Выбросы в атмосферу вредных веществ ведут к нарушению экологического равновесия природной среды. Основными способами очистки воздуха от паров и газов являются сорбционные и окислительные (Рис.2.3.9.). При применении сорбционных методов вредные вещества извлекаются из газового потока твердыми или жидкими поглотителями. Собственно сорбционные способы можно разделить на две большие группы - адсорбционные иабсорбционные способы.
Адсорбционный метод.При применении адсорбционного метода улавливаются пары многих органических растворителей органических и неорганических веществ. Принцип построения установок очень прост и практически постоянный для работы по улавливанию различных газов. Адсорбционная установка состоит из двух адсорберов, заполненных твердым поглотителем (адсорбентом) и вспомогательного оборудования. Загрязненная газо-воздушная смесь, проходя через слой адсорбента, очищается от вредных примесей, а адсорбент насыщается поглощенным веществом. После полного насыщения поглотитель заменяется новым, а старый регенерируется. Регенерация, как правило, осуществляется обдувкой водяным паром. В результате такой работы, поглотитель очищается, а вредные вещества конденсируется в виде ценных растворителей, и возвращаются в производство. В качестве адсорбентов широко используются вещества с высокоразвитой удельной поверхностью и пористостью, такие как активированный уголь, пемза, силикагель, окись алюминия, цеолиты и другие поглотители.Достоинством адсорбционного метода является высокая эффективность очистки выбросов от вредных (ядовитых) веществ, которая достигает 97-99%. Возвращение (рекуперация) уловленного вещества в производства осуществляется в виде товарного продукта. Недостатками адсорбционного метода является высокая эффективность очистки вредных выбросов только при низких температурах. Однако вредные выбросы производства в атмосферу в большинстве своем имеют высокую температуру, что затрудняет применение адсорбционного способа очистки. Существенными недостатками являются ограниченный срок службы адсорбента и большие энергозатраты, связанные с его регенерацией, низкие объемные скорости (м3/с) очистки, что приводит к увеличению адсорбентов.
Абсорбционный метод основан на физическом и химическом поглощении жидкими абсорбентами токсичных газообразных веществ. Обезвреживание производится в скрубберах, барботажных и пенных аппаратах, ловушках, трубах Вентури. В абсорбционной колонне промывочная жидкость, (с которой контактируют загрязненные газы), может быть представлена водой, едким натром, известковым молоком, аммиачной щелочью, раствором соды и др. Эффективность очистки с применением аппаратов различных конструкций колеблется от 90- 99%.
К недостаткам абсорбционного способа очистки вредных выбросов в атмосферу можно отнести следующие. Это громоздкое оборудование, требующее больших производственных площадей; образование твердых осадков, забивающих оборудование; возникновение коррозионных сред; охлаждение вредных выбросов до температур 30С –40С; нейтрализация сточных вод.
Для санитарной очистки выбросов, имеющих многокомпонентный состав вредных горючих веществ, применяют окислительные способы. Окислительные способы можно разделить на две большие группы – прямое сжигание и каталитическое дожигание.
Каталитическое дожигание (Рис.2.3.10, 2.3.11).
Предприятия промышленности часто выбрасывают в атмосферу вредные выбросы с очень малой концентрацией (до 2 г/м3) токсичных горючих газов. Прямое сжигание их экономически не выгодно, так как для поддерживания высокой температуры (950С – 1300С) требуется большой дополнительный расход топлива.
Процесс очистки газовоздушной смеси при каталитическом дожигании протекает при низкой температуре 250С – 450С, с разрушением молекул органического вещества до СО2 (диоксида углерода) и H2O. Преимущество данного способа заключается в его универсальности, так как можно очищать выбросы с различными вредными горючими веществами; простотой аппаратурного оформления; небольшими габаритами; пониженным расходом топлива (на 20 – 60 % меньше, по сравнению с прямым сжиганием) за счет применения катализаторов; высокой эффективностью очистки (97 2%); отсутствием побочных продуктов очистки.
Рис. 2.3.9. Методы очистки воздуха
Прямое сжигание.
Если выбросы в атмосферу имеют многокомпонентный состав горючих газов и высокую концентрацию, то необходимо обезвреживать выбросы прямым сжиганием в специальных топочных устройствах (нейтрализаторах) или в открытом диффузионном факеле.
Экономически каталитический способ в три раза дешевле других методов очистки. Выбор технологической схемы очистки и конструкции аппаратов зависит от конкретных условий производства, количества, температуры выбросов, состава и концентрации горючих компонентов и других факторов.
Рис. 2.3.10. Каталитические нейтрализаторы НК и НКД.
Принципиальная схема установки каталитического дожигания (2.13.) включает вентилятор – для протягивания загрязненного воздуха; теплообменник – подогреватель, в котором воздушная смесь нагревается до определенной температуры и контактный аппарат, где на катализаторе при повышенной температуре происходит деструктивное окисление токсичных соединений.
Катализатор должен характеризоваться большой удельной поверхностью, стойкостью к контактным ядам, высокой механической прочностью, термостойкостью, легкостью регенерации, обладать сроком службы от 3 до 5 лет.
Рис.2.3.11. Схема нейтрализатора выхлопных газов с каталитическим дожиганием: 1 – катализатор; 2 – фильтр грубой очистки; 3 – фильтр тонкой очистки; 4 – масло и топливосборник; 5 – лопатки для выравнивания газового потока; 6 – теплоизоляционный слой; 7 – газы от двигателя; 8 – выход газов в атмосферу
Материалом для катализаторов может быть силикагель, окись алюминия, окислы не благородных металлов и т.д. По форме катализаторы могут быть с упорядоченной структурой и насыпные катализаторы (рис.3.5.2.). Насыпные катализаторы представлены в виде проволок, гранул, сеток. Однако они создают высокое сопротивление газовому потоку до 2943 Па и выше. Катализаторы с упорядоченной структурой очень эффективны и по форме напоминают гофрированную ленту, фарфоровые стержни.
Таким образом, для предупреждения загрязнения атмосферы промышленными выбросами необходимо более широко и квалифицировано применять современные способы очистки и своевременно контролировать их эффективную работу.
2%); отсутствием побочных продуктов очистки.
Катализатор должен характеризоваться большой удельной поверхностью, стойкостью к контактным ядам, высокой механической прочностью, термостойкостью, легкостью регенерации, обладать сроком службы от 3 до 5 лет.