• 5

ГЛАВА 1 МЕТОДЫ ОЧИСТКИ И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха яв­ляются промышленные предприятия, транспорт, тепловые элек­тростанции, животноводческие комплексы. Каждый из этих ис­точников связан с выделением большого количества специфиче­ских токсичных веществ, иногда не поддающихся сразу иден­тификации, хотя номенклатура миоготоннажных загрязнений сравнительно мала.

Например, предприятия черной металлургии выбрасывают газы, содер­жащие пыль, оксиды серы и металлов. Ha'l т передельного чугуна выбра­сывается 4,5 кг пыли, 2,7 кг SO*, 0,1— 0,В кг Мп, а также соединения мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, ртути, редких металлов, смолистые ве­щества. Агломерационные фабрики выбрасывают пыль и диоксид серы (190 кг S02 на 1 т руды). Мартеновские и конверторные цехи выделяют . большие массы пыли. На 1 т мартеновской стали выделяется 3000—4000 м" газов с концентрацией ныли в среднем 0,5 г/м\ 00 кг СО и 3 кг S02. Кок­сохимические цехи загрязняют атмосферу пылью и смесыо летучих соедине­ний. Предприятия цветной металлургии выбрасывают запыленные газы, со­держащие диоксид серы, фтористые газы и металлы. Из тонны пыли, по­ступающей в атмосферу при плавке, медных руд, можно извлечь до 100 кг меди и немного меньше свинца и цинка. Выбросы металлургических пред­приятии характеризуются высокой температурой, достигающей 800 °С и более.

Предприятиями химической промышленности выбрасываются пыль, со­держащая неорганические и органические вещества, и газы: С02, СО, NH3> SO,, NO*, HF, НС!, SF4, HgS и др. Воздушные выбросы нефтедобываю­щей и нефтеперерабатывающей промышленности содержат углеводороды, сероводород и дуриопахиущие газы.

Заводы промышленности строительных материалов выбрасывают пыль, фториды, диоксиды серы и азота. Выхлопные газы автомобилей содержат примерно 200 веществ, в том числе канцерогенные углеводороды и тетра- этплевппец. Тепловые электростанции выделяют в атмосферу газы, содержа­щие оксиды серы, азота и углерода, золу, металлы.

Загрязнения в атмосферу могут поступать из источников непрерывно или периодически, залпами или мгновенно. В случае

ГазоаРраз ные

 

залповых выбросов за короткий промежуток времени в воздух выделяется большое количество вредных веществ. Залповые выбросы возможны при авариях, при сжигании быстрогорящих отходов производства на специальных площадках уничтожения. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды иногда на значительную высоту. Они происходят при взрывных работах и авариях.

Таким образом, с отходящими газами в атмосферу поступа­ют твердые, жидкие, паро- и газообразные неорганические и ор­ганические вещества, поэтому по агрегатному состоянию загряз­нения подразделяют на твердые, жидкие, газообразные и сме­шанные.

Отходящие газы промышленности, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы. Сплошной фазой в системе являются газы, а дисперс­ной— твердые частицы или капельки жидкости. Такие аэродис­персные системы называют аэрозолями, которые разделяют на пыли, дымы, и туманы. Пыли содержат твердые частицы разме­ром от 5 до 50 мкм, а дымы — от 0,1 до 5 мкм. Туманы состоят из капелек жидкости размером 0,3—5 мкм и образуются в ре­зультате конденсации паров или при распылении жидкости в газе.

Газовые выбросы классифицируют также по организации отвода и контроля — на организованные и неорганизованные; по

отходы

 

Рис. 1-1. Классификация методов и аппаратов для обезвреживания газовых выбросов

температуре — на нагретые, (температура газопылевой смеси выше температуры воздуха) и холодные; по признакам очист­ки— на выбрасываемые без очистки (организованные и неорга­низованные) и после очистки (организованные).

Организованный промышленный выброс. — это выброс, посту­пающий в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды, трубы, а неорганизованным выбросом называют промышленный выброс, поступающий в атмосферу в виде нена­правленных потоков газа в результате нарушения герметично­сти оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки и хра­нения продукта.

Для снижения загрязнения атмосферы от промышленных выбросов совершенствуют технологические процессы, осуще­ствляют герметизацию технологического оборудования, приме­няют пневмотранспорт, строят различные очистные сооружения.

Наиболее эффективным направлением снижения выбросов является создание безотходных технологических процессов, предусматривающих, например, внедрение замкнутых газооб­разных потоков, однако до настоящего времени основным сред­ством предотвращения вредных выбросов остается разработка и внедрение эффективных систем очистки газов. При этом под очисткой газа понимают отделение от газа или превращение и безвредное состояние загрязняющего вещества, поступающего от промышленного источника.

Классификация методов и аппаратов для обезвреживания газовых выбросов от различных примесей приведена на рис. 1-1. Эта классификация является приближенной. Она не охватывает псех существующих методов и тем более аппаратов для газо­очистки.

Для обезвреживания аэрозолей (пылей и туманов) использу­ют сухие, мокрые и электрические методы. Кроме того, аппара­ты отличаются друг от друга как по конструкции, так и по принципу осаждения взвешенных частиц. В основе работы сухих аппаратов лежат гравитационные, инерционные и центробежные механизмы осаждения или фильтрационные механизмы. В мо­крых пылеуловителях осуществляется контакт запыленных газов с жидкостью. При этом осаждение происходит на капли, на поверхность газовых пузырей или на пленку жидкости. В электрофильтрах отделение заряженных частиц аэрозоля происходит на осадительиых электродах.

Выбор метода и аппарата для улавливания аэрозолей в пер­вую очередь зависит от их дисперсного состава:

Аппараты

Скрубберы Тканевые фильтры Волокнистые фильтры Электрофильтры

ИИЯМ1'Г> ча-          Размер ча­стиц, мкм Аппараты    стиц, мкм

40        1000 Пылеосадительиые  20—100

камеры          0,9—100

20—1000 Циклоны: 0,05—100

диаметром 1—2 м  0,01—10 5—1000 диаметром 1 м

Для обезвреживания отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных веществ применяют следующие мето­ды: абсорбции (физической и хемосорбции), адсорбции, ка­талитические, термические, конденсации и компримирования.

Абсорбционные методы очистки отходящих газов подразде­ляют по следующим признакам: 1) по абсорбируемому компо­ненту; 2) по типу применяемого абсорбента; 3) по характеру процесса — с циркуляцией и без циркуляции газа; 4) по использо­ванию абсорбента — с регенерацией и возвращением его в цикл (циклические) и без регенерации (не циклические); 5) по ис­пользованию улавливаемых компонентов — с рекуперацией и без рекуперации; 6) по типу рекуперируемого продукта; 7) по организации процесса — периодические и непрерывные; 8) по конструктивным типам абсорбционной аппаратуры.

Для физической абсорбции на практике применяют воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извле­каемым газом, и водные растворы этих веществ. При хемосорб­ции в качестве абсорбента используют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ.

Выбор метода очистки зависит от многих факторов: концепт- рации извлекаемого компонента в отходящих газах, объема и температуры газа, содержания примесей, наличия хемосорбеи- тов, возможности использования продуктов рекуперации, требуе­мой степени очистки. Выбор производят на основании резуль­татов технико-экономических расчетов.

Адсорбционные методы очистки газов используют для уда­ления из них газообразных и парообразных примесей. Методы основаны на поглощении примесей пористыми телами-адсорбен­тами, Процессы очистки проводят в периодических или непре­рывных адсорберах. Достоинством методов является высокая степень очистки, а недостатком — невозможность очистки за­пыленных газов.

Каталитические методы очистки основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные на поверх­ности твердых катализаторов. Очистке подвергаются газы, не содержащие пыли и катализаторных ядоз. Методы используют­ся для очистки газов от оксидов азота, серы, углерода и от ор­ганических примесей. Их проводят в реакторах различной кон­струкции.

В рекуперациошюп технике наряду с другими методами для улавливания паров летучих растворителей используют методы конденсации и компримирования.

В основе метода конденсации лежит явление уменьшения давления насыщенного пара растворителя при понижении тем­пературы. Смесь паров растворителя с воздухом предваритель­но охлаждают в теплообменнике, а затем конденсируют. Досто­инствами метода являются простота аппаратурного оформления и эксплуатации рекуперациониой установки. Однако проведение процесса очистки паровоздушных смесей методом конденсации сильно осложнено, поскольку содержание паров летучих рас­творителей в этих смесях обычно превышает нижний предел их взрываемоети. К недостаткам метода относятся также высокие расходы холодильного агента и электроэнергии и низкий про­цент конденсации паров (выход) растворителей — обычно не. превышает 70—90%. Метод конденсации является рентабель­ным лишь при содержании паров растворителя в подвергаемом очистке потоке ^100 г/м3, что существенно ограничивает об­ласть применения установок конденсационного типа.

Метод компримирования базируется на том же явлении, что и метод конденсации, но применительно к парам растворите-' лей, находящимся под избыточным давлением. Однако метод компримирования более сложен в аппаратурном оформлении, так как в схеме улавливания паров растворителей необходим компримирующий агрегат. Кроме того, он сохраняет все недо­статки, присущие методу конденсации, и не обеспечивает воз­

можность улавливания паров летучих растворителей при их низ­ких концентрациях.

Термические методы (методы прямого сжигания) применя­ют для обезвреживания газов от легкоокиеляемых токсичных, а также, дурнопахнущих примесей. Методы основаны на сжига­нии горючих примесей в топках печей или факельных горелках. Преимуществом метода является простота аппаратуры, универ­сальность использования. Недостатки: дополнительный расход топлива при сжигании низкоконцентрированных газов, а также необходимость дополнительной абсорбционной или адсорбцион­ной очистки газов после сжигания.

Следует отметить, что сложный химический состав выбро­сов и высокие концентрации токсичных компонентов заранее предопределяют многоступенчатые схемы очистки, представляю­щие собой комбинацию разных методов.

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я