Д)Электрофильтры

Электрическая очистка — один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах.

Загрязненные газы, поступающие в электрофильтр, всегда ока­зываются частично ионизованными за счет различных внешних воз­действий (рентгеновских и космических лучей, радиоактивных излучений, нагрева газа и др.), поэтому они способны проводить ток, попадая в пространство между двумя электродами. Сила тока зависит от числа ионов и напряжения между электродами.

Эксплуатационные характеристики электрофильтров весьма чувствительны к изменению равномерности поля скоростей на вхо­де в фильтр. Для получения высокой эффективности очистки необ­ходимо обеспечить равномерный подвод газа к электрофильтру за счет правильной организации подводящего газового тракта и применения распределительных решеток во входной части электро­фильтра.

При использовании электрофильтров для очистки воздуха от аэрозолей горючих веществ необходимо, чтобы максимальная тем­пература аэрозольной смеси была на 20—25°С ниже температуры вспышки улавливаемой жидкости, а возможная максимальная кон­центрация горючей жидкости в аэрозольной смеси —не менее чем на один порядок меньше нижнего концентрационного предела вос­пламенения данной смеси. Это позволяет устранять возможность воспламенения фильтрата в электроуловителе.

Очистка осложнена прилипанием частиц к электроду, аномальным (пониженным) сопротивлением слоя пыли на электродах и др.

При очистке от пыли сухих газов электрофильтры могут работать в широком диапазоне температур (от 20 до 500 °С) и давлений. Их гидравлическое сопротивление невелико - 100-150 Па. Степень очистки от аэрозолей - выше 90, достигая 99,9% на многопольных электрофильтрах при d > 1 мкм. Плюсы: высокая эффективность 0,95-0,99. Недостаток этого метода: большие затраты средств на сооружение и содержание очистных установок и значительный расход энергии на создание электрического поля.

Фактическая степень очистки – 90 - 95%.

Очистка выбросов от газо- и парообразных загрязнителей

Промышленные способы очистки газовых выбросов от газо- и парообразных токсичных примесей можно разделить на четыре основные группы:

1)некаталитические (абсорбция жидкостями; адсорбция твердыми поглотителями ; хемосорбция.),степень очистки 80 %.

2) каталитические, степень очистки 90%.

3) термические, степень очистки 60-70%.

4) биохимические, степень очистки 80 - 90%.

а) Метод абсорбции.

В зависимости от особенностей взаимодействия поглотителя и извлекаемого из газовой смеси компонента абсорбционные методы подразделяются на методы, базирующиеся на закономерностях физической абсорбции, и методы абсорбции, сопровождаемой химической реакцией в жидкой фазе.

Абсорбция жидкостями применяется в промышленности для извлечения из газов диоксида серы, сероводорода и других сернистых соединений, оксидов азота, паров кислот (НСl, HF, H₂SO₄), диоксида и оксида углерода, разнообразных органических соединений (фенол, формальдегид, летучие растворители и др.).

Абсорбционные методы служат для технологической и санитарной очистки газов. В технике очистки газовых выбросов про­цесс абсорбции часто называют скрубберным процессом. Очистка газовых выбросов методом абсорбции заключается в разделении газовоздушной смеси на составные части путем поглощения одно­го или нескольких газовых компонентов (абсорбатов) этой смеси жидким поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора.

Абсорбционные методы характеризуются непрерывностью и универсальностью процесса, экономичностью и возможностью извлечения больших количеств примесей из газов. Недостаток этого метода в том, что насадочные скрубберы, барботажные и даже пенные аппараты обеспечивают достаточно высокую степень извлечения вредных примесей (до ПДК) и полную регенерацию поглотителей только при большом числе ступеней очистки. Поэтому технологические схемы мокрой очистки, как правило, сложны, многоступенчаты и очистные реакторы (особенно скрубберы) имеют большие объемы.

Любой процесс мокрой абсорбционной очистки выхлопных газов от газо- и парообразных примесей целесообразен только в случае его цикличности и безотходности. Но и циклические системы мокрой очистки конкурентоспособны только тогда, когда они совмещены с пылеочисткой и охлаждением газа.

б) Метод хемосорбции. Основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием малоле­тучих или малорастворимых химических соединений. Поглотительная способность хемосорбента почти не зависит от давления, по­этому хемосорбция более выгодна при небольшой концентрации вредностей в отходящих газах. Большинство реакций, протекаю­щих в процессе хемосорбции, являются экзотермическими и об­ратимыми, поэтому при повышении температуры раствора обра­зующееся химическое соединение разлагается с выделением ис­ходных элементов. На этом принципе основан механизм десорб­ции хемосорбента.

Применяют для очистки выбросов от неорганических компонентов, таких как оксидов углерода, серы, азота, хлороводородной кислоты и т.д. В качестве хемоадсорбентов используют суспензии и органические жидкости, наибольшее применение – известковое молоко

Преимущество – экономичность очистки большого количества газов и осуществление непрерывных технологических процессов.

Недостатки – перед очисткой и после её осуществления сильно понижается температура газов, что приводит к снижению эффективности рассеивания остаточных газов в атмосфере. Оборудование громоздко, образуется большое количество отходов. Х = 80 %.

в) Метод адсорбции. Адсорбционные методы применяют для различных технологических целей - разделение парогазовых смесей на компоненты с выделением фракций, осушка газов и для санитарной очистки газовых выхлопов. В последнее время адсорбционные методы выходят на первый план как надежное средство защиты атмосферы от токсичных газообразных веществ, обеспечивающее возможность концентрирования и утилизации этих веществ.

Основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно из­влекать и концентрировать па своей поверхности отдельные ком­поненты из газовой смеси. В пористых телах с капиллярной струк­турой поверхностное поглощение дополняется капиллярной кон­денсацией.

Адсорбция подразделяется на физическую адсорбцию и хемосорбцию. При физической адсорбции молекулы газа прилипают к поверхности твердого тела под действием межмолекулярных сил притяжения (силы Ван-дер-Ваальса). Преимущество физиче­ской адсорбции — обратимость процесса.

Общие достоинства адсорбционных методов очистки газов:

1) глубокая очистка газов от токсичных примесей;

2) сравнительная легкость регенерации этих примесей с превращением их в товарный продукт или возвратом в производство; таким образом осуществляется принцип безотходной технологии.

Адсорбционный метод особенно рационален для удаления токсических примесей (органических соединений, паров ртути и др.), содержащихся в малых концентрациях, т. е. как завершающий этап санитарной очистки отходящих газов.

Недостатки большинства адсорбционных установок - периодичность процесса и связанная с этим малая интенсивность реакторов, высокая стоимость периодической регенерации адсорбентов. Применение непрерывных способов очистки в движущемся и кипящем слое адсорбента частично устраняет эти недостатки, но требует высокопрочных промышленных сорбентов, разработка которых для большинства процессов еще не завершена.

г) Каталитические методы. Применяют для очистки промышленных выбросов от диоксида серы, сероводорода и серо-органических соединений.

Основаны на взаимодействии удаляемых веществ с одним из компонентов, присутствующих в очищаемом газе, или со специально добавленным в смесь веществом.

Каталитические методы получают все большее распространение благодаря глубокой очистке газов от токсичных примесей (до 99,9%) при сравнительно невысоких температурах и обычном давлении, а также при весьма малых начальных концентрациях примесей. Каталитические методы позволяют утилизировать реакционную теплоту, т.е. создавать энерготехнологические системы. Установки каталитической очистки просты в эксплуатации и малогабаритны.

Преимущества – кратковременность протекания процесса, температура, необходимая для осуществления реакции органических газов и паров с кислородом, существенно снижена ( до 300 градусов С).

Недостатки – затруднение процесса возможным отравлением катализатора некоторыми примесями, содержащимися в газовых выбросах; существенное влияние на скорость и эффективность каталитического процесса оказывает температура газа;

образование новых веществ, которые подлежат удалению из газа другими методами (абсорбция, адсорбция), что усложняет установку и снижает общий экономический эффект.

д) Термическая нейтрализация. Метод основан на способности горючих токсичных компонентов (газы, пары и сильно пахнущие вещества) окисляться до менее токсичных при наличии свободно­го кислорода и высокой температуры газовой смеси. Этот метод применяется в тех случаях, когда объемы выбросов велики, а кон­центрации загрязняющих веществ превышают 300 млн^-1.

Различают три схемы термической нейтрализации газовых вы­бросов: прямое сжигание в пламени, термическое окисление и ка­талитическое сжигание. Прямое сжигание в пламени и термиче­ское окисление осуществляют при температурах 600—800^СС; ка­талитическое сжигание — при 250—450°С. Выбор схемы нейтра­лизации определяется химическим составом загрязняющих ве­ществ, их концентрацией, начальной температурой газовых выб­росов, объемным расходом и предельно допустимыми нормами выброса загрязняющих веществ.

Методы термической нейтрализации вредных примесей во мно­гих случаях имеют преимущества перед методами адсорбции и аб­сорбции. Отсутствие шламового хозяйства, небольшие габариты очистных установок, простота их обслуживания, а в ряде случаев и пожарная автоматизация их работы, высокая эффективность обезвреживания при низкой стоимости очистки и другие положи­тельные качества явились причиной их широкого распростране­ния в машиностроительной промышленности.

е) Биохимические методы газоочистки основаны на способности микроорганизмов разрушать и преобразовывать различные соеди­нения. Разложение веществ, происходит под действием фермен­тов, вырабатываемых микроорганизмами под влиянием отдельных соединений или группы веществ, присутствующих в очищаемых газах.

Биохимические методы газоочистки более всего применимы для очистки отходящих газов постоянного состава. Высокий эффект газо­очистки достигается при условии, что скорость биохимического окисления уловленных веществ больше скорости их поступления из газовой фазы.

Различают две группы аппаратов биохимической очистки га­зов: биофильтры и биоскрубберы. Биоскрубберами называют аб­сорбционные аппараты (абсорберы, скрубберы), в которых оро­шающей жидкостью (абсорбентом) служит водяная суспензия ак­тивного ила. Содержащиеся в очищаемых газах вредные вещест­ва улавливаются абсорбентом и расщепляются микроорганизмами активного ила. Так как биохимические реакции протекают с от­носительно небольшой скоростью, для обеспечения высокой эф­фективности работы газоочистпой установки требуется промежу­точная емкость, которая может быть выполнена в виде отдельно­го реактора или встроена в основание абсорбера.