из большого числа восстановителей применяют только NH₃ и карбомид. Реакция взаимодействия NH₃ и NO одинаковая для каталитических и некаталитических методов, реакции взаимодействия карбомида имеют несколько ступеней, суммарная реакция может быть представлена схемой:

Процесс горения топлива и восстановления NO_x происходит в 3 стадии:

1. горение топлива. t=1500-2000 К;

2. реагирующей смеси топлива и воздуха на выходе из топки за время от охлаждение 1500-2000 К до заданного темпа Т, необходимого для восстановления NO_x.

Время горения топлива 3-5 миллисекунды, время охлаждения продуктов горения 2000 до 1120 К, что соответствует зоне между ширмами и конвективным пароперегревом составляет 0,5 сек. Соотношение NH₃/NO при некаталитическом методе составляет приблизительно 2. При температуре 1120-1200 К химические превращения, которые характеризуют процесс превращения NO_x в N₂, Н₂О и СО₂ проходят за несколько десятков миллисекунд. Фаза охлаждения занимает время 3-5 мсек. Во время охлаждения в газовом потоке уменьшается количество радикалов. Он уменьшается на два порядка (в 100 раз). Выход NO (конверсия NO) происходит в такой степени, что его содержание в равновесии составляет приблизительно 100 ррт. и соотношении NН₃/ NO приблизительно равно 2, максимальное снижение NO происходит при температуре 1100 К и составляет 80%.

При дозировке СО(NН₂)₂ в виде в виде разбавленного водного раствора в диапазоне температура газа 800-1400 К, процесс восстановления смещается в зону более низких температур по сравнению с NН₃, при этом возможно практически полное удаление NO ₃, чего не достигается при дозировке NН₃; происходит расширение температур в которых оптимизируется проведение реакции восстановления. Это является важным, так как зона температур обычно изменяется при увеличении или уменьшении нагрева котлоагрегата.

По сравнению с NН₃, который реагирует с NO_x за 0,05-0,5 сек. И при оптимальной температуре 930-980⁰С (1200-1250⁰С), СО(NН₂)₂ обеспечивается восстановление в более широком диапазоне 800-1200⁰С, при том восстановление карбомидом происходит силиктивно (т.е. только NO_x.), в промышленных условиях эффективность 60-80%. В тоже время для NН₃ снижение NO_x. =65-80%.

Дозировка СО(NН₂)₂ осуществляется путем подачи раствора через распрямительные форсунки. Применение этих технологий (вторичное подавление NO_x) возможно на котельных установках и на установках реформинга. Установки реформинга представляют собой аппараты высокотемпературной конверсии природного газа в Н₂ и СО (СО превращает Н₂ и СО₂). Н₂ используется для процесса синтеза NН.

Процесс реформинга сопряжен с выбросом NO_x , при этом годовой выброс из печи 1500-2500 т/год при скорости дымовых газов 400000 м³/ч.

В результате внедрения вторичных мероприятий, снижение выбросов NO_x cоставляет для Украины около 70000 т/год, степень очистки составляет 80-85%.

Для энергетических объектов нормы выбросов СО₂ изменяются в зависимости от мощности агрегатов и вида топлива. Содержание NO_x в дымовых газах котлов при отсутствии природоохранных мероприятий составляет 570. За счет применения первичных мероприятий содержание NO_x снижается до 470-500 мг/м³. При применении вторичных мероприятий содержание NO_x снижается до 100мг/м³ и ниже. Нормативы выброса NO_x при использовании первичных мероприятий для установок сжигания бурого угля, снижаются от 800 мг/м³ до 370 мг/м³. Для блоков мощностью меньше 300 МВт нормативы по NO_x 370 мг/м³, для блоков больше 300 МВт-230 мг/м³_.

При использовании мазута и природного газа нормы выбросов снижаются по сравнению с бурым углем, для газа больше 300 МВт – 220 мг/м³, меньше 300 МВт –120 мг/м³. С учетом применения мероприятий нормы выбросов уменьшаются.

Применение СО(NН₂)₂ позволяет избежать вторичной опасности применения пожаро-, взрывоопасных реагентов (NН₃) и улучшить условия техники безопасности, т.к. NН ₃ должен располагаться от рабочей зоны на расстоянии нескольких сот метров. СО(NН₂)₂ – нетоксичный, неопасный реагент и его склады могут быть расположены в зонах близким к дозировочным установкам.

Комбинированная технология очистки газов от SO₂ и NO_x .

Учитывая, что существующие технологии очистки газов, рассматривались ранее, довольно громоздки, дорогостоящи, требуют значительной пощади, во многих странах разрабатывают альтернативные методы очистки, которые по эффективности близки к существующим, но занимают меньше площади.

Одним из таких методов является процесс Десонокс. Очистка газов основывается на последовательном каталитическом превращении NO_x в азот (восстановление NO_x ) и каталитическое окисление SО₂ в SО₃. Конечным продуктом является продаваемая H₂SO₄ с концентрацией 70% по весу. Десонокс процесс включающий в себя следующие основные стадии:

• высокотемпературный электрический фильтр;

- реактор восстановления NO_x;

• подогреватель;

• скрубер для получения Н₂SО₄ .

Процесс может быть изображен:

Дымовые газы поступают через высокотемпературный фильтр I в каталитический реактор II, III – промежуточный подогреватель, IV – скруббер для извлечения из дымовых газов SO₃ и получения Н₂SO₄, V - влажный электрофильтр, 1 – расход газов 125 тыс м³/ч, SO₂ 1700 мг/м³

NO_x – 850мг/м³, пыль – 50 мг/м³. Газы на входе имеют тот же состав, кроме пыли 1500мг/м³.

После I удаляется приблизительно 180 кг/л летучей золы. В силиктивном каталитическом реакторе на 1-ой стадии процесса происходит восстановление NO_x за счет прохождения газа через сотовый катализатор, с ячейками 4,2 мм. В реакторе устанавливается два типа катализаторов: 1)сотовый для восстановления NO_x; 2)состоит из двух слоев для окисления SО₂ в SО₃.

Объем скорости пропуска газов на 1-ом катализаторе составляет 4200м³/час, ч ^-1. Температура на первом катализаторе составляет 400-460⁰С, на втором 390-450⁰С. около 70% SO₂ проходят через слои катализатора окисляются в SO₃, при этом реакция сильно зависит от температурных условий, оптимальные 400-460⁰С.

Катализатор окисления SО₂ в SО₃ также окисляет NН₃ после первой части каталитического реактора, таким образом снижается загрязнение газовых выбросов NН₃.

При указанном расходе дымовых газов – расход NН₃ равен 27кг/ч. Дымовые газы, покидающие катализаторный реактор, содержат пары воды и обладают относительно высокой температурой. При охлаждении газов ниже температуры россы SO₃ выделяется в форме H₂SO₄, учитывая высокую температуру она весьма агрессивна, что вызывает необходимость использования оптимально дорогих конструктивных материалов – титан. Охлаждение дымовых газов происходит в двух стадии:

1. 460-140⁰С, при которой выделяется до 25% H₂SO₄

2. до 120-100⁰С

Разделение подогрева вызвано необходимостью снижения расхода высоко устойчивых к коррозии материалов. Так как в первой стадии возможно обеспечение охлаждения без снижения температуры ниже температуры россы, на этой стадии могут быть использованы материалы из углеродистой стали.

Вторая стадия на большинстве установок выполняется с использованием стеклянных трубных скрубберов, для получения Н₂SО₄ выполняются из стекловолоконных материалов, ламинированых пластиком. Сборник Н₂SО₄ обычно выполняется из материалов, которые внутри покрыты свинцом. Скрубберы состоят из трех стадий поглощения:

1. дымовые газы в дальнейшем охлаждаются, происходит поглощение SO₃. Орошение осуществляется сепаратом, полученным после 2 стадии III;

2. происходит отделение НF и НCl, которые содержатся в дымовых газах. Этот процесс заканчивается при температуре около 50⁰С. НF и НCl удаляются за счет сепарации и нейтрализуются щелочными агентами. SO₃ и пары кислоты формирующие аэрозоли, которые относительно летучи и трудно удаляются в скрубберах.

Учитывая, что после скруббера несется большое количество влажных паров кислоты для соблюдения экологических требований осуществляется удаление аэрозолей в электрических фильтрах, работающих во влажном режиме. При этом концентрация паров кислоты снижается до 10 мг/м³

3) дымовые газы подогреваются до 80⁰С, за счет теплообмена с серной кислотой, полученной после первой стадии. Обычно Н₂SО₄ содержит 70% Н₂SО₄ и используется в промышленности для получения минеральных удобрений.

5 – очищенный газ обычно содержит SO₂ меньше 220 мг/м³, NO_x- 150 мг/м³, пыли 20 мг/м³. Раствор очищенного газа составляет 125000 мг/м³ на нитку. 4 – на 1 нитку получается 400 кг/ч 70% Н₂SО₄.

Эта технология позволяет получить дорогостоящий продукт, который в значительной мере компенсирует затраты на очистку газа. Характерные параметры для условий процесса могут быть сведены в таблицу:

Параметры	Единицы измерения	Числовые значения
Содержание S в топливе	%	1-1,25
Расход газов на нитку	м3/ч	120-130
Температура газов в реакторе II	0C	450
Объемная скорость пропуска газов через катализатор: СКВ Окислитель (СКО)	1/час	4200 2800
Степень превращения SО2 в SО3 в СКО	%	93
Дозировки NH3 на NOx (соотношение NH3/NOx)	Моль/моль	0,8-0,9
Степень снижения NOx	%	95
Расход энергии на очистку газов	кВт*ч/1000м3	9-10
Диапозон нагрузок	% от намин. нагр.	40-110

Для процесса Десонокс для блоков 100 МВт требуются затраты состоящие 28-30 млн. немецких марок.

Вместо свинцовых подогревов (III) и емкостей ламинированных свинцом могут быть использованы графитовые подогреватели и емкости. Из указанных затрат капитальные затраты составляют 3,19 млн. немецких марок/год, переменные затраты 1 млн/год, затраты на ремонт и обслуживание 250 тыс., затраты катализатор 450тыс. немецких марок.

Этот процесс пригоден для установок средней мощности (120-150 м³/ч), при содержании S в топливе 1-1,5%).

Преимуществами процесса являются:

1) возможность приспособления этих установок, для эксплуатирования старого оборудования;

2) высокая степень удаления NO_x и SО₂, высокая силиктивность катализаторов NO_x, хорошо используемый и относительно дорогой продукт.

По сравнению с мокрым известковым методом, который имеет сбросные засоленные стоки, этот метод отличается отсутствием стоков.

В случае если реактор СКО дезактивировался, в самом реакторе часто применяют дозировку Н₂О₂, которая позволяет окислить SО₂ в SО₃, даже на дезактивированном катализаторе. Такого типа установки получили распространение в Германии.

Существует метод очистки газов с использованием NH₃ – метод Вальтера. В качестве поглотителей раствора используется аммиак, при этом в скруббере орошение осуществляется аммиачной водой, конечным продуктом является сульфат и нитрат NH_3. Этот метод был использован на Молдавской ГРЭС. Дымовые газы пропускаются через аппарат, в котором происходит окисление SО₂ и NO_x озоном О₃. При этом продукты реакции реагируют с образованием NН₂SО₄.

2) NO₂+ Н₂О+ NH₃= NН₄NО₃

3) SО₂+O₂+ Н₂О= (NН₄)₂ SО₄

1) NO+O₃= NO₂+O₂

Для окисления дымовых газов используется О₃, полученное на озонаторах.

Удаление и очистка газов от летучих органических веществ.

Летучие органические вещества (ЛОВ) являются распространенным источником загрязнения воздушной среды, которое преимущественно имеет место в промышленных городах.

Источником выбросов ЛОВ являются любые установки окраски металлических поверхностей, установки окраски волокон и тканей текстильной промышленности, Установки химической чистки ЛОВ, выбрасываемые в атмосферу, имеют относительно высокую концентрацию и отличаются неприятным запахом. Так как установки химической чистки расположены в черте города, перед выбросом этих загрязнения газов требуется очистка этих газов.

Распространенный метод очистки – сорбционный, абсорбционный, при которых для очистки газов используют или твердые поглотители (активированный уголь) или жидкости – поглотители. Применение жидкости для сорбции позволяет с одной стороны очистить газовые фазы, с другой – рекуперировать, восстановить, использовать повторно те органические загрязнители (ЛОВ), которые используются для окраски или очистки.

Принципиальная установка очистки газов:

1. абсорбер;

2. охладители;

3. теплообменник;

4. десорбер;

5. сборник поглотителей жидкости;

6. теплообменник;

7. конденсатор;

8. вакуумный насос;

9. конденсатор второй ступени.

Схема работает так. Загрязненные ЛОВ газы в количестве приблизительно 30000 м³/час, при концентрации ЛОВ=17 г/м³ поступают в сорбционную колонну 1, которая орошается поглотительной жидкостью. Жидкость поглотившая ЛОВ, поступает в теплообменник 3 и далее в десорбционную колонну 4. В эту колонну поступает отдувочный пар, который повышает температуру поглотителя и в результате поддержания в колонне давления ниже атмосферного, ЛОВ удаляется в газовую фазу. Эти вещества засасываются вакуум - наосом 8 через конденсатор 7 и вторичный конденсатор 9. В 7 и 9 происходит конденсация паров; в дальнейшем неконденсирующиеся газы поступают на вход сорбционной колонны. Это сделано чтобы иметь 1 источник выбросов в атмосферу и чтобы упразднить контроль. Материальные потоки на схеме. Расход пара высокого давления (ВД)=2,88 т/час; рекуперированные ЛОВ=500 кг/час. Расход очищенного газа =30000 м³/час.

Эта схема позволяет осуществить непрерывное поглощение ЛОВ из газовых выбросов, а также непрерывное восстановление поглотителя.

В десорбционной колонне Р= мбар.

Для различных теплообменников могут быть использованы пластинчатые подогреватели, имеющие высокую устойчивость к различным веществам. Благодаря использованию пластинчатых подогревателей, оборудованных пищевой нержавеющей сталью. Эта технология может быть использована в пищевой промышленности (получение коньяка, сухого молока)

В качестве вакуум – насосов используются или вращающиеся многолопастные газовые компрессоры или водокольцевые вакуум – насосы. Абсорбционные установки позволяют обеспечить очистку газов до 100000м³/ч при С_ЛОВ=0,06-140 г/м³. эффективность очистки составляет до 95%. С_ЛОВ в выбросах составляет при этом менее 150 мг/м³. Эффективность абсорбционного метода очистки зависит от следующих параметров:

• тип и концентрация веществ;

• тип поглотителя;

• коэффициент массопередачи между поглотителем и очищенным газом;

• поверхность массообмена;

• время контакта между поглотителем и очищаемым газом;

• концентрационный градиент.

В качестве абсорбционной среды используют, как правило, органические жидкости, основные требования к которым являются:

• относительно хорошая растворимость широкой гаммы поглощаемых загрязнителей;

• низкая удельная потребность (расходы поглотителя на 1 кг загрязнителя);

• низкое давление паров при температуре абсорбции;

• низкая температура кипения в десорбционной колонне (4);

• вязкость жидкости должна быть близка к вязкости Н₂О;

• химические и физические характеристики поглотителя должны быть стабильны во времени, чтобы обеспечит минимальные потери поглотителя;

• простота регенерации;

• доступность и относительно низкая цена поглотителя.

Абсорбционная среда	Молекул. масса, кг/моль	Т-ра кипения 0С при 1 бар	Плотность при 200С кг/м3	Вязкость динамич. МПа	Растворимость в воде
Силиконовая жидкость	3300		960	50	-
	222	299	1120	12	-
	278	340	1046	21	-
	270	300	1030	8
	300	300	930	45	3,2

При выборе поглотителя принимается во внимание то, что с одной стороны температура паров поглотителя должна быть меньше, чтобы обеспечить вынос их с отходящими очищенными газами, с другой стороны – процесс десорбции в 4 значительно усложняется при низком давлении паров поглотителя, что вызывает необходимость повышения температуры в 4 и повышения удельных паров.

Учитывая широкую гамму ЛОВ при выборе поглотителей зачастую приходится применять пилотные установки для проверки эффективности процесса при той или иной технологии.

Инвестиции, характеризующие затраты на процесс очистки зависят от расхода газов, концентрации загрязнителей и типа органических соединений. При этом имеются постоянные и переменные затраты на процесс. Переменные (затраты на эксплуатацию установки) включают стоимость пара, воды для охлаждения конденсатов, стоимость абсорбционной среды и электрической энергии, необходимой для приводов вакуум – насосов перекачивания. Постоянные (затраты на оборудование) включают стоимость покупного оборудования и того оборудования, которое может быть изготовлено собственными силами, стоимость монтажа установки. Инвестиции на установку производительностью 900000 при концентрации 13,4 г/м³, концентрации ЛОВ в очищенном газе меньше 150 мг/м³ оставляют 4,5 млн. немецких марок, при общих затратах 6,4 немецких марок на 1000м³ очищенного газа. Общая стоимость рекуперированного поглотителя 0,48 немецких марок на 1 кг.

Процесс очистки газов от ЛОВ с использованием абсорбционных поглотителей в основном используется для небольших и средних расходов загрязнения газов с высокими концентрациями политантов. При больших расходах загрязнения газов используются или параллельное включение нитей, или увеличение размером абсорбентов. При абсорбции достигается высокая эффективность очистки, кроме того восстановленные соединения имеют хорошие качества. Установки очистки газов от ЛОВ распространены в различных технических системах

ЛОВ может удалятся из газового потока за счет применения абсорберов, загрязненных поглотителями. При этом исходные загрязненные газовые потоки поступают в фильтры, загруженные неподвижным слоем поглотителя, в качестве которого может быть использован активированный уголь, молекулярные сита (различного рода цеолиты), силикогель, пористые синтетические сорбенты. Поглощение вредных веществ происходит в соответствии с законом Генри пропорционально парциональному давлению и обратно пропорционально температуре газового потока (чем меньше температура, тем больше сорбционная способность поглотителя). Соответственно десорбция поглощенного компонента осуществляется путем повышения температуры десорбирующего вещества или снижением давления над поглотителем. В качестве десорбирующих веществ может быть использован подогретый N с малым содержанием О₂ , Пар (желательно нагретый), угольная кислота или дымовые газы, при этом в десорбирующих веществах должно быть минимальное содержание О₂, для уменьшения окисления поглотителя.

1. адсорбционная колонна (на поверхности);

2. I ступень холодильника;

3. разделительный сосуд.

Сорбция ЛОВ осуществляется при температурах ⁰С, десорбция осуществляется за счет подачи пара обычно нагретого с температурой 120-140⁰С. При использовании в качестве десорбирующего вещества инертного газа, температура десорбеирующего газа 150-1350⁰С.

Принцип работы установки: загрязненный газовый поток пропускают через колонну загруженного активированного угля, сорбция ЛОВ происходит в соответствии с законом Шилова с послойным истощением поглотителя. Длина работающего слоя поглотителя зависит от концентрации загрязнителя в газовом потоке, скорости пропуска газа и емкости поглотителя. При этом поглотитель истощается послойно и зона поглощения сдвигается с верхней границе слоя к нижней. При достижении нижней границы зоны обмена фильтра наступает проскок поглощаемого компонента в очищаемых газах. Фильтр отключается на регенерацию. Регенерация осуществляется пропуском сверху вниз пара, подогретого газа или др. десорбирующего вещества, которое вместе с вытесненным поглощенным ЛОВ поступает на охладитель и дальше в разделительный сосуд , в котором происходит разделение конденсата (водного) и ЛОВ. Учитывая что ЛОВ имеет меньшую плотность по сравнению с водой он всплывает и удаляется из разделительного сосуда методом декантации.

Эффективность разделения тем выше, чем меньше диаметр разделительного сосуда, поэтому разделительные воронки в химическом процессе выполняются таким образом.

Если удаляются пары воды, то то в качестве поглотителя используется силикогель. Этот метод снижения влажности газового потока используется для картинных галерей, хранилищ вещей, при необходимости изготавливают отдельные конструкции со строгим соблюдением влажности и температуры среды. При использовании такого метода очистки на установку могут поступать 2280 м³/г газа с содержанием ЛОВ 10 г/м³. Очищенный газ после абсорбера будет содержать 150 мг ЛОВ/м³ при расходе.

Характеристика ЛОВ и очистка газов от них криогенным методом.

Среди ЛОВ наиболее используемыми является ацетон, метанол, гептан, толуол и изопропанол. Они характеризуются концентрацией насыщенности паров в газах при температуре 60⁰С, для ацетона 1775 мг/м³.

Для очистки газов необходимо снижение температуры газового потока ниже температуры конденсации загрязнителя. Конденсация происходит, если давление насыщенности паров, будет достаточно низким. Вещества, которые требуется удалить из загрязненных газов должны быть совместно с газовым потоком охлаждены до достаточно низких температур, в противном случае концентрация ЛОВ будет превышать по ПДК. Чтобы понизить давление насыщенности паров, возникает необходимость создания низких температур. Широко использование хладоагентом, является жидкость N, температура кипения - 196⁰С. Процесс очистки состоит из колонны, в которую подается соответствующий поглотитель, промежуточного теплообменника поглотителя и разделителя, в котором идет отделение ЛОВ.

1. конденсационная колонна;

2. вентилятор отсоса газов;

3. теплообменник (пластинчатый);

4. циркуляционный насос.

Этот процесс называется процессом с прямой конденсацией. Преимущества – эффективный теплообмен и равномерное распределение жидкости и газовой фазы. Учитывая высокий коэффициент теплообмена (и теплообмена) размеры колонн для очистки газового потока относительно небольшие, по сравнению с методом очистки газов при непрямой конденсации. Когда в газовом потоке присутствуют газы пары воды или другого вещества, которые имеют температуру замерзания больше по сравнению с ЛОВ, возникает опасность забивания насадки в поглотительной колонне, за счет образования льда, которые нарушают равномерность распределения жидкости и эффективность очистки.

Процесс очистки колонны достаточно простой – повышение температуры (размораживания), но требует вывода из эксплуатации.

Учитывая, что на охлажденном промежутке поглотителя требуется жидкий азот, такая схема имеет ограничения по расходу очищаемых газовых потоков от 800 до 1000 м³/г. Хранение сжиженного N требует использование специальных емкостей, сосудов.

Юара и несмотря на высокую эффективность очистки, процесса используются только в случае дорогих ЛОВ, которые требуется утилизировать, и использовать повторно.

В отечественной практике процесс не нашел широкого распространения.

Чтобы избежать использование очень низких температур, применяют замкнутые циклы очистки. При этом определенная порция газа меньше1000 м³/г удаляется из первичного цикла и направляются на очистку с использованием низких температур. Значительные проблемы при очистке загрязнения растворителей и газов возникают вследствие их пожароопасности, возможности воспламенения, что требует использования достаточно дорогих мер по организации освещения, применения взрывоопасного оборудования. При этом освещение организовывается с наружной стороны, насосы применяют взрывозащищенные, выключатели выносятся за предел помещения. Опасность взрывов и пожаров уменьшается при эксплуатации оборудования с инертными газами, учитывая применение замкнутых циклов, стоимость доставки инертных газов сводится к минимуму.

Параметры установок для очистки от ЛОВ с использованием криогенных методов можно представить по следующим данным.

Параметр	Единица измерения	Числовое значение
Расход загрязненного газового потока: - для установки с прямым конденсатом; - для установки с замкнутым циклом; - с криогенной температурной конденсацией. Концентрация ЛОВ в загрязненном газе. Эффективность очистки. Поверхность контакта. Расход охладителя.	м3/ч м3/ч м3/ч г/ м3 % м2 м3ч/ м2	<10000 нет оганич. 800-1000 >5 80-95 10-200 0,2-1

На процесс конденсации влияют следующие параметры:

1. физические характеристики и концентрация вещества;

2. парциальное давление паров растворителя (ЛОВ);

3. температура загрязнения газа;

4. расход газа;

5. температура в конденсаторе;

6. технологическое оформление процесса.

Возможность использования технологии для очистки газов зависит в первую очередь от направления давления насыщенности паров загрязнителя:

1000

С,г/м³ 100

10

1

-40 -20 0 +20 +40 +60

1. вода;

2. толуол;

3. перхлорэтилен;

4. трихлорэтилен;

5. ацетон;

6. тетрахлорметан;

7. хлороформ.

Стоимость и затраты на эксплуатацию установки зависят от расхода газа

и мало зависят от концентрации загрязнителей газов. На эксплуатационные затраты влияет тип охладителя и температура при которой ведут процесс извлечения ЛОВ. Основными составляющими переменных затрат являются энергия и восполнение охладителя. При использовании замкнутых циклов эксплуатационные затраты снижаются, учитывая что не требуется котел обработки сбросных газов. Часто процесс очистки с использованием хладагентов достраивается установками дожигания сбросных газов. Для использования этих технологий, важным является выбор промежуточного охладителя, в качестве них могут быть использованы обычная вода с использованием градирен 25-35⁰С – температура воды, холодная вода, которая охлаждается до 4-10⁰С. Типичным промежуточным охладителем является метанол (метиловый спирт) и гликоль или водно-метанольные, водно-гликольные смеси температура= -15….-5. Растворы КСЛ позволяют обеспечить температуру охлаждения до –30…-15⁰С. Идеальным охладителем пожаростойким, с высоким потенциалом по охлаждению является N с температурой = -196⁰С.

Следующей модификацией процесса очистки газов является процесс Citex-condox. Это комбинированный процесс очистки газового загрязнения с криогенной конденсацией и дальнейшим каталитическим сжиганием. В этом процессе газовые загрязнения ЛОВ вначале проходят очистку за счет криогенной конденсации, при этом большинство ЛОВ конденсируются и могут быть использованы повторно, остающиеся после 1 стадии остаточные концентрации ЛОВ сжигаются путем каталитического сжигания при автокаталитическом процессе без необходимости использования дополнительного топлива. Каталитическое сжигание позволяет очистить сбросные газы до остаточной концентрации ЛОВ 20 мг органич. С/н.м³. Этот процесс является энергосберегающим, т.к. отсутствует необходимость использования пара и отсутствует возможность загрязнения растворителя следовыми количествами воды. Этот процесс используется при расходовании газов в пределах 20-750 н.м³/г при концентрации ЛОВ 2-2000г/н.м³. Позволяет получить предельно низкие концентрации ЛОВ в сбрасываемом газовом потоке.

Принцип выбора систем очистки газов от ЛОВ

При расчете систем:

- неподвижный сорбент

- расход газа;

С_вх, С_вых - концентрация ЛОВ на входе и выходе сорбционной колонны;

G_c – масса сорбента;

Е_с – емкость поглощения сорбента;

- межрегенерационный режим работы;

Степень очистки - - КПД – процесса;

V_c – объем сорбента;

- плотность сорбента.

В условиях, когда сорбционная колонна работает с непрерывной подачей сорбента, уравнение сорбции будет иметь вид:

при = 1

W – расход поглотительной жидкости

- характеризует емкость поглотительной жидкости по отношению к поглощаемому компоненту.

Для учета динамических параметров процесса сорбции необходимо знать характеристики колонны, то есть диаметр и высоту. Диаметр колонны зависит от рекомендуемой плотности орошения л/м²ч; Объем загрузки вещества, которое развивает поверхность контакта между газов и жидкости зависит от требуемой поверхности по закону Фика. Известными уравнениями является закон Фика, закон неразрывности потока если процесс идет в зажатом слое (активированный уголь, силикогель). Зная количество вещества находятся значения y или С. Неизвестный коэффициент массопередачи для случая улавливания загрязнители из газов; он может быть определен методом моделирования на пилотной установки или расчетным методом.

При поглощении ЛОВ на твердом сорбенте процесс его обработки или истощения происходит послойно, при этом длина зоны поглощения, высота эквивалентна теоретической тарелки в сорбционной колонне пропорционально приблизительно корню скорости движения газовой фазы; так как общая емкость поглощения будет пропорциональна высоте загрузки деленная на длину работающего слоя (примерное количество n тарелок). Чем больше длина рабочего слоя, тем меньше количество тарелок и тем меньше емкость поглощения.

При регенерации колонны в том случае если она осуществляется термическим методом, необходимо вычислить количество теплоты, которое необходимо подвести к сорбенту и определить интенсивность теплоты, то есть температуру регенеранта (пара). Для определения количества тепла – масса сорбента умножается на С – теплоемкость и умножается на

t_p – рабочая температура сорбента

G_n – расход пара на регенерацию сорбента, m/

( )

- начальное теплосодержание пара

- теплосодержание конденсата пара.

Пар в процессе регенерации конденсируется, в этом случае и выбираются из условий создания необходимой температуры для вытеснения поглощенного вещества или перевода из фазы сорбента в жидкую фазу - по таблице Вукаловича «Теплотехнические свойства воды и пара».

Расход пара зависит от его потенциала, то есть от давления пара на линии насыщения, чем больше давление, тем больше теплосодержание пара и больше его температура.

В некоторых случаях регенерацию осуществляют подачей в сорбционную колонну перегретой воды. Например, при наличии паровых котлов для регенерации может быть использована продувочная вода котлов. Вода поступает в колонну, за счет ее перегрева она вскипает, благодаря этому происходит выделение значительного количества пара.

При наличии загрязнения, которые отличаются низкой температурой кипения применяются методы захолаживания поглотителей.