Способы и технологии очистки от пыли и газов

К загрязнению  атмосферы, связанному со сжиганием топлива и бытовых отходов,  добавляются  выбросы от работы технологического оборудования  предприятий химической, нефтеперерабатывающей, металлургической, пищевой, парфюмерной, фармакологической, кожевенной и др. Они  привносят  в атмосферу высоковлажные, высокотемпературные  пылепарогазовые смеси, загрязнённые токсическими и дурнопахнущими  веществами (до 20…30 компонентов), содержащие капельную щелочную и кислую влагу. Поэтому основной целью очистки выбросов и дыма является:

- максимальное снижение выбросов вредных веществ и тепла;

- извлечение и возврат в производственный цикл химических компонентов;

- удаление пыли и капельной влаги;

- удаление загрязняющих веществ, находящихся в газовом потоке.

В связи с этим требуется многоступенчатая очистка, которая осуществляется как механическими, так и физико-химическими способами. Для улавливания пылевидных частиц используют механические способы очистки, которые более подробно будут рассмотрены ниже.

Для удаления паров, туманов и газов вредных веществ  применяются физико-химические способы очистки:

1. Абсорбция – поглощение веществ жидким абсорбентом. В качестве абсорбента используют воду, негашеную известь СаО, известняк  СаСО₃, растворы  едкого натра  NаОН или «известкового молочка»  Са(ОН)₂, суспензии вязких масел и др.

 а) Вода используется для улавливания аммиака, плавиковой и соляной кислот по реакции  дехлорирования: НСl (НF) + Н₂О ® растворение при 350 ^оС с КПД до 80…90 % в зависимости от метода улавливания. Чаще всего при этом используют мокрые скрубберные установки с одновременным улавливанием пыли и газов.

 б) Для улавливания оксидов серы (десульфурация) применяют сухой, полусухой или влажный способы очистки. При сухой десульфурации в дым вдувается известь, которая реагирует с SO₂  с эффективностью около 50%. При  полусухой десульфурации в реакторе разбрызгивается “известковое молочко”, а при  влажной - известняк, который распыляется в реакторе с водяной завесой, и в результате образуется утилизируемый гипс  СаSО₄.

 в) Для улавливания оксидов азота (деазотирование) применяется их восстановление с образованием азота и воды путём добавки аммиака и введения катализатора (оксида металла) М^* по реакции:

М* + 4NO + 4NH₃ + O₂ ® 4N₂­ + 6H₂O + М*.

2. Адсорбция - избирательное извлечение вредных веществ твёрдыми пористыми материалами (адсорбентами), в качестве которых используют:

· активированный уголь, имеющий поверхность пор до 10⁵…10⁶ м²/кг и хорошо адсорбирующий сернистые соединения и органические растворители;

· оксиды типа силикогеля, глинозёма, цеолита, но при этом сами адсорбенты требуют регенерации.

3. Термический способ, связанный с дожиганием вредных веществ на выходе в камере дожигания.

4. Каталитический способ  базируется на реакции кислорода с вредными веществами с использованием катализаторов из соединений платины, палладия, оксидов меди, марганца, алюминия и др. Эффективность такого способа повышается с ростом температуры газов, поэтому он чаще используется для очистки выхлопов двигателей автотранспорта.

5. Биохимический способ применяется для очистки газов, состав которых слабо меняется, с помощью микроорганизмов. Процесс происходит в биофильтрах или биоскрубберах, где микроорганизмы находятся в филь-трующей насадке с  водной суспензией активного ила или почвы, торфа, компоста и т. п.  

Удаление летучих органических соединений осуществляется пятью различными методами: конденсации, термического или каталитического сжигания, биоочистки и адсорбции активированным углем.

Для очистки дымовых газов применяют сухой, полусухой, влажный, полувлажный способы.  Одна из технологических схем полувлажной очистки от пыли, кислот, окислов серы и азота представлена на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Схема полувлажной очистки дымовых газов:

1 – печь; 2 – рекуператор, теплообменник; 3 – фильтры; 4 – колонны реактивации;

 5 – фильтр; 6 – труба для выброса газов в атмосферу

Любая схема очистка состоит из двух основных этапов: очистка от пыли и удаление парогазовых загрязнителей.

I этап. Удаление пыли. Способ удаления пыли зависит от размера частиц, требуемой производительности (скорости и объёма потока газов) механического пылеуловителя с использованием тканевых фильтров или электрофильтров.

II этап. Удаление паров и газов. Парогазообразные поллютанты связываются в специальных колоннах добавлением химических веществ с последующим удалением продуктов реакции:

- распылением воды удаляются соединения хлора и фтора по вышеприведённой реакции растворения в воде;

- добавками Ca(OH)₂, CaO, CaCO₃ удаляется сера и фосфор по реакции:

Ca(OH)₂ + SO₂ ® CaSO₄¯(гипс) + H₂O

- добавками аммиака удаляются окислы азота по реакции:

NO(NO₂) + NH₃ ® N₂­ + H₂O

Влажные и полувлажные способы очистки позволяют снизить температуру выбрасываемых дымовых газов. Тепло отходящих газов может быть утилизировано через теплообменники.