Электростатические методы очистки

Очистка газов на электрофильтрах является универсальным и высокоэффективным средством очищения газов от твердых и жидких примесей. Электрофильтры применяются в различных отраслях промышленности для очистки технологических газов от любых аэрозолей, включая туманы кислот и другие агрессивные жидкости. Преимуществом этого вида очистки являются:

- возможность улавливать твердые и жидкие частицы размером от 0,01 мкм (вирусы, табачный дым) до десятков микрометров;

- возможность работы оборудования при высокой температуре газов — до -40°С;

- высокая эффективность процесса очистки — от 98,0 до 99,9 %;

- широкий диапазон производительности — от сотен до миллионов м³/ч;

- низкое гидравлическое сопротивление — 0,2 кПа.

Основные недостатки метода состоят в потребности больших

пространств и высоких капитальных затратах на установку электрофильтров и их эксплуатацию. Вследствие этого они применяются там, где высоки требования к пылеудалению, требуется высокая пропуская способность, и основные производства в качестве техногенных выбросов образуют тонкодисперсную пыль. Расход электроэнергии составляет 0,1—0,5 кВт на 1 000 м³ газа.

Электрофильтр состоит из осадительной камеры с электродами и источника напряжения. Основные элементы электрофильтра — коронирующие и осадительные электроды, к которым подводится высокое напряжение от 30 до 150 кВ. В пространстве между электродами формируется сильно неоднородное электрическое поле, напряженность которого уменьшается по мере удаления от коронирующего электрода. У поверхности коронирующего электрода (электрод с большой кривизной поверхности, например, острие или проволока) возникает коронный разряд, в зоне которой происходит ионизация молекул. Отрицательные ионы, сталкиваясь с гетерогенными частицами, содержащимися в газе, осаждаются на них, и сообщают частицам заряд. Время зарядки аэрозольных частиц невелико и измеряется долями секунды. Гетерогенные частицы приобретают заряд и направленное движение к осадительному электроду. На электроде частицы теряют заряд, осаждаются и укрупняются. Эффективность очистки зависит от физико-химических параметров пылегазового потока и времени пребывания газа в электрофильтре.

Очистка газовых выбросов от гомогенных примесей

Абсорбция — это один из видов сорбционных процессов, который заключается в выделении одного из компонентов газообразных веществ из общего потока смеси путем поглощения его жидкостью.

Абсорбент должен быть высокоселективным по отношению к отделяемому компоненту и инертным по отношению к остальным составляющим газовой смеси. При увеличении давления и снижении температуры скорость абсорбции увеличивается.

Адсорбция — это поглощение газового компонента поверхностью твердого тела. Если между молекулами адсорбированного вещества и адсорбента не происходит никаких химических реакций и не образуется химических связей, то такой процесс называют физической адсорбцией. Физическая адсорбция протекает очень быстро и с выделением теплоты, в 1,5 — 2 раза превышающей теплоту конденсации. Адсорбированное на твердой поверхности вещество можно полностью удалить при обратном процессе — десорбции путем изменения условий, например, при повышении температуры или понижении давления. Адсорбент применяют повторно в циклическом процессе, а отделенное вещество используют

Химическая адсорбция, или хемосорбция, представляет такой процесс, при котором между адсорбированным веществом и поверхностью адсорбента происходит химическая реакция. При этом выделяется теплота, значительно превосходящая теплоту физической адсорбции. Связывание вещества на поверхности бывает настолько сильным, что вернуть хемосорбированное вещество вновь в газовую фазу иногда не представляется возможным.

Конденсация - переход вещества из газообразного состояния в твердое или жидкое - применяется для удаления некоторых выбросов, образующихся в технологических процессах. В этих случаях значительная часть пара удаляется за счет охлаждения до температуры ниже точки росы.

Процесс осуществляется либо в поверхностных конденсаторах, таких как спиральные или трубчатые теплообменники, с использованием жидкой охлаждающей среды, либо в инжекторных конденсаторах, где охлаждающая жидкость впрыскивается в корпус конденсатора и смешивается с очищаемым газом, отбирая теплоту от его паров. Поверхностные конденсаторы применяют для отделения веществ, смешивающихся с охлаждающейся жидкостью; инжекторные — веществ, которые не смешиваются между собой (в этом случае жидкости разделяют после охлаждения в сепараторе).

Реагентные методы очистки

Реагентные методы очистки газов включают процессы химического окисления и восстановления, термоокисление и каталитическое окисление.

Химическое окисление или восстановление применяется в тех случаях, когда загрязняющее вещество с помощью этих реакций мож но перевести в безвредное соединение, или получить промежуточный продукт, более пригодный для дальнейшей переработки. В процессе окисления чаще всего используют атмосферный кислород.

Процессы окисления или восстановления при нормальных условиях могут протекать недостаточно быстро. По этой причине часто используют повышенные температуру и давление или катализаторы.

Термоокисление применяют особенно часто в нефтехимических производствах. Выбросы этих предприятий содержат органические вещества, которые могут быть сожжены с образованием диоксида углерода, воды и других нетоксичных веществ. Сгорание должно быть полным и это зависит от температуры, при которой оно происходит. Газы и пары полностью сгорают при температуре выше 800 °С. В процессе горения для предотвращения образования сажи необходим 2 —3%-й избыток воздуха.

Если теплотворной способности газовой смеси достаточно для образования стабильного пламени, то газы с самовоспламеняющимися веществами можно сжигать в факеле. Такой способ применим на нефтеперегонных и нефтеперерабатывающих предприятиях. Сжигание осуществляется на высоте около 100 м. Сжигание и замкнутом пространстве используется при реализации длительных непрерывных процессов с возможностью утилизации теплоты сгорания.

Каталитическое окисление применяют в тех случаях, когда концентрация горючих веществ в газе невелика или когда требуется предварительный нагрев до 800 °С. Катализаторы гарантируют весьма быстрое и полное протекание реакции горения даже при относительно низких температурах. Горение на поверхности катализатора протекает без образования пламени и не зависит от температуры зажигания. Современные катализаторы позволяют осуществлять обыкновенное сжигание при 250 °С. При 300 °С достигается 90%-я эффективность процесса, а при 350—400 °С — 99%-я.

Катализаторы представляют собой либо металлы в элементарном состоянии, либо оксиды или соли, нанесенные на инертные носители.