Реферат: Измерение осаждения загрязнителей из воздуха. Мониторинг кислотных осадков
Метод абсорбции обеспечивает очистку газовых выбросов путем разделения газовоздушной смеси на составные части за счет поглощения одной или нескольких вредных примесей (абсорбатов), содержащихся в этой смеси, жидким поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора.
Для удаления из технологических выбросов таких газов, как аммиак, хлористый или фтористый водород в качестве жидкого поглотителя применяется вода. Растворимость этих вредных веществ в воде составляет сотни граммов на 1 кг воды. Растворимость в воде сернистого ангидрида или хлора не превышает сотых долей грамма на 1 кг воды, поэтому при обработке газовых примесей, содержащих эти вредные газы, требуются большие количества воды. В качестве абсорбентов используются и другие жидкости: раствор сернистой кислоты для улавливания водяных паров; вязкие масла для улавливания ароматических углеводородов из коксового газа.
Очищенный газ обычно отводится в атмосферу, а абсорбент, содержащий вредные растворимые примеси, подвергают регенерации с целью отделения вредных веществ, после чего возвращают в аппарат или отводят в качестве отхода.
Метод хемсорбции заключается в поглощении вредных газовых и паровых примесей, содержащихся в газовых выбросах, твердыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых химических соединений. Применение этого метода наиболее выгодно при небольших концентрациях вредных примесей в отходящих газах. Методом хемсорбции осуществляется очистка газовоздушной смеси от сероводорода с использованием мышьяково-щелочного, этаноламинового и других растворов. Сероводород при этом связывается в соответствующей хемсорбенту соли, находящейся в водном растворе, регенерация которого осуществляется кислородом, содержащимся в очищенном воздухе, с образованием серы, которая может быть использована как сырье.
Хемсорбция широко применяется для очистки отходящих газов от оксидов азота, образующихся при сжигании топлива, выделяющихся из ванн для травления и в других технологических процессах. Очистка осуществляется в скрубберах с использованием в качестве хемсорбента известкового раствора. Эффективность очистки от оксидов азота составляет 0,17 – 0,86 и от паров кислот – 0,95.
Достоинство методов абсорбции и хемсорбции заключается в непрерывности ведения технологического процесса и экономичности очистки больших количеств газовых выбросов. Недостаток – громоздкость оборудования и необходимость создания систем жидкостного орошения. В процессе очистки газы подвергаются охлаждению, что снижает эффективность их рассеяния при отводе в атмосферу. В процессе работы абсорбционных аппаратов образуется большое количество отходов, состоящих из смеси пыли, поглощающей жидкости и вредных примесей, которые подлежат транспортировке и утилизации, что усложняет и удорожает процесс очистки.
Адсорбционный метод очистки газов основан на поглощении содержащихся в них вредных примесей поверхностью твердых пористых тел с ультрамикроскопической структурой, называемых адсорбентами. Эффективность процесса адсорбции зависит от пористости адсорбента, скорости и температуры очищаемых газов.
Поглощающая способность адсорбента определяется наличием в его объеме большого количества пор различного размера: микропоры, переходные и макропоры. Размеры микропор соизмеримы с молекулами адсорбируемых вредных примесей и составляют от 5 • 10–10 до 10–9 м. Размер переходных пор намного больше адсорбируемых молекул и колеблется от 1,5 • 10–9 до 2 • 10–7 м. Переходные поры выполняют роль каналов, подводящих поглощаемые примеси к микропорам, их удельная поверхность может составлять то 10 до 400 м2/г. Чем больше пористость адсорбента и выше конденсация примеси, тем интенсивней протекает процесс адсорбции. В качестве адсорбентов широко применяют активированные угли, удельная поверхность которых составляет 102 – 103 м2/г. Их применяют для очистки газов от органических паров, поглощения неприятных запахов и газообразных примесей, содержащихся в небольших количествах в промышленных выбросах. Кроме активированного угля используются активированный глинозем, селикагель, активированный оксид алюминия, синтетические цеолиты или молекулярные сита, которые наряду с активированным углем обладают высокой адсорбционной способностью и избирательностью поглощения определенных газов, механической прочностью и способностью к регенерации. Последнее свойство очень важно, так как позволяет при снижении давления или повышении температуры удалять из адсорбента поглощенные газы без изменения их химического состава и тем самым повторно использовать адсорбент и адсорбируемый газ.
Аппараты адсорбционной очистки работают периодически или непрерывно и выполняются в виде вертикальных, горизонтальных или кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом, через который проходит поток очищаемого газа. Выбор конструкции определяется расходом очищаемого газа, размером частиц адсорбента, требуемой степенью очистки и другими факторами. Наиболее распространены адсорберы периодического действия, в которых период очистки газов чередуется с периодом регенерации твердого адсорбента.
Термическая нейтрализация обеспечивает окисление токсичных примесей в газовых выбросах до менее токсичных при наличии свободного кислорода и высокой температуры газов. Этот метод применяется при больших объемах газовых выбросов и концентрациях загрязняющих примесей, превышающих 300 частей на миллион.
Различают три схемы термической нейтрализации газовых выбросов: прямое сжигание в пламени, термическое окисление при температурах 600-800°C и каталитическое сжигание – при 250-450°C. Выбор схемы нейтрализации определяется химическим составом загрязняющих веществ, их концентрацией, начальной температурой газовых выбросов, объемным расходом и предельно допустимыми выбросами вредных веществ.
Прямое сжигание следует использовать только в тех случаях, когда отходящие газы содержат достаточно тепла, необходимого для осуществления процесса и составляющего более 50% от общей теплоты сгорания. В процессе прямого сжигания температура пламени может достигать 1300°C, что при наличии достаточного избытка воздуха и продолжительном времени нахождения газа при высокой температуре приводит к образованию оксидов азота. В результате в процессе прямого сжигания одних вредных примесей происходит образование другого загрязняющего вещества.
Прямое сжигание может осуществляться как непосредственно в открытом факеле, так и в замкнутых камерах. Системы прямого сжигания обеспечивают эффективность очистки 0,9 – 0,99, если время пребывания вредных примесей, органических отходов, оксидов азота, токсичных газов, например, цианистого водорода в высокотемпературной зоне – 0,5 с, а температура газов, содержащих углеводороды, не менее 500-650°C, содержащих оксид углерода – 660-750°C.
Термическое окисление применяется, когда отходящие газы имеют высокую температуру, но в них нет достаточного количества кислорода, либо, когда концентрация горючих примесей настолько низка, что они не обеспечивают подвод теплоты, необходимой для поддержания пламени.
Если отходящие газы имеют высокую температуру, то процесс дожигания происходит в камере с подмешиванием свежего воздуха. Так осуществляется дожигание оксида углерода и углеводородов, образующихся при работе автомобильного двигателя. Если отходящие газы имеют недостаточную для процесса окисления температуру, то они предварительно подогреваются в теплообменнике, а затем поступают в рабочую зону, в которой сжигают природный или другой высококалорийный газ. При этом горючие компоненты отходящих газов доводят до температуры, превышающей точки их самовоспламенения, и они сгорают в среде кислорода, присутствующего в отходящих газах.
Основное преимущество термического окисления – относительно низкая температура процесса, что позволяет сократить расходы на изготовления камеры сжигания и исключить образование оксидов азота.
Каталитический метод предназначен для превращения вредных примесей, содержащихся в отходящих газах промышленных выбросов, в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды с использованием специальных веществ – катализаторов. Катализаторы изменяют скорость и направление химической реакции, например, реакции окисления. В качестве катализаторов используются: платина, палладий и другие благородные металлы или и соединения: оксиды меди, марганца и т. п. Катализаторная масса располагается в специальных реакторах в виде насадки из колец, шаров, пластин или проволоки, свитой в спираль из нихрома, никеля, окиси алюминия с нанесенным на поверхность этих элементов слоем благородных металлов микронной толщины. Каталитические методы очистки широко используются для вредных примесей, содержащихся в газовоздушных выбросах цехов окраски, а также для нейтрализации выхлопных газов автомобилей.
Безотходные производства. Безотходным производством является такое производство, в котором все исходное сырье в конечном итоге превращается в ту или иную продукцию и которое при этом одновременно оптимизировано по технологическим, экономическим и социально-экологическим критериям. Принципиальная новизна подобного подхода к дальнейшему развитию промышленного производства обусловлена невозможностью эффективно решать проблемы охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов только путем совершенствования методов обезвреживания, утилизации, переработки или захоронения отходов.
При создании и развитии безотходных производств обязательно использование всех компонентов сырья. В настоящее время несмотря на то, что практически все сырье, применяемое в промышленности, является многокомпонентным, в качестве готовой продукции используется, как правило, только один компонент. Максимально возможное – это комплексное использование энергии при безотходном производстве.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11
