Metody i metody oczyszczania powietrza atmosferycznego. Skuteczne metody oczyszczania powietrza atmosferycznego

Ministerstwo Edukacji i Nauki

Budżet państwa federalnego instytucja edukacyjna HPE

SSTU IM. Gagarina Yu.A.

Instytut Technologiczny Engelsa (oddział)

Katedra Ekologii i Ochrony Środowiska

PROJEKT KURSU

dyscyplina: Inżynieria ochrony środowiska

Urządzenia do oczyszczania powietrza

Ukończył: Dolbnya I.V.

Sztuka. grupa OOS-51

Sprawdził: profesor

Olszańska L.N.

Engelsa – 2013

WSTĘP

Ochrona atmosfery

1 Główne zanieczyszczenia powietrza atmosferycznego i skutki jego zanieczyszczenia

1.2 Środki ochrony atmosfery

2. Metody i urządzenia do oczyszczania powietrza

2.1 Odpylacze suche (cyklony)

2 Odpylacze mokre (scrubbery)

3 filtry

2.4 Metody absorpcji

5 Metody adsorpcji

6 Metoda katalityczna

2.7 Metoda termiczna

3. Obliczanie urządzeń do oczyszczania powietrza atmosferycznego

1 Dane wstępne

2 Obliczanie cyklonu TsN-24

3 Obliczenia bunkra

WNIOSEK

WYKAZ WYKORZYSTANYCH BIBLIOGRAFII

WSTĘP

Obecnie problem zanieczyszczenia powietrza różnymi szkodliwymi i toksycznymi zanieczyszczeniami jest poważny. Wynika to przede wszystkim z wysokiego tempa rozwoju przemysłu, a także z ogromnej skali upowszechnienia się transportu drogowego. W różnych gałęziach przemysłu dochodzi do zanieczyszczenia atmosfery, hydrosfery i litosfery. Powietrze atmosferyczne jest codziennie narażone na emisję szkodliwych gazów i zanieczyszczeń, które mieszają się i wchodzą w reakcje chemiczne z gazami wchodzącymi w skład stałego składu atmosfery (N 2, O 2, mieszanina gazów szlachetnych). W rezultacie stały skład powietrza może stać się zmienny (CO 2i para wodna) lub losowy, którego skład zależy od warunków lokalnych. Takie zmiany w atmosferze mogą prowadzić do powstawania kwaśnych opadów, które powstają w wyniku oddziaływania SO 2,NIE X , CO, CO 2i inne tlenki wraz z jego składnikami. Kwaśne opady mają z kolei szkodliwy wpływ na glebę, zbiorniki wodne, roślinność i organizmy żywe. Prowadzą do zakwaszenia zbiorników wodnych i gleby, w wyniku czego zmienia się pH środowiska, co przyczynia się do pogorszenia warunków życia roślin, zwierząt i mikroorganizmów, co może prowadzić do ich śmierci. Ponadto kwaśne opady niszczą konstrukcję budynków i budowli, a także pomniki przyrody i architektury. W czysta forma Dwutlenek siarki, azot i tlenki węgla są bardzo szkodliwe i toksyczne. Oprócz tych zanieczyszczeń w rezultacie aktywna praca Przedsiębiorstwa przemysłowe emitują do atmosfery wiele innych szkodliwych substancji, w tym toksyczne substancje organiczne, aerozole i pyły o różnym składzie chemicznym.

Dlatego wraz z rozwojem przemysłu konieczne jest opracowywanie i udoskonalanie metod ochrony i oczyszczania atmosfery z substancji obcych. Konieczne jest minimalizowanie ilości emisji szkodliwych gazów. Ponadto w procesach oczyszczania powietrza wiele zanieczyszczeń można odzyskać i ponownie wykorzystać w produkcji.

Celem pracy jest analiza i zapoznanie się z literaturą naukową dotyczącą metod i środków oczyszczania powietrza atmosferycznego oraz obliczenie parametrów cyklonu TsN-24.

1. OCHRONA ATMOSFERY

Atmosfera - koperta gazowa ciało niebieskie, utrzymywane w pobliżu przez grawitację. Ponieważ nie ma ostrej granicy między atmosferą a przestrzenią międzyplanetarną, za atmosferę zwykle uważa się obszar wokół ciała niebieskiego, w którym ośrodek gazowy obraca się wraz z nim jako jedną całością. Głębokość atmosfery niektórych planet, składającej się głównie z gazów (planet gazowych), może być bardzo głęboka.

Atmosfera ziemska zawiera tlen wykorzystywany przez większość organizmów żywych do oddychania oraz dwutlenek węgla zużywany przez rośliny, glony i sinice podczas fotosyntezy. Atmosfera jest także warstwą ochronną planety, chroniącą jej mieszkańców przed promieniowaniem ultrafioletowym słońca.

.1 Główne zanieczyszczenia powietrza i skutki zanieczyszczenia powietrza

Głównymi zanieczyszczeniami powietrza powstającymi zarówno w trakcie działalności gospodarczej człowieka, jak i w wyniku procesów naturalnych jest dwutlenek siarki SO 2, dwutlenek węgla CO 2, tlenki azotu NO X , cząstki stałe - aerozole. Ich udział wynosi 98%. maksymalna głośność emisja szkodliwych substancji. Oprócz tych głównych substancji zanieczyszczających w atmosferze obserwuje się ponad 70 rodzajów szkodliwych substancji: formaldehyd, fenol, benzen, związki ołowiu i innych metali ciężkich, amoniak, dwusiarczek węgla itp.

W stronę najważniejszych konsekwencji dla środowiska globalne zanieczyszczenie atmosfery obejmują:

· możliwe ocieplenie klimatu (efekt cieplarniany);

· zakłócenie warstwy ozonowej;

· kwaśny deszcz;

· pogorszenie zdrowia ludzi.

Efekt cieplarniany to wzrost temperatury dolnych warstw atmosfery ziemskiej w stosunku do temperatury efektywnej, tj. temperatura promieniowania cieplnego planety obserwowana z kosmosu.

W grudniu 1997 r. na spotkaniu w Kioto w Japonii poświęconym globalnym zmianom klimatycznym delegaci z ponad 160 krajów przyjęli konwencję zobowiązującą kraje rozwinięte do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych. Protokół z Kioto zobowiązuje 38 przedsiębiorstw przemysłowych kraje rozwinięte zmniejszyć do lat 2008-2012 Emisje CO 2o 5% w stosunku do poziomu z 1990 r.:

· Unia Europejska musi zmniejszyć emisję CO 2i innych gazów cieplarnianych o 8%,

USA – o 7%,

Japonia – o 6%.

W marcu 2001 roku Stany Zjednoczone, na które przypada 36,1% światowych emisji, ogłosiły swoją decyzję o nieuczestnictwie w Protokole z Kioto. Kanada również opuściła listę krajów uczestniczących. Afganistan<#"justify">Protokół przewiduje system kwot emisji gazów cieplarnianych. Jego istota polega na tym, że każdy kraj (na razie dotyczy to tylko trzydziestu ośmiu krajów, które zobowiązały się do redukcji emisji) otrzymuje pozwolenie na emisję określonej ilości gazów cieplarnianych. Zakłada się, że niektóre kraje lub firmy przekroczą limity emisyjne. W takich przypadkach te kraje lub firmy będą mogły wykupić prawo do dodatkowych emisji od tych krajów lub firm, których emisje są mniejsze niż przyznana kwota. Zakłada się zatem, że główny cel, jakim jest redukcja emisji gazów cieplarnianych o 5% w ciągu najbliższych 15 lat, zostanie osiągnięty.

Jako inne przyczyny powodujące ocieplenie klimatu naukowcy wymieniają zmienność aktywności słonecznej, zmiany w pole magnetyczne Pole elektryczne Ziemi i atmosfery.

.2 Środki ochrony atmosfery

Aby chronić atmosferę przed negatywem wpływ antropogeniczny Stosuje się następujące podstawowe środki.

Papierówka procesy technologiczne:

1 tworzenie zamkniętych obiegów technologicznych, technologii niskoodpadowych zapobiegających uwalnianiu szkodliwych substancji do atmosfery;

2 redukcja zanieczyszczeń z instalacji cieplnych: scentralizowane zaopatrzenie w ciepło, wstępne oczyszczanie paliwa ze związków siarki, wykorzystanie alternatywnych źródeł energii, przejście na paliwo wyższej jakości (z węgla na gaz ziemny);

3 redukcja zanieczyszczeń pochodzących z transportu samochodowego: wykorzystanie transportu elektrycznego, oczyszczanie spalin, zastosowanie katalizatorów do dopalania paliwa, rozwój transportu wodorowego, przeniesienie potoków ruchu poza miasto.

Oczyszczanie gazów procesowych ze szkodliwych zanieczyszczeń.

Dyspersja emisji gazów w atmosferze. Dyspersja odbywa się za pomocą wysokich kominów (ponad 300 m wysokości). Jest to wydarzenie o charakterze tymczasowym, wymuszonym, realizowane ze względu na fakt, że istniejące oczyszczalnie nie zapewniają całkowitego usunięcia szkodliwych substancji z emisji.

Budowa stref ochrony sanitarnej, rozwiązania architektoniczne i planistyczne.

Strefa ochrony sanitarnej (SPZ) to pas oddzielający źródła zanieczyszczeń przemysłowych od budynków mieszkalnych lub użyteczności publicznej w celu ochrony ludności przed wpływem szkodliwych czynników produkcji. Szerokość strefy ochrony sanitarnej ustalana jest w zależności od klasy produkcji, stopnia szkodliwości oraz ilości substancji wprowadzanych do atmosfery (50-1000 m).

Rozwiązania architektoniczne i planistyczne - prawidłowe wzajemne rozmieszczenie źródeł emisji i obszarów zaludnionych, z uwzględnieniem kierunku wiatrów, budowa autostrad omijających obszary zaludnione itp.

Sprzęt do oczyszczania emisji:

· urządzenia do oczyszczania gazów spalinowych z aerozoli (pył, popiół, sadza);

· urządzenia do oczyszczania spalin z zanieczyszczeń gazowych i parowych (NO, NO 2, WIĘC 2, TAK 3itd.)

2. METODY I SPRZĘT DO OCZYSZCZANIA ATMOSFERY

.1 Odpylacze suche (cyklony)

Odpylacze suche przeznaczone są do zgrubnego mechanicznego oczyszczania dużych i ciężkich pyłów. Zasada działania polega na osiadaniu cząstek pod wpływem siły odśrodkowej i grawitacji. Cyklony stały się powszechne różne rodzaje: pojedynczy, grupowy, akumulatorowy.

Schemat (rys. 1) przedstawia uproszczoną konstrukcję pojedynczego cyklonu. Strumień pyłu i gazu wprowadzany jest do cyklonu poprzez rurę wlotową 2, skręca się i wykonuje ruch rotacyjny i postępowy wzdłuż obudowy 1. Cząsteczki pyłu są wyrzucane pod działaniem sił odśrodkowych na ściankę obudowy, a następnie pod pod wpływem siły ciężkości gromadzą się w pojemniku na śmieci 4, skąd są okresowo usuwane. Gaz pozbawiony pyłu obraca się o 180 º i opuszcza cyklon rurą 3.

Ryż. 1. Cyklon

.2 Odpylacze mokre (płuczki)

Odpylacze mokre charakteryzują się dużą skutecznością czyszczenia z drobnych pyłów o wielkości do 2 mikronów. Działają na zasadzie osadzania się cząstek pyłu na powierzchni kropelek pod wpływem sił bezwładności lub ruchu Browna.

Schemat (ryc. 2) przedstawia płuczkę. Przepływ gazu zapylonego przez rurę 1 kierowany jest do ciekłego zwierciadła 2, na którym osadzają się największe cząstki pyłu. Następnie gaz unosi się w kierunku strumienia kropelek cieczy dostarczanych przez dysze, gdzie usuwane są drobne cząstki pyłu.

Ryż. 2. Płuczka

.3 Filtry

Przeznaczony do dokładnego oczyszczania gazów w wyniku osadzania się cząstek pyłu (do 0,05 mikrona) na powierzchni porowatych przegród filtracyjnych. W zależności od rodzaju mediów filtracyjnych rozróżnia się filtry tkaninowe (tkanina, filc, guma gąbczasta) i filtry granulowane. O wyborze materiału filtracyjnego decydują wymagania dotyczące czyszczenia oraz warunki pracy: stopień oczyszczenia, temperatura, agresywność gazu, wilgotność, ilość i wielkość pyłu itp. Schemat (ryc. 3) przedstawia urządzenie filtrujące.

Ryż. 3. Filtruj

Elektrofiltry - skuteczna metoda oczyszczanie z zawieszonych cząstek pyłu (0,01 mikrona), z mgły olejowej. Zasada działania opiera się na jonizacji i osadzaniu cząstek w polu elektrycznym. Na powierzchni elektrody koronowej następuje jonizacja przepływu pyłu i gazu. Po uzyskaniu ładunku ujemnego cząstki pyłu przemieszczają się w kierunku elektrody zbiorczej, która ma znak przeciwny do ładunku elektrody wyładowczej. Gdy cząsteczki kurzu gromadzą się na elektrodach, opadają one grawitacyjnie do pojemnika na kurz lub są usuwane przez wstrząsanie.

W procesach oczyszczania powietrza atmosferycznego stosuje się także dwustrefowe elektrofiltry (rys. 4). Cechą charakterystyczną takich filtrów jest obecność dwóch odrębnych pól elektrycznych, w jednym z nich ładowane są zawieszone cząstki, a w drugim osadzane. W Rosji najczęściej stosowanym dwustrefowym elektrofiltrem jest elektrofiltr typu „Rion”, stosowany głównie do oczyszczania powietrza wentylacyjnego o temperaturze do 40°C i początkowej zawartości pyłu nie większej niż 10 mg/m ³. Oczyszczone powietrze najpierw przechodzi przez jonizator, którego zadaniem jest ładowanie cząstek pyłu w polu wyładowania koronowego zachodzącego pomiędzy elektrodami o polaryzacji dodatniej i ujemnej. Jonizator został zaprojektowany w taki sposób, że przy prędkości około 2 m/s wychwycony pył ma czas na naładowanie, ale nie ma czasu na osiadanie. Ze względu na małą średnicę elektrod koronowych oraz małą szczelinę międzyelektrodową jonizator pracuje przy napięciu 14 kV, które jest wystarczające do uzyskania natężenia pola zapewniającego wystąpienie wyładowania koronowego. Naładowane cząstki pyłu są przenoszone przez strumień powietrza do osadnika, który stanowi układ płyt. Naprzemienność uziemionych (naładowanych ujemnie) płytek i płytek podłączonych do dodatniego bieguna prostownika tworzy jednolite elektryczne pole osadzania. Naładowane cząstki pyłu osadzają się w polu elektrofiltra na płytach o przeciwnej polaryzacji. Mała odległość między płytami (6-7 mm) pozwala przy niskim napięciu między płytami (7 kV) uzyskać natężenie pola na poziomie 8-10 kV/cm, czyli w przybliżeniu dwukrotnie większe niż w przypadku pojedynczego strefowe elektrofiltry, które są wystarczające do osadzenia najmniejszych cząstek (o wielkości submikronowej). Duże natężenie pola i mała odległość między płytami powodują dużą szybkość osadzania się pyłu. Do wychwycenia 85-95% pyłu wystarczy przebywanie w filtrze przez 0,2-0,4 s. Elektrofiltry typu „Rion” przeznaczone są na przepływy oczyszczonego powietrza – 20 000 m ³/ h (Rion-2,7); 10000 metrów ³/ h (Rion-1,4); 4000 m ³/ h (Rion-0,55) i 1000 m ³/ h (Rion-0,17). Stopień oczyszczenia we wszystkich typach elektrofiltrów wynosi 85-95%.

Ryż. 4. Schemat ideowy dwustrefowego elektrofiltra: a - jonizator; b - środek strącający. 1,2 - elektrody dodatnie i ujemne jonizatora; 3.4 - elektrofiltry z elektrodą dodatnią i ujemną

Elektrofiltry zasilane są wyprostowanym prądem wysokiego napięcia (60-80 kV) Do konwersji prądu przemiennego o normalnej częstotliwości (50 Hz) na niskie napięcie (380 V) stosuje się jednostki elektryczne o stosunkowo małej mocy (20-150 kW). Każda jednostka elektryczna składa się z transformatora podwyższającego napięcie, prostownika, regulatora napięcia i panelu sterowania.

2.4 Metody absorpcji

Istotą absorpcji jest wchłanianie usuniętych składników przez ciecz. W zależności od charakterystyki oddziaływania absorbera ze składnikiem wyekstrahowanym z mieszaniny gazowej, metody absorpcji dzieli się na metody absorpcji fizycznej i absorpcji chemicznej (chemisorpcji), której towarzyszy reakcja chemiczna w fazie ciekłej. Do absorpcji fizycznej stosuje się absorbery – wodę, rozpuszczalniki organiczne, które nie reagują z wydobytym gazem. Podczas oczyszczania chemisorpcyjnego składniki uwolnione z gazów wchodzą w reakcje chemiczne z chemisorbentami, którymi są roztwory substancji mineralnych i organicznych, zawiesiny oraz ciecze organiczne. Metody absorpcyjne służą do oczyszczania gazów z CO, N X O y , WIĘC 2, H 2S, HCl, CO 2 .

W zależności od sposobu tworzenia powierzchni styku faz rozróżnia się urządzenia absorpcyjne powierzchniowe, barbotujące i natryskowe.

W pierwszej grupie urządzeń powierzchnią styku faz jest ciekłe zwierciadło lub powierzchnia płynącej warstewki cieczy. Dotyczy to również absorbentów zapakowanych, w których ciecz przepływa po powierzchni opakowania wykonanego z brył o różnych kształtach.

W drugiej grupie absorbentów powierzchnia styku zwiększa się na skutek rozprowadzania gazów dopływających do cieczy w postaci pęcherzyków i strumieni. Bełkotkę przeprowadza się przepuszczając gaz przez aparat wypełniony cieczą lub w aparatach kolumnowych z płytami o różnych kształtach.

W trzeciej grupie powierzchnia styku tworzona jest poprzez rozpylanie cieczy w masę gazu. Powierzchnia styku i efektywność całego procesu zależą od dyspersji rozpylanej cieczy.

Najbardziej rozpowszechnione są absorbery z wypełnieniem (powierzchniowym) i pęcherzykami płytowymi. Dla efektywnego wykorzystania wodnych ośrodków absorpcyjnych usuwany składnik musi być dobrze rozpuszczony w ośrodku absorpcyjnym i często wchodzić w interakcję chemiczną z wodą, jak np. przy oczyszczaniu gazów z HCl, HF, NH 3,NIE 2. Typowe wady metody absorpcji jest powstawanie odpadów płynnych i uciążliwość sprzętu.

Wśród absorberów powierzchniowych uwagę i szerokie zastosowanie przyciągają absorbery foliowe. Cechą konstrukcyjną urządzeń kontaktowych z folią o stałej powierzchni styku fazowego są kanały o przekroju okrągłym, prostokątnym, trójkątnym i innych, wzdłuż których wewnętrznej powierzchni porusza się cienka warstwa cieczy, oddziałując z przepływem gazu. Interakcja faz na etapie styku może być współprądowa lub przeciwprądowa. Zwykle stosują zasadę bezpośredniego oddziaływania faz na każdym etapie, zapewniając przeciwprąd w całym aparacie.

W celu zintensyfikowania procesu absorpcji i poprawy rozdziału faz w kanałach kołowych montowane są zawirowywacze (zawirowacze). Dodatkowy ruch obrotowy nadawany przepływowi dwufazowemu, zwiększa efektywność przenoszenia masy 1,5-2 razy i umożliwia wykorzystanie powstałej siły odśrodkowej do rozdzielenia faz po opuszczeniu strefy styku. W strefie kontaktu ciecz pod wpływem tej siły tworzy spiralną warstwę poruszającą się ku górze po wewnętrznej powierzchni kanału. Stało się to impulsem do wykorzystania ruchu wirowego w strefie kontaktu przy opracowywaniu szybkich urządzeń absorpcyjnych (rys. 5).

Ryż. 5. Absorber wysokoobrotowy z bezpośrednim oddziaływaniem gazu i cieczy we wznoszącym się przepływie wirowym

Filtr odpylający zanieczyszczenia atmosferyczne

Każdy stopień składa się z równolegle pracujących elementów rurowych AE z wielołopatowymi, śrubowo-osiowymi zawirowywaczami CD. Strumień gazu unoszący się przez urządzenie wchodzi do strefy kontaktu BE i wychwytuje ciecz wypływającą z rozpylacza B. Strumień gazu niosący kropelki cieczy przechodzi przez strefę rozpylania BC i wchodzi do osiowego zawirowywacza CD. Obecność strefy natrysku z rozwiniętą powierzchnią międzyfazową przed zawirowaczem zwiększa efektywność przenoszenia masy. Za zawirowatorem strumień wirowy przechodzi przez strefę folii DE, z której ciecz przez szczelinę separacyjną EA wyrzucana jest na ściankę rury separacyjnej i spływa w dół, a strumień gazu podnosi się do następnego stopnia. Ciecz wpływa do atomizera dolnego stopnia przez przestrzeń międzyelementową, promieniowe rury przesyłowe i centralną rurę przesyłową. Transfer masy pomiędzy gazem i cieczą zachodzi w trzech strefach: atomizacji, wirowania i folii.

Najbardziej reprezentatywną grupą pod względem konstrukcyjnym są absorbery pęcherzykowe (rys. 6). W wyniku oddziaływania faz (ciecz jest fazą ciągłą, a gaz fazą rozproszoną) na płytach tworzy się warstwa gaz-ciecz, złożona ze stosunkowo czystej cieczy i spienionej cieczy. Całkowita wysokość warstwy na płycie i jej elementów zależy od konstrukcji płyty, stosunku przepływów materiału oraz właściwości fizykochemicznych układu.

Wśród bulgoczących urządzeń kontaktowych szczególne miejsce zajmują płyty sitowe i kołpakowe, które znajdują szerokie zastosowanie w przemyśle. Jedną z nowych konstrukcji absorberów pęcherzykowych jest kolumna z półkami sitowymi i stosem krętych płyt umieszczonych pomiędzy tacami. Pakiet krętych płyt pomaga stworzyć dodatkową strefę przenoszenia masy, wychwytywać rozpryski cieczy powstałe w wyniku pęcherzyków na płycie sitowej i zawracać je do warstwy cieczy na tej samej płycie. Urządzenie przelewowe zapewnia przepływ cieczy z płyty na płytę wzdłuż wysokości kolumny. Przelew można przeprowadzić w przypadku braku lub obecności kieszeni odbiorczej w urządzeniu przelewowym. Urządzenia przelewowe bez kieszeni odbiorczej pozwalają zwiększyć obszar roboczy płyty, a tym samym zwiększyć wydajność kolumny. W przypadkach, gdy zakres pracy urządzenia przelewowego ogranicza pracę całej płyty, zaleca się montaż przelewów regulacyjnych, np. z pierścieniowymi szczelinami, które uruchamiają się naprzemiennie, lub z zaworami obrotowymi regulującymi przepływ obszar urządzenia przelewowego. Płyty zlewozmywakowe nie posiadają urządzeń przelewowych, co pozwala na pełniejsze wykorzystanie powierzchni płyt i znacznie upraszcza je pod względem konstrukcyjnym. Gaz i ciecz poruszają się w przeciwprądzie. Jedną z wad takich korytek jest ich stosunkowo wąski zakres pracy w odniesieniu do obciążeń gazowych.

W ostatnim czasie intensyfikację procesu absorpcji w urządzeniach z uszkodzonymi płytami prowadzi się na drodze tworzenia płyt o uporządkowanym przepływie cieczy i stałym przekroju swobodnym, o powiększonej perforacji i o samoregulującym się swobodnym przekroju poprzecznym Talerze.

Ryż. 6. Absorber z płytami sitowymi: 1-płytowy; 2 - urządzenie przelewowe; 3 - strefa separacji

2.5 Metody adsorpcji

Adsorpcyjne metody oczyszczania gazów opierają się na absorpcji zanieczyszczeń gazowych i parowych przez ciała stałe o rozwiniętej powierzchni - adsorbenty. Zaabsorbowane cząsteczki gazu utrzymują się na powierzchni ciała stałego za pomocą sił van der Waalsa (adsorpcja fizyczna) lub siły chemiczne(chemisorpcja).

Proces adsorpcji przebiega w kilku etapach: przeniesienie cząsteczek gazu na zewnętrzną powierzchnię ciała stałego; przenikanie cząsteczek gazu do porów ciała stałego; samą adsorpcję. Najwolniejszy etap ogranicza proces jako całość.

Adsorpcja jest zalecana do oczyszczania gazów o niskim stężeniu szkodliwych składników. Zaadsorbowane substancje są usuwane z adsorbentów poprzez desorpcję za pomocą gazu obojętnego lub pary. W niektórych przypadkach przeprowadzana jest regeneracja termiczna. Proces prowadzony jest w adsorberach ze stacjonarną, ruchomą i upłynnioną warstwą sorbentu, okresowo i ciągłe działanie.

Jako adsorbenty stosuje się materiały o silnie rozwiniętej powierzchni wewnętrznej. Adsorbenty mogą być pochodzenia naturalnego lub syntetycznego. Do głównych typów adsorbentów przemysłowych należą węgle aktywne, żele krzemionkowe (SiO 2?nН 2O), żele aluminiowe (aktywny tlenek glinu A1 2O 3?nН 2O), zeolity i wymieniacze jonowe.

Można wyróżnić następujące główne metody prowadzenia procesów oczyszczania adsorpcyjnego:

) Po adsorpcji przeprowadza się desorpcję, a wychwycone składniki odzyskuje się do ponownego użycia.

) Po adsorpcji zanieczyszczenia nie są utylizowane, lecz poddawane dopalaniu termicznemu lub katalitycznemu. Ta odmiana oczyszczanie adsorpcyjne jest ekonomicznie uzasadnione przy niskich stężeniach substancji zanieczyszczających i (lub) wieloskładnikowych.

) Po oczyszczeniu adsorbent nie jest regenerowany, lecz poddawany np. zakopywaniu lub spalaniu razem z silnie chemisorbowaną substancją zanieczyszczającą. Metoda ta jest odpowiednia w przypadku stosowania tanich adsorbentów.

Opracowano różnorodne urządzenia do przeprowadzania procesów adsorpcji. Najpopularniejszymi adsorberami są adsorbery ze stałą warstwą adsorbentu ziarnistego lub o strukturze plastra miodu (rys. 7). Ciągłość procesów adsorpcji i regeneracji adsorbentu zapewniona jest poprzez zastosowanie aparatury ze złożem fluidalnym.

Metody adsorpcyjne są jedną z najpopularniejszych metod oczyszczania gazów w przemyśle. Ich zastosowanie umożliwia powrót do produkcji szeregu cennych związków. Przy stężeniach zanieczyszczeń w gazach większych niż 2-5 mg/m ³, sprzątanie okazuje się nawet opłacalne. Główną wadą metody adsorpcyjnej jest duża energochłonność etapów desorpcji i kolejnych etapów separacji, co znacznie komplikuje jej zastosowanie w mieszaninach wieloskładnikowych.

Ryż. 7. Adsorber półkowy wielosekcyjny z ustalonymi warstwami adsorbentu: 1 - korpus aparatu; 2 - warstwa adsorbentu

.6 Metoda katalityczna

Ta metoda przekształca toksyczne składniki emisje przemysłowe na substancje nieszkodliwe lub mniej szkodliwe dla środowiska poprzez wprowadzenie ich do układu dodatkowe substancje zwane katalizatorami. Metody katalityczne polegają na oddziaływaniu usuwanych substancji z jednym ze składników obecnych w oczyszczanym gazie lub z substancją specjalnie dodaną do mieszaniny na katalizatorach stałych. Działanie katalizatorów objawia się pośrednim (powierzchniowym) oddziaływaniem chemicznym katalizatora ze związkami reagującymi, w wyniku czego powstają substancje pośrednie i regenerowany katalizator.

Metody doboru katalizatorów są bardzo różnorodne, jednak wszystkie opierają się głównie na metodach empirycznych lub półempirycznych. Aktywność katalizatorów ocenia się na podstawie ilości produktu otrzymanego na jednostkę objętości katalizatora lub szybkości procesów katalitycznych zapewniających wymagany stopień konwersji.

W większości przypadków katalizatorami mogą być metale lub ich związki (platyna i metale szeregowe platyny, tlenki miedzi i manganu itp.). Do przeprowadzenia procesu katalitycznego potrzebne są niewielkie ilości katalizatora, rozmieszczone tak, aby zapewnić maksymalną powierzchnię kontaktu ze strumieniem gazu. Katalizatory wykonywane są najczęściej w postaci kulek, pierścieni lub drutu skręconego w spiralę. Katalizator może składać się z mieszaniny metali nieszlachetnych z dodatkiem platyny i palladu (setne procent wagowych katalizatora), osadzonej w postaci aktywnego filmu na spiralnie skręconym drucie nichromowym.

Objętość masy katalizatora określa się na podstawie maksymalnego stopnia zobojętnienia gazu, który z kolei zależy od rodzaju i stężenia substancji szkodliwych w spalinach, temperatury i ciśnienia procesu katalitycznego oraz aktywności katalizatora. Dopuszczalna szybkość zobojętniania mieści się w zakresie 2000-60000 objętości gazu na objętość masy katalitycznej na godzinę. Na katalizatorach opracowanych w oddziale NIIOGAZ w Dzierżyńskim, przy szybkości zobojętniania 30 000-60 000 objętości zobojętnionego gazu na objętość masy katalizatora na godzinę i w temperaturze 350-420°C, zanieczyszczenia etylenu, propylenu, butanu, propanu, aldehydu octowego , alkohole (metylowe, etylowe) są prawie całkowicie utlenione, propylowe, allilowe itp.), aceton, etyloaceton, benzen, toluen, ksylen, tlenek węgla itp.

Temperatura gazu ma istotny wpływ na szybkość i wydajność procesu katalitycznego. Każda reakcja zachodząca w strumieniu gazu charakteryzuje się tzw. minimalną temperaturą rozpoczęcia reakcji, poniżej której katalizator nie wykazuje aktywności. Temperatura, w której rozpoczyna się reakcja, zależy od charakteru i stężenia uwięzionych zanieczyszczeń, natężenia przepływu i rodzaju katalizatora. Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta wydajność procesu katalitycznego. Przykładowo metan zaczyna się utleniać na powierzchni katalizatora składającego się z 60% dwutlenku manganu i 40% tlenku miedzi dopiero w temperaturze 320°C, a 97% reakcji obserwuje się w t=450°C. Należy jednak pamiętać, że dla każdego katalizatora istnieje granica temperatury. Wzrost tego poziomu prowadzi do spadku aktywności, a następnie do zniszczenia katalizatora.

Aby utrzymać wymaganą temperaturę gazu, czasami domieszane są do niego produkty spalania z palnika pomocniczego pracującego na jakimś wysokokalorycznym paliwie (szczególnie w okresie rozruchu). Na ryc. Na rys. 8 przedstawiono reaktor katalityczny przeznaczony do utleniania toluenu zawartego w spalinach gazowo-powietrznych z lakierni. Powietrze zawierające domieszki toluenowe podgrzewane jest w przestrzeni międzyrurowej wymiennika ciepła – rekuperatora 1, skąd poprzez kanały przejściowe wchodzi do nagrzewnicy 4. Produkty spalania gazu ziemnego spalanego w palnikach 5 mieszają się z powietrzem, podnosząc jego temperaturę do 250-350°C, tj. do poziomu zapewniającego optymalną szybkość utleniania toluenu na powierzchni katalizatora. Proces przemiany chemicznej zachodzi na powierzchni katalizatora 3, umieszczonego w urządzeniu kontaktowym 2. Jako katalizator stosuje się naturalną rudę manganu (piromsyt) w postaci granulek o wielkości 2-5 mm, wzmacnianą azotanem palladu. W wyniku utleniania toluenu powstają nietoksyczne produkty: tlenek węgla i para wodna. Mieszanina powietrza i produktów reakcji o temperaturze 350-450°C kierowana jest do rekuperatora 1, gdzie przekazuje ciepło do strumienia gaz-powietrze w celu oczyszczenia, a następnie poprzez rurę wylotową jest uwalniana do atmosfery. Skuteczność czyszczenia takiego reaktora wynosi 95-98% przy zużyciu paliwa pomocniczego (gazu ziemnego) 3,5-4,0 m 3na 1000 m 3oczyszczone powietrze. Opór hydrauliczny reaktora przy obciążeniu znamionowym (800-900 m 3/h) nie przekracza 150-180 Pa. Szybkość procesu mieści się w zakresie od 8000 do 10000 objętości na objętość masy katalizatora na 1 godzinę.

Ryż. 8. Reaktor katalityczny

.7 Metoda termiczna

Dopalanie wysokotemperaturowe (neutralizacja termiczna) rozwinęło się dość znacząco w praktyce neutralizacji szkodliwych zanieczyszczeń zawartych w wentylacji i innych spalinach. Do przeprowadzenia dopalania (reakcji utleniania) konieczne jest utrzymanie wysokich temperatur oczyszczanego gazu oraz obecność wystarczającej ilości tlenu. Wybór schematu dopalania zależy od temperatury i ilości emisji, a także zawartości w nich szkodliwych zanieczyszczeń, tlenu i innych składników. Jeżeli spaliny mają wysoką temperaturę, proces dopalania zachodzi w komorze z dodatkiem świeżego powietrza. Przykładowo do dopalanie tlenku węgla dochodzi w gazach usuwanych systemem wentylacyjnym z elektrycznych pieców do topienia łukowego, dopalanie produktów niepełnego spalania (CO i C X N y ) silnik samochodowy bezpośrednio na wylocie z cylindrów w warunkach dodania nadmiaru powietrza.

Jeżeli temperatura spalin jest niewystarczająca do zajścia procesów utleniania, wówczas w strumieniu gazów spalinowych spalany jest gaz naturalny lub inny wysokokaloryczny gaz. Jednym z najprostszych urządzeń służących do pożarowej neutralizacji emisji procesowych i wentylacyjnych jest palnik przeznaczony do spalania gazu ziemnego (rys. 9). W tym przypadku zneutralizowane spaliny podawane są do kanału 1, gdzie przemywają palnik 2. Z kolektora 3 gaz będący paliwem trafia do dysz, na końcu których wtryskiwane jest powietrze pierwotne z otoczenia. Spalanie mieszaniny gazu i powietrza pierwotnego odbywa się we wnęce kolektora w kształcie litery V. Proces dopalania zachodzi na wyjściu z komory, gdzie tylna część palnika styka się ze zneutralizowanymi spalinami wypływającymi z pierścieniowej szczeliny pomiędzy korpusem palnika a kolektorem.

Ryż. 9. Instalacja przeciwpożarowej neutralizacji emisji procesowych i wentylacyjnych

3. OBLICZANIE URZĄDZEŃ DO OCZYSZCZANIA POWIETRZA ATMOSFERYCZNEGO

.1 Dane początkowe

Typ cyklonu: TsN-24 G =65000 m 3/h - ilość oczyszczonego gazu w warunkach eksploatacyjnych;

µg=25–10-6 Pa·s – lepkość dynamiczna gazu w temperaturze roboczej, m=30 µm – średnica środkowa, przy której masa wszystkich cząstek pyłu mniejszych i większych dm wynosi 50%;

H=0,35 – odchylenie standardowe wartości;

H=2400kg/m3 - gęstość cząstek;

G=0,68 kg/m3 – gęstość gazu w warunkach eksploatacyjnych, in=70–103 kg/m3 – zawartość pyłu gazowego;

Wymagana skuteczność oczyszczania gazu.

.2 Obliczanie cyklonu TsN-24

Projekt cyklonu obliczamy metodą kolejnych przybliżeń w następującej kolejności.

Dobór rodzaju cyklonu zgodnie z tabelą 4.3. określić optymalną prędkość gazu w aparacie – opt, m/s

Opt(CN-24) = 4,5 m/s

Określamy wymaganą powierzchnię przekroju cyklonu (w m2):

F = (65000/3600)/4,5 = 4,01 (m2)

Średnicę cyklonu wyznaczamy biorąc pod uwagę liczbę cyklonów N=1 (w m):

(M)

Średnicę cyklonu zaokrągla się do 2400 mm = 2,4 m.

Obliczamy rzeczywistą prędkość gazu w cyklonie:

?= V g/0,785ND 2,

? = 18,06/0,785?1?(2,4)2= 3,99 (m/s)

Prędkość gazu w cyklonie nie odbiega o więcej niż 15% od prędkości optymalnej.

665 > 3,99 > 3,315

Wyznaczamy współczynnik oporu hydraulicznego cyklonu lub grupy cyklonów:

?ts = K 1DO 2? ? wspólne przedsięwzięcie ts500 + K 3,

Gdzie ? wspólne przedsięwzięcie ts500 - współczynnik oporu hydraulicznego pojedynczego cyklonu o średnicy 500 mm (tab. 4.4.), ?wspólne przedsięwzięcie ts500 =80; DO 1- współczynnik korygujący w zależności od średnicy cyklonu (tab. 4.5.), K 1=1; DO 2- współczynnik korygujący uwzględniający zawartość pyłu w gazie (tab. 4.6.), K 2=0,905; DO 3- współczynnik uwzględniający dodatkowe straty ciśnienia związane z ustawieniem cyklonów w grupie (dla cyklonów pojedynczych K3 =0).

C = 1?0,905?80 = 72,4

Wyznaczamy stratę ciśnienia w cyklonie (w Pa):

P= ?ts ?? ?2/2,

P = 72,4?(0,68?(3,99)2 /2) = 391,9 (Pa)

Określamy średnicę cząstek wychwyconych w 50%:

gdzie indeks „t” oznacza standardowe warunki pracy cyklonu.

8,5 µm;

0,6 m;

1930 kg/m 3;

22,2 ? 10-6Przechodzić;

3,5 m/s

(µm)

Parametr x wyznaczamy za pomocą wzoru:

x = log(zm M /D 50)/lg 2??+lg2 ?H ,

LG? ? = 0,308;

LG? H = 0,35

x = log(30/15,2)/log0,308+log0,35 = 1,43

Funkcję rozkładu Ф(х) (tabela 4.7.) i całkowity współczynnik oczyszczania gazu wyznaczamy za pomocą wzoru (w%):

R =50?,

Ф(х) = 0,9234,

?p = 50? = 96,17%

WskaźnikTsN-24TsN-24 oblicz., mm Średnica cyklonu Średnica wewnętrzna rury wydechowej d Wylot pyłu d 1Szerokość rury wlotowej w cyklonie (wymiar wewnętrzny) b na wlocie (wymiar wewnętrzny) b 1 Długość rury wlotowej l Średnica średniej długości cyklonu D Poślubić Wysokość montażu kołnierza h fl Kąt nachylenia pokrywy i rury wlotowej cyklonu ?,stopnie Wysokość rury wlotowej a rury wydechowej h T część cylindryczna H ts część stożkowa H Do zewnętrzna część rury wydechowej h V Całkowita wysokość cyklonu H 0,59 0,3-0,4 0,2 0,26 0,6 0,8 0,1 24 1,11 2,11 2,11 1,75 0,4 4,26 2400 1420 720-960 480 620 1400 1900 240 24 2660 5 060 5060 4200 960 10220

3.3 Obliczenia bunkra

Średnica zbiornika:

śr = 1,5D,

D b = 1,5–2400 = 3600 mm

Wysokość cylindrycznej części leja zasypowego:

8D = 0,8–2400 = 1920 mm

WNIOSEK

Ogromny rozwój przemysłu ma znaczący wpływ na środowisko. Czynniki negatywne Powietrze atmosferyczne, woda w dużych ilościach, a także rozległe obszary gleby narażone są na działanie przedsiębiorstw i transportu drogowego. Atmosfera jest pod presją przedostających się do niej szkodliwych, toksycznych substancji, zarówno nieorganicznych, jak i organicznych. Wiele emisji gazowych może powodować powstawanie kwaśnych opadów w wyniku interakcji ze składnikami powietrza. Prowadzi to do zakwaszenia gleb i zbiorników wodnych, co może skutkować śmiercią organizmów żywych. Ponadto kwaśne opady mają szkodliwy wpływ na konstrukcję budynków, naturalnych i zabytki kultury. Znajdujące się w powietrzu niektóre gazy powodują powstawanie efektu cieplarnianego, co z kolei prowadzi do zmian klimatycznych na planecie. Ponadto te szkodliwe składniki prowadzą do pogorszenia stanu zdrowia ludzi. Nie mniej niebezpiecznymi zanieczyszczeniami powietrza są aerozole i pyły. Zmieniają także skład powietrza i mają szkodliwy wpływ na życie i zdrowie ludzi.

W związku z tym istnieje wiele metod i środków ochrony atmosfery Szkodliwe efekty. Sprzęt różni się przeznaczeniem, zasadą działania, cechami konstrukcyjnymi, a także skutecznością czyszczenia. Przy wyborze odpowiedniego sprzętu należy wstępnie ustalić rodzaj i skład szkodliwych składników, po czym należy zwrócić szczególną uwagę na skuteczność czyszczenia wybranego urządzenia.

Cyklony służą do mechanicznego oczyszczania emisji pyłów. Zasada ich działania opiera się na sile odśrodkowej i grawitacji. Podczas przejścia przez aparat przepływ oczyszczonego gazu wiruje, a cząstki pyłu pod wpływem odpowiednich sił wypadają w postaci osadu do leja zasypowego. Skuteczność czyszczenia takich urządzeń wynosi 50-90% i nawet więcej, a jej wartość zależy od konstrukcji cyklonu i średnicy osadzających się cząstek. Obliczenia parametrów cyklonu TsN-24 wykazały, że oczyszcza on powietrze atmosferyczne z zanieczyszczeń pyłowych w 96,17%. Daje to podstawy do wykorzystania go jako urządzenia czyszczącego chroniącego atmosferę przed kurzem.

WYKAZ WYKORZYSTANYCH BIBLIOGRAFII

1. Edu.severodvinsk, ru. (2013). Edu.severodvinsk. Sieć

Bannikov, A.G. Podstawy ekologii i ochrony środowiska / A.G. Bannikow. - wyd. 3. - M.: Kolos, 1996. - 486 s.

Vetoshkin, A.G. Procesy i urządzenia służące do ochrony atmosfery przed emisją gazów / A.G. Wetoszkin. - Penza: Wydawnictwo Penza Instytut Technologii, 2003. - 154 s.

4. Rudocs.exdat, com. (2000-2012). Rudocs.exdat. Sieć

5. Oczyszczanie powietrza, ru. (2013). Oczyszczanie powietrza. Sieć

Averkin, A.G. Urządzenia do fizycznego i chemicznego oczyszczania powietrza. Absorbery: podręcznik. instrukcja w 2 częściach Część 1. / A.G. Averkin. - Penza: PGASA, 2000. - 240 s.

7. Ogazah, ru. (2013). Ogaza. Sieć

8. Averkin, A.G. Urządzenia do fizycznego i chemicznego oczyszczania powietrza. Adsorbery: podręcznik. instrukcja w 2 częściach Część 2. / A.G. Averkin. - Penza: PGASA, 1999. - 240 s.

Ziganshin, M.G. Projektowanie urządzeń do oczyszczania pyłów i gazów / M.G. Ziganshin, AA Kolesnik, V.N. Posokhin. - M.: Ecopress - 3M, 1998. - 505 s.

Kasatkin, A.G. Podstawowe procesy i aparatura technologii chemicznej. - M.: Chemia, 1993. - 753 s.

Ochrona środowiska / wyd. S.V. Biełowa. - M.: Szkoła Podyplomowa, 2007. - 616 s.

12. Ecologylib, ru. (2001-2013). Ekologialib. Sieć

Korepetycje

Potrzebujesz pomocy w studiowaniu jakiegoś tematu?

Nasi specjaliści doradzą lub zapewnią korepetycje z interesujących Cię tematów.
Prześlij swoją aplikację wskazując temat już teraz, aby dowiedzieć się o możliwości uzyskania konsultacji.

Plan

Wstęp

1. Metody oczyszczania atmosferycznego

2. Bioremediacja atmosfery

Wniosek

Bibliografia

Wstęp

Problem oczyszczania powietrza w obszarze życia człowieka z różnych zanieczyszczeń wprowadzanych przez przemysł, z aerozoli i bakterii jest jednym z najbardziej palących problemów. Traktaty na ten temat pojawiają się coraz częściej

brzmieć jak krzyk zbliżającej się katastrofy. To pytanie zyskało specjalne znaczenie po wynalezieniu atomu i bomby wodorowe, gdyż powietrze atmosferyczne zaczęło nasycać się coraz bardziej fragmentami rozpadu jądrowego. Fragmenty te w postaci silnie zdyspergowanych substancji zawieszonych w czasie eksplozji unoszą się do atmosfery na dużą wysokość, po czym w krótkim czasie rozprzestrzeniają się po całym oceanie atmosferycznym i stopniowo opadają na powierzchnię ziemi w postaci drobnych cząstek. pyły radioaktywne lub są przenoszone przez opady atmosferyczne - deszcz i śnieg. Stanowią zagrożenie dla ludzi w dowolnym miejscu na powierzchni naszej planety.

1. Metody oczyszczania atmosferycznego

Wszystkie metody czyszczenia dzielą się na regeneracyjne i destrukcyjne. Te pierwsze pozwalają na zawrócenie składników emisji do produkcji, drugie przekształcają je w mniej szkodliwe.

Metody oczyszczania emisji gazów można podzielić ze względu na rodzaj przetwarzanego komponentu (oczyszczanie z aerozoli – z pyłów i mgły, oczyszczanie z gazów kwaśnych i obojętnych itp.).

· Metody czyszczenia elektrycznego.

Dzięki tej metodzie oczyszczania strumień gazu kierowany jest do elektrofiltra, gdzie przechodzi w przestrzeni pomiędzy dwiema elektrodami – koronową i opadową. Cząsteczki pyłu ładują się, przemieszczają w stronę elektrody zbiorczej i są na niej wyładowywane. Metodę tę można stosować do usuwania kurzu o oporności od 100 do 100 milionów omów*m. Pyły o niższej rezystywności są natychmiast wyładowywane i odlatują, natomiast te o wyższej rezystywności tworzą na elektrodzie zbiorczej gęstą warstwę izolacyjną, znacznie zmniejszając stopień oczyszczenia. Metoda czyszczenia elektrycznego pozwala usunąć nie tylko kurz, ale także mgłę. Czyszczenie elektrofiltrów odbywa się poprzez zmywanie pyłu wodą, wibracją lub za pomocą mechanizmu udarowo-młotkowego.

· Różne metody mokre.

Stosowanie aparatury pianowej, płuczek.

Do usuwania gazów stosuje się następujące metody:

· Adsorpcja.

Oznacza to absorpcję składnika gazowego (w naszym przypadku) przez substancję stałą. Jako adsorbenty (absorbery) stosowane są węgle aktywne różnych marek, zeolity, żel krzemionkowy i inne substancje. Adsorpcja jest niezawodną metodą, która pozwala osiągnąć wysoki stopień oczyszczenia; Ponadto jest to metoda regeneracyjna, co oznacza, że ​​wychwycony cenny komponent można zwrócić z powrotem do produkcji. Stosuje się adsorpcję okresową i ciągłą. W pierwszym przypadku, po osiągnięciu pełnej zdolności adsorpcyjnej adsorbentu, strumień gazu kierowany jest na inny adsorbent, a adsorbent ulega regeneracji – w tym celu wykorzystuje się przedmuch parą świeżą lub gorącym gazem. Wtedy z kondensatu można pozyskać cenny składnik (jeżeli do regeneracji użyto pary świeżej); W tym celu stosuje się rektyfikację, ekstrakcję lub sedymentację (ta ostatnia jest możliwa w przypadku wzajemnej nierozpuszczalności wody i cennego składnika). Przy ciągłej adsorpcji warstwa adsorbentu stale się porusza: część pracuje nad absorpcją, część jest regenerowana. To oczywiście przyczynia się do ścierania adsorbentu. Jeżeli koszt regenerowanego komponentu jest wystarczający, korzystne może być zastosowanie adsorpcji. Na przykład niedawno (wiosną 2001 r.) obliczenia sekcji odzysku ksylenu przeprowadzone dla jednego z zakładów produkujących kable wykazały, że okres zwrotu inwestycji będzie krótszy niż rok. Jednocześnie do produkcji zostanie przywróconych 600 ton ksylenu, który co roku trafiał do atmosfery.

· Wchłanianie.

Oznacza to absorpcję gazów przez ciecz. Metoda ta opiera się albo na procesie rozpuszczania składników gazu w cieczy (adsorpcja fizyczna), albo na rozpuszczeniu połączonym z reakcją chemiczną - adsorpcją chemiczną (np. absorpcja kwaśnego gazu przez roztwór reakcja alkaliczna). Metoda ta ma także charakter regeneracyjny, z powstałego roztworu można wyizolować cenny składnik (nie zawsze jest to możliwe przy zastosowaniu adsorpcji chemicznej). W każdym przypadku woda jest oczyszczana i przynajmniej częściowo zawracana do systemu zaopatrzenia w wodę obiegową.

· Metody termiczne.

Są destrukcyjne. Jeśli wartość opałowa spalin jest wystarczająca, można je spalić bezpośrednio (każdy widział pochodnie, na których spala się gaz), można zastosować utlenianie katalityczne lub (jeśli wartość opałowa spalin jest niska) można je zastosować jako gaz wybuchowy w piecach. Wynikowy Rozkład termiczny składniki muszą być mniej niebezpieczne dla środowiska niż oryginalny składnik (na przykład związki organiczne mogą się utlenić dwutlenek węgla i woda - jeśli nie ma innych pierwiastków oprócz tlenu, węgla i wodoru). Metoda ta zapewnia wysoki stopień oczyszczenia, lecz może być kosztowna, szczególnie w przypadku stosowania dodatkowego paliwa.

· Różne metody czyszczenia chemicznego.

Zwykle wiąże się to ze stosowaniem katalizatorów. Taka jest np. katalityczna redukcja tlenków azotu ze spalin samochodowych (ogólnie mechanizm tej reakcji opisuje poniższy schemat:

CnHm + NOx + CO----->CO2 + H2O +N2,

gdzie jako katalizator kt stosuje się platynę, pallad, ruten lub inne substancje). Metody mogą wymagać użycia odczynników i drogich katalizatorów.

· Leczenie biologiczne.

Do rozkładu substancji zanieczyszczających wykorzystywane są specjalnie wyselekcjonowane kultury mikroorganizmów. Metodę charakteryzują niskie koszty (stosuje się niewiele odczynników i są one tanie, najważniejsze, że mikroorganizmy żyją i rozmnażają się, wykorzystując zanieczyszczenia jako pożywienie), dość wysokim stopniem oczyszczenia, ale w naszym kraju, w odróżnieniu od West, niestety nie jest jeszcze powszechnie stosowany.

· Aerojony - drobne cząstki cieczy lub ciała stałego, które są naładowane dodatnio lub ujemnie. Szczególnie korzystne jest działanie ujemne (lekkie jony powietrza). Słusznie nazywane są witaminami powietrza.

Mechanizm działania ujemnych jonów powietrza na cząstki zawieszone w powietrzu jest następujący. Ujemne jony powietrza ładują (lub ładują) kurz i mikroflorę w powietrzu do pewnego potencjału, proporcjonalnego do ich promienia. Naładowane cząstki pyłu lub mikroorganizmy zaczynają przemieszczać się wzdłuż linii pola elektrycznego w kierunku przeciwnego (dodatnio) naładowanego bieguna, tj. do ziemi, do ścian i sufitu. Jeśli wyrazimy siły grawitacyjne i elektryczne działające na drobny pył w postaci długości, łatwo to zauważymy siły elektryczne przekraczają siły grawitacji tysiące razy. Dzięki temu można dowolnie sterować ruchem chmury drobnego pyłu i w ten sposób oczyszczać powietrze to miejsce. W przypadku braku pola elektrycznego i rozproszonego ruchu ujemnych jonów powietrza, pomiędzy każdym poruszającym się jonem powietrza a dodatnio naładowanym gruntem (podłogą) powstają linie siły, po których ten jon powietrza porusza się wraz z cząsteczką kurzu lub bakterii. Mikroorganizmy osadzone na powierzchni podłogi, sufitu i ścian można okresowo usuwać.

Przez zanieczyszczenie powietrza atmosferycznego należy rozumieć każdą zmianę jego składu i właściwości, która ma negatywny wpływ na zdrowie ludzi i zwierząt, stan roślin i ekosystemów.

Zanieczyszczenia atmosfery mogą mieć charakter naturalny (naturalny) i antropogeniczny).

Naturalne zanieczyszczenia powietrze spowodowane procesami naturalnymi. Należą do nich aktywność wulkaniczna, wietrzenie skał, erozja wietrzna, masowe kwitnienie roślin, dym z pożarów lasów itp.

Zanieczyszczenia antropogeniczne związane z uwalnianiem różnych substancji zanieczyszczających podczas działalności człowieka. W skali znacznie przewyższa naturalne zanieczyszczenie powietrza.

Przez stan skupienia Emisje substancji szkodliwych do atmosfery dzieli się na:

1) gazowy (dwutlenek siarki, tlenek azotu, tlenek węgla, węglowodory itp.);

2) ciekłe kwasy, zasady, roztwory soli itp.;

3) stałe (substancje rakotwórcze, ołów i jego związki, pyły organiczne i nieorganiczne, sadza, substancje żywiczne i inne).

Główne zanieczyszczenia (zanieczyszczenia) powietrza atmosferycznego, powstający podczas działalności przemysłowej i innej działalności człowieka - dwutlenek siarki (SO 2), tlenek azotu (NO x), tlenek węgla (CO) i cząstki stałe. Odpowiadają za około 98% całkowitej emisji substancji szkodliwych. Oprócz głównych substancji zanieczyszczających w atmosferze miast obserwuje się ponad 70 rodzajów szkodliwych substancji, m.in. formaldehyd, fluorowodór, związki ołowiu, amoniak, fenol, benzen, dwusiarczek węgla itp. Jednak są to stężenia głównych substancji zanieczyszczających (dwutlenek siarki itp.), które w wielu rosyjskich miastach najczęściej przekraczają dopuszczalne poziomy.

Całkowita światowa emisja do atmosfery czterech głównych substancji zanieczyszczających atmosferę (zanieczyszczeń) wyniosła w 1990 r. 401 mln ton, a w Rosji w 1991 r. 26,2 mln ton. Oprócz tych głównych substancji zanieczyszczających do atmosfery przedostaje się wiele innych, bardzo niebezpiecznych substancji zanieczyszczających. substancje toksyczne: ołów, rtęć, kadm i inne metale ciężkie(źródła emisji: samochody, huty itp.); węglowodory (C x H x), wśród nich najbardziej niebezpieczny jest benzo(a)piren, który ma działanie rakotwórcze (spaliny, pożary kotłów itp.), aldehydy, a przede wszystkim formaldehyd, siarkowodór, toksyczne lotne rozpuszczalniki (benzyny , alkohole, etery) itp.

Bardzo niebezpieczne zanieczyszczenia atmosfera - radioaktywna. Obecnie jest to spowodowane głównie rozprzestrzenianiem się po całym świecie długowiecznych izotopy radioaktywne– produkty testowe bronie nuklearne prowadzonych w atmosferze i pod ziemią. Powierzchniowa warstwa atmosfery jest również zanieczyszczona emisją do atmosfery substancji radioaktywnych z działających elektrowni jądrowych w trakcie ich normalnej pracy oraz z innych źródeł.

Ochrona atmosfery.

1. Odpylacz (suchy).

Konieczne jest uszczelnienie bunkra, w przeciwnym razie kurz zostanie wydmuchany. Wydajność 80-95%, cząstki o wielkości d h > 10 mikronów. A także cyklony i osadniki pyłu.

Schemat działania cyklonu:

1. rama
2. gałąź rury
3. rura
4. bunkier

Odpylacze suche (cyklony, osadniki pyłu) przeznaczone są do zgrubnego mechanicznego oczyszczania spalin z pyłów dużych i ciężkich. Zasada działania polega na osiadaniu cząstek pod wpływem sił odśrodkowych i grawitacji. Strumień pyłu i gazu wprowadzany jest do cyklonu rurą, następnie wykonuje ruch rotacyjny i translacyjny wzdłuż korpusu; Cząsteczki pyłu wyrzucane są w stronę ścianek cyklonu, a następnie opadają do odpylacza (leja samowyładowczego), skąd są okresowo usuwane. Aby zwiększyć efektywność działania, stosuje się cyklony grupowe (akumulatorowe).

Płuczka Venturiego.

η = 99% d > 2 µm.

Działa na zasadzie osadzania się cząstek pyłu na powierzchni kropelek pod wpływem sił bezwładności i ruchów Browna. Niezbędny do usuwania pyłów z gazów wybuchowych i palnych.

Ryż. Płuczka Venturiego

1. Dysza irygacyjna

2. Zwężka Venturiego

3. Eliminator kropli

Filtry.

Element filtrujący może być warstwa ziarnista(naprawił), z elastycznymi przegrodami(tkaniny, filc, guma gąbczasta, pianka poliuretanowa), z półsztywnymi przegrodami(dzianina siatkowa, wióry), ze sztywnymi przegrodami(porowata ceramika, porowate metale). Filtry ręczne oczyszczają powietrze z pyłów o wielkości d h > 10 mikronów, stopień oczyszczenia wynosi 97-99%. d do< 0,05 мкм.

Obwód filtra

2. element filtrujący

3. warstwa cząstek zanieczyszczeń

4. Odpylacze mokre (pianka bąbelkowa).

Wysoka skuteczność oczyszczania cząstek d h ≥ 0,3 µm. Przez ruszt przepływa gaz, przez niego przechodzi warstwa wody i piany – są one wrażliwe na nierównomierny dopływ gazu, ruszt ma skłonność do zatykania się. Wydajność oczyszczania wynosi 0,95-0,96%, podobnie jak płuczki, płuczki turbulentne, płuczki gazowe.

Ryż. Odpylacz piankowo-bąbelkowy

2. Warstwa pianki

3. Kratka przelewowa

Eliminatory mgły.

Osadzanie się kropelek na powierzchni porów, a następnie przepływ cieczy wzdłuż włókien Dolna część Eliminator mgły. Skuteczność czyszczenia 0,999 cząstek 3 mikrony.

Ryż. Schemat elementu filtrującego eliminatora mgły o niskiej prędkości

2. Kołnierz montażowy

3. Cylindry siatkowe

4. Włóknowy element filtrujący

5. Kołnierz dolny

6. Rurka uszczelnienia wodnego

Metoda absorpcji.

Oczyszczanie gazów z gazów i par polega na absorpcji tych ostatnich przez ciecz. Decydującym warunkiem zastosowania metody jest rozpuszczalność par i gazów w absorbencie (cieczy). Tak więc, aby usunąć amoniak, chlor i fluorowodór, stosuje się wodę, zasady, wodę, amoniak i siarczan żelazawy. h = 85%.

Chemosorbery - pochłaniają gazy i pary za pomocą absorberów ciekłych i stałych, tworząc związki słabo rozpuszczalne lub mało lotne. Środek czyszczący jest skuteczny wobec tlenków azotu i oparów kwasów. Wydajność w przypadku tlenku azotu wynosi od 0,17-0,86, w przypadku kwasów – 0,95.

Metoda adsorpcyjna.

Adsorbenty to absorbery, ciała stałe, które absorbują składniki mieszaniny gazowej. Węgiel aktywny, aktywowany tlenek glinu, aktywowany tlenek glinu, syntetyczne zeolity. Skuteczny wobec rozpuszczalników (par), acetonu, węglowodorów. Stosowany w respiratorach i maskach przeciwgazowych. (97-99%).

Neutralizacja termiczna.

Spalanie gazów w celu wytworzenia mniej toksycznych substancji. W tym celu stosuje się neutralizatory: spalanie bezpośrednie, utlenianie termiczne, dopalanie katalityczne. Utlenianie lub spalanie osiąga dwutlenek węgla i wodę (w temperaturze utleniania 950-1300 °C, spalanie katalityczne 250-450 °C). Wydajność 99,9%.

Ryż. Schemat instalacji utleniania termicznego

2. Rura wlotowa

3. Wymiennik ciepła

4. Palnik

6. Rura wylotowa

Elektrofiltry.

Najbardziej zaawansowana metoda oczyszczania gazów z zawieszonych cząstek pyłu o wielkości do 0,01 mikrona (d< 0,01), η = 99-99,5%. Принцип действия: ионизация пыле-газового потока у поверхности коронирующих электродов. Приобрела отрицательный заряд, пылинки движутся к осадительному электроду, имеющим положительный заряд. При встряхивании электродов осажденные частички пыли под действием силы тяжести падают вниз в сборник пыли. Электроды требуют большого расхода электроэнергии – это их основной недостаток.

Jedna z najbardziej zaawansowanych metod usuwania cząstek kurzu i mgły. Polega na jonizacji udarowej gazu, przeniesieniu ładunku jonowego na cząstki zanieczyszczeń i osadzeniu ich na elektrodach.

Skuteczność czyszczenia waha się od 0,95 do 0,99. Zależy od We - prędkości ruchu cząstek w polu elektrycznym i Fsp - powierzchni właściwej elektrod zbiorczych.

Najlepsze czyszczenie to metody łączone. Np. oczyszczanie gazu w cyklonach – strumienicach Venturiego – elektrofiltrach.

Przedsiębiorstwa na całym świecie stosują różne metody oczyszczania gazów spalinowych z aerozoli (pyłu, popiołu, sadzy) oraz toksycznych zanieczyszczeń gazowych i parowych (NO, NO 2, SO 2, SO 3 itp.), jednak z punktu widzenia przyszłości , urządzenia do oczyszczania pyłów i gazów powyższe przyczyny nie mają perspektyw.

Obecnie stosowany do oczyszczania emisji z aerozoli. Różne rodzaje urządzeń w zależności od stopnia zapylenia powietrza, wielkości cząstek stałych i wymaganego stopnia oczyszczenia.

Zanieczyszczenie hydrosfery.

Ustalono, że 400 rodzajów substancji może powodować zanieczyszczenie wody. Wyróżnić chemiczne, biologiczne i fizyczne zanieczyszczenia (Bertox, 1980)

Zanieczyszczenia chemiczne – olej, środki powierzchniowo czynne, pestycydy, metale ciężkie, dioksyny.

Biologiczne – wirusy, drobnoustroje.

Fizyczne – substancje radioaktywne, ciepło.

Do głównych źródeł zanieczyszczeń zalicza się:

1. odprowadzanie nieoczyszczonych ścieków do jednolitych części wód;

2. zmywanie pestycydów deszczem;

3. emisja gazów i dymu;

4. wycieki ropy i produktów naftowych.

Rafineria ropy- odprowadzać produkty naftowe, środki powierzchniowo czynne, fenole, sole amonowe, siarczki.

Zakład celulozowo-papierniczy, przemysł leśny– siarczany, ligniny, azot, substancje organiczne.

Inżynieria mechaniczna, metalurgia– metale ciężkie, fluorki, azot amonowy, fenole, żywice, cyjanki.

Przemysł lekki, tekstylny, spożywczy– Środki powierzchniowo czynne, barwniki organiczne, produkty naftowe.

Konsekwencje środowiskowe Do czego prowadzi zanieczyszczenie ekosystemów słodkowodnych eutrofizacja zbiorników wodnych. „Kwitnienie” wody – namnażanie się sinic, utrata puli genowej, pogorszenie samoregulacji. Zanieczyszczenie zbiorników wodnych to zmniejszenie funkcji biosfery i znaczenie środowiskowe w wyniku przedostania się do nich szkodliwych substancji.

Ochrona hydrosfery.

1. Czyszczenie mechaniczne– odcedzanie, osadzanie, filtrowanie (do 90%) – piasek, glina, zgorzelina. Stosowane są ruszty, piaskowniki, filtry piaskowe, osadniki i łapacze tłuszczu. Substancje unoszące się na powierzchni ścieków (oleje, żywice, oleje, tłuszcze, polimery itp.) są zatrzymywane przez łapacze olejowo-olejowe i innego typu lub spalane.

Mogą być szamba poziome, promieniowe, kombinowane.

Hydrocyklon(łączny).

Ryż. Schemat połączonego hydrocyklonu

1. Rurociąg wlotowy

2. Komora na oczyszczone ścieki

3. Komora odbiorcza

4. Rurociąg z regulowaną powierzchnią przepływu

5. Rurociąg do usuwania produktów naftowych

6. Rurociąg odprowadzający wodę do dalszego czyszczenia

7. Kolektor osadu

Ścieki zawierające produkty naftowe przemieszczają się w górę. Gęstość zanieczyszczeń jest mniejsza, gromadzą się one w rdzeniu wirowego strumienia i dostają się do komory (3), rurociągiem (5) produkty naftowe usuwane są z hydrocyklonu. Ścieki oczyszczone z cząstek stałych i oleju gromadzą się w komorze (2), skąd są odprowadzane rurociągiem (6) do dalszego oczyszczania. Powietrze z rdzenia wirującego strumienia trafia do rury (4).

Stosowany do usuwania drobnych zanieczyszczeń stałych – filtrów ziarnistych, separatorów. Skuteczność czyszczenia 0,97-0,99 (pianka poliuretanowa).

Filtr zbożowy.

Ścieki rurą (4) dostają się do obudowy (1) przez warstwę filtracyjną (3) zrębków marmuru. Oczyszczone ścieki odprowadzane są z filtra rurą (8). Cząstki stałe w przefiltrowanym materiale. Spadek ciśnienia na filtrze wzrasta i po osiągnięciu wartości granicznej rurociąg wlotowy (4) zostaje zamknięty. Powietrze statyczne doprowadzane jest rurką (9). Wypiera wodę i cząstki z przefiltrowanej warstwy do rynny (6) i odprowadza rurą (7). Lepiej, jeśli filtr jest pianką poliuretanową. η = 97-99%.

Ryż. Obwód filtra ziarna

1. Obudowa filtra

2. Przegroda porowata 3. Media filtracyjne

3. Rura dopływowa ścieków

4. Przegroda porowata 6. Rynna

5. Rurociąg do usuwania ciał stałych

6. Rurociąg odprowadzający wodę oczyszczoną

7. Rurociąg doprowadzający sprężone powietrze.

Filtr separujący

.

Ryż. Obwód filtr-separator

2. Wirnik z mediami filtracyjnymi

3. Kieszenie do spuszczania produktów olejowych

4. Dolne i górne siatki wsporcze

5. Rurociąg doprowadzający ścieki

6. Kieszeń pierścieniowa odbiorcza do usuwania oczyszczonej wody

7. Silnik elektryczny

Ścieki rurą (5) doprowadzane są do kratki wsporczej (4). Woda przepływa przez wsad filtra w rotorze (2), górnej siatce (4) i oczyszczona z zanieczyszczeń woda wlewa się do kieszeni pierścienia odbiorczego (6) i usuwa z obudowy (1). η = 92-90%

t filtr -16-24 godziny.

Po włączeniu silnika elektrycznego (7) obraca się wirnik (2) z filtrem. Ładowanie. W efekcie cząstki pianki poliuretanowej pod wpływem siły odśrodkowej wyrzucane są w kierunku wewnętrznych ścianek wirnika wyciskając z niego produkty olejowe, które przedostają się do kieszeni (3) i idą do regeneracji.

Metody fizykochemiczne.

Koagulacja– wprowadzenie koagulantów (sole amonowe, Fe, miedź, osad) w celu wytworzenia kłaczkowatych osadów.

Flotacja– do wymywania produktów naftowych, gdy są otoczone pęcherzykami gazu dostarczanymi do ścieków. Adhezja cząstek oleju i flotacja pęcherzykowa: parowa, pneumatyczna, piankowa, chemiczna, wibracyjna, biologiczna, elektroflotacja. Jako dostarczany gaz stosowany jest wodór będący koagulantem. Skupianie się cząstek i pęcherzyków gazu.

Ekstrakcja– redystrybucja zanieczyszczeń w ściekach w mieszaninie wzajemnie nierozpuszczalnych cieczy (ścieki i ekstrahent). Do usuwania fenolu jako ekstrahenty stosuje się benzen i octan butylu.

Neutralizacja– do oddzielania kwasów, zasad i soli metali ze ścieków. Jest to połączenie jonów wodorowych i grupy hydroksylowej w cząsteczki wody. Dzięki temu ścieki mają wartość pH 6,7 (środowisko neutralne). Neutralizatory alkaliczne: soda kaustyczna, żrący potas, wapno, dolomit. Marmur, kreda, soda, magnezyt. W przypadku zasad: sól, azot.

Sorpcja– oczyszczenie z rozpuszczalnych zanieczyszczeń (popiół, tor, trociny, żużel, glina, węgiel aktywny).

Oczyszczanie jonowymienne– przy pomocy żywic (granulki 0,2-2 mm) wymieniacze jonowe buduje się z substancji nierozpuszczalnych w wodzie, a na ich powierzchni umieszczane są kationy i aniony. Reagują z jonami o tym samym znaku. Kationy H +, Na +, aniony OH -

Hiperfiltracja– obróbka metodą osmozy, poprzez membrany. Niski poziom energii.

Leczenie biologiczne.

Czyszczenie pól irygacyjnych, stawów biologicznych, pól filtracyjnych. Oraz metodami sztucznymi (zbiorniki napowietrzające, biofiltry). Po sklarowaniu ścieków powstaje osad, który odprowadzany jest do zbiorników żelbetowych (komór fermentacyjnych), a następnie odprowadzany do złóż osadu w celu wysuszenia i następnie wykorzystywany jako nawóz. Teraz w osadach znajdują się metale ciężkie, więc nie możemy wyjeżdżać na pola.

Oczyszczona część ścieków jest poddawana oczyszczaniu zbiorniki napowietrzające– zamknięte, gdzie woda jest wzbogacana w tlen i mieszana z osadem czynnym (pleśń, drożdże, grzyby wodne, wrotki) (bakterie utleniające węgiel, bakterie azotanowe utleniające węgiel, bakterie nitryfikacyjne). Tlen 5 mg/m2. BZT. Po wtórnym osadzeniu ścieki poddaje się dezynfekcji (chlorem przeciwko bakteriom i wirusom).

Schemat biologicznego oczyszczania wody.

Dodaj swoją cenę do bazy danych

Komentarz

Źródła zanieczyszczeń

Głównym czynnikiem powodującym zanieczyszczenie powietrza w pomieszczeniach jest kurz. Zawiera mikroskopijne włókna tekstylne, zarodniki grzybów i pleśni, cząsteczki skóry, bakterie, pyłki roślin, sadzę uliczną, małe roztocza i ich produkty przemiany materii. Połowa składa się z silnych alergenów, które mogą powodować alergiczny nieżyt nosa, zapalenie oczu, kaszel, podrażnienie skóry, a nawet astmę.

Oprócz kurzu do zanieczyszczeń powietrza dochodzi poprzez opary kuchenne, składające się z drobnych kropelek tłuszczu i tworzące w mieszkaniu nieprzyjemny, specyficzny zapach.

• Kolejnym ważnym czynnikiem wpływającym na toksyczność powietrza jest palenie, a dokładniej dym tytoniowy, który może nie zniknąć przez kilka tygodni.
• Czystość powietrza w Twoim domu zależy także od obszaru, w którym mieszkasz. Źródłem jego skażenia są często materiały wykończeniowe użyte do ulepszenia mieszkania, a także substancje wydzielające się ze ścian domów oraz niskiej jakości meble, materiały budowlane z płyt wiórowych.
• Opary rtęci to także częste zjawisko, które można zaobserwować w mieszkaniach. Zwykle przyczyną jest uszkodzony termometr.
• Wpływ toksyn na organizm następuje stopniowo. Zatrucie następuje w wyniku ich ciągłego narażenia. Toksyny dostają się do naszego organizmu przez usta, ale głównie poprzez wdychane powietrze.

Listę toksyn i substancji szkodliwych zawartych w powietrzu można ciągnąć jeszcze długo. Ale główna kwestia powinna być jasna dla wszystkich: powietrze w mieszkaniu wymaga ciągłego czyszczenia. Jak to jest zrobione? Porozmawiamy o tym dalej.

W praktyce oczyszczanie emisji gazowych z pyłów lub mgły odbywa się w urządzeniach o różnej konstrukcji, które można podzielić na cztery główne grupy:

1. odpylacze mechaniczne (osadniki lub osadniki pyłu, odpylacze inercyjne, odpylacze, cyklony i multicyklony). Urządzenia tej grupy są zwykle używane do wstępnego oczyszczania gazów;
2. odpylacze mokre (płuczki puste, wypełnione lub pęcherzykowe, aparaty pianowe, zwężki Venturiego itp.). Urządzenia te są bardziej wydajne niż odpylacze suche;
3. filtry (włókniste, komórkowe, z warstwami objętościowymi materiału ziarnistego, oleju itp.). Najpopularniejsze są filtry workowe;
4. elektrofiltry - urządzenia do drobnego oczyszczania gazów - zbierają cząstki o wielkości 0,01 mikrona. Sprawność elektrofiltra może sięgać 99,9%.

Zwykle wymagany stopień oczyszczenia można osiągnąć jedynie poprzez instalację kombinowaną, obejmującą kilka urządzeń tego samego lub różnych typów.

Metody czyszczenia

Jednym z palących problemów współczesnego człowieka jest oczyszczanie powietrza z różnego rodzaju zanieczyszczeń. Przy wyborze tej lub innej metody czyszczenia należy wziąć pod uwagę ich właściwości fizyczne i chemiczne. Rozważmy główne nowoczesne metody usuwania zanieczyszczeń z powietrza.

Czyszczenie mechaniczne

Istotą tej metody jest mechaniczna filtracja cząstek podczas przepływu powietrza przez specjalne materiały, których pory są w stanie przepuszczać przepływ powietrza, ale jednocześnie zatrzymują zanieczyszczenia. Szybkość i skuteczność filtracji zależy od wielkości porów i komórek materiału filtracyjnego. Im większy rozmiar, tym szybszy jest proces czyszczenia, ale jego skuteczność jest niższa. Dlatego przed wyborem tej metody czyszczenia należy zbadać rozproszenie zanieczyszczeń w środowisku, w którym będzie ona stosowana. Umożliwi to przeprowadzenie czyszczenia z wymaganą wydajnością i w minimalnym czasie.

Metoda absorpcji

Absorpcja to proces rozpuszczania składnika gazowego w ciekłym rozpuszczalniku. Układy absorpcyjne dzielą się na wodne i niewodne. W drugim przypadku zwykle stosuje się niskolotne ciecze organiczne. Ciecz jest wykorzystywana do absorpcji tylko raz lub poddawana regeneracji, uwalniając substancję zanieczyszczającą w czystej postaci. Schematy z jednorazowym zastosowaniem absorbera stosuje się w przypadkach, gdy absorpcja prowadzi bezpośrednio do wytworzenia produktu gotowego lub półproduktu.

Przykłady obejmują:

• otrzymujący kwasy mineralne(absorpcja SO3 przy produkcji kwasu siarkowego, absorpcja tlenków azotu przy produkcji kwasu azotowego);
• otrzymywanie soli (absorpcja tlenków azotu roztwory alkaliczne z produkcją ługów azotynowo-azotanowych, absorpcja roztwory wodne wapno lub wapień do produkcji siarczanu wapnia);
• inne substancje (absorpcja NH3 przez wodę w celu wytworzenia wody amoniakalnej itp.).

Schematy z wielokrotnym użyciem absorbera (procesy cykliczne) są bardziej rozpowszechnione. Służą do wychwytywania węglowodorów, oczyszczania gazów spalinowych z elektrociepłowni z SO2, oczyszczania gazów wentylacyjnych z siarkowodoru metodą sodowo-żelazową do produkcji siarki elementarnej oraz oczyszczania gazów monoetanoloaminowych z CO2 w przemyśle azotowym.

W zależności od sposobu tworzenia powierzchni styku faz rozróżnia się urządzenia absorpcyjne powierzchniowe, barbotujące i natryskowe.

• W pierwszej grupie urządzeń powierzchnią styku faz jest ciekłe zwierciadło lub powierzchnia płynącej warstewki cieczy. Do tego zaliczają się również absorbenty zapakowane, w których ciecz przepływa po powierzchni zapakowanego wypełnienia z brył o różnych kształtach.
• W drugiej grupie absorbentów powierzchnia styku zwiększa się na skutek rozprowadzania gazów dopływających do cieczy w postaci pęcherzyków i strumieni. Bełkotkę przeprowadza się przepuszczając gaz przez aparat wypełniony cieczą lub w aparatach kolumnowych z płytami o różnych kształtach.
• W trzeciej grupie powierzchnia styku tworzona jest poprzez rozpylanie cieczy w masę gazu. Powierzchnia styku i efektywność całego procesu zależą od dyspersji rozpylanej cieczy.

Najbardziej rozpowszechnione są absorbery z wypełnieniem (powierzchniowym) i pęcherzykami płytowymi. Dla efektywnego wykorzystania wodnych ośrodków absorpcyjnych usuwany składnik musi być dobrze rozpuszczony w ośrodku absorpcyjnym i często wchodzić w reakcje chemiczne z wodą, jak np. przy oczyszczaniu gazów z HCl, HF, NH3, NO2. Do absorpcji gazów o mniejszej rozpuszczalności (SO2, Cl2, H2S) stosuje się roztwory alkaliczne na bazie NaOH lub Ca(OH)2. Dodatki odczynników chemicznych w wielu przypadkach zwiększają skuteczność absorpcji ze względu na zachodzenie reakcji chemicznych w folii. Do oczyszczania gazów z węglowodorów metodę tę stosuje się w praktyce znacznie rzadziej, co wynika przede wszystkim z wysokiego kosztu absorbentów. Powszechnymi wadami metod absorpcyjnych są powstawanie odpadów płynnych i uciążliwość sprzętu.

Metoda czyszczenia elektrycznego

Metodę tę można zastosować w przypadku drobnych cząstek. W filtrach elektrycznych powstaje pole elektryczne, po przejściu przez które cząstka zostaje naładowana i osadzona na elektrodzie. Głównymi zaletami tej metody są jej wysoka wydajność, prostota konstrukcji, łatwość obsługi – nie ma konieczności okresowej wymiany elementów czyszczących.

Metoda adsorpcji

Oparte na chemicznym oczyszczaniu z zanieczyszczeń gazowych. Powietrze styka się z powierzchnią węgla aktywnego, podczas czego osadzają się na nim zanieczyszczenia. Metodę tę stosuje się głównie do usuwania nieprzyjemnych zapachów i substancji szkodliwych. Minusem jest konieczność systematycznej wymiany elementu filtrującego.

Można wyróżnić następujące główne metody prowadzenia procesów oczyszczania adsorpcyjnego:

• Po adsorpcji przeprowadza się desorpcję, a wychwycone składniki odzyskuje się do ponownego wykorzystania. W ten sposób wychwytywane są różne rozpuszczalniki, dwusiarczek węgla przy produkcji włókien sztucznych i szereg innych zanieczyszczeń.
• Po adsorpcji zanieczyszczenia nie są utylizowane, lecz poddawane dopalaniu termicznemu lub katalitycznemu. Metodę tę stosuje się do oczyszczania gazów odlotowych z zakładów chemicznych, farmaceutycznych i farb, Przemysł spożywczy i szereg innych branż. Ten rodzaj oczyszczania adsorpcyjnego ma uzasadnienie ekonomiczne przy niskich stężeniach substancji zanieczyszczających i (lub) wieloskładnikowych.
• Po oczyszczeniu adsorbent nie jest regenerowany, lecz poddawany np. zakopywaniu lub spalaniu razem z silnie chemisorbowaną substancją zanieczyszczającą. Metoda ta jest odpowiednia w przypadku stosowania tanich adsorbentów.

Oczyszczanie fotokatalityczne

Jest to obecnie jedna z najbardziej obiecujących i skutecznych metod czyszczenia. Jego główną zaletą jest rozkład substancji niebezpiecznych i szkodliwych na nieszkodliwą wodę, dwutlenek węgla i tlen. Interakcja katalizatora i lampy ultrafioletowej prowadzi do interakcji na Poziom molekularny zanieczyszczeń i powierzchni katalizatora. Filtry fotokatalityczne są całkowicie nieszkodliwe i nie wymagają wymiany elementów czyszczących, co sprawia, że ​​ich użytkowanie jest bezpieczne i bardzo opłacalne.

Dopalanie termiczne

Dopalanie to metoda neutralizacji gazów poprzez termiczne utlenianie różnych szkodliwych substancji, głównie organicznych, do praktycznie nieszkodliwych lub mniej szkodliwych, głównie CO2 i H2O. Typowe temperatury dopalania większości związków mieszczą się w zakresie 750-1200°C. Zastosowanie metod dopalania termicznego pozwala na osiągnięcie 99% oczyszczenia gazu.

Rozważając możliwość i wykonalność neutralizacji termicznej, należy wziąć pod uwagę charakter powstałych produktów spalania. Produkty spalania gazów zawierających związki siarki, halogenów i fosforu mogą być bardziej toksyczne niż pierwotne emisje gazów. W takim przypadku konieczne jest dodatkowe czyszczenie. Dopalanie termiczne jest bardzo skuteczne w neutralizacji gazów zawierających substancje toksyczne w postaci wtrąceń stałych pochodzenia organicznego (sadza, cząstki węgla, pył drzewny itp.).

Najważniejszymi czynnikami decydującymi o możliwości neutralizacji termicznej są koszty energii (paliwa) potrzebnej do zapewnienia wysokich temperatur w strefie reakcji, kaloryczność neutralizowanych zanieczyszczeń oraz możliwość wstępnego podgrzania oczyszczonych gazów. Wzrost stężenia zanieczyszczeń dopalających prowadzi do znacznego zmniejszenia zużycia paliwa. W niektórych przypadkach proces może przebiegać w trybie autotermicznym, tj. tryb pracy jest utrzymywany jedynie dzięki ciepłu reakcji głębokiego utleniania szkodliwych zanieczyszczeń i wstępnemu podgrzaniu początkowej mieszaniny gazami zobojętnionymi odpadami.

Podstawową trudnością przy stosowaniu dopalania termicznego jest powstawanie zanieczyszczeń wtórnych, takich jak tlenki azotu, chlor, SO2 itp.

Metody termiczne są szeroko stosowane do oczyszczania gazów spalinowych z toksycznych związków palnych. Zaprojektowany w ostatnie lata Jednostki dopalające są kompaktowe i charakteryzują się niskim zużyciem energii. Zastosowanie metod termicznych jest skuteczne w przypadku dopalania pyłów wieloskładnikowych i zapylonych gazów spalinowych.

Metoda płukania

Odbywa się to poprzez przepłukiwanie strumienia gazu (powietrza) cieczą (wodą). Zasada działania: ciecz (woda) wprowadzona do strumienia gazu (powietrza) porusza się z dużą prędkością, rozbija się na małe krople (drobna zawiesina) otacza zawieszone cząstki (frakcja ciekła i zawiesina łączą się), w wyniku czego powiększone zawiesiny zostaną wychwycone przez odpylacz z prania. Projekt: odpylacze myjące strukturalnie reprezentowane są przez płuczki, odpylacze mokre, odpylacze szybkoobrotowe, w których ciecz porusza się z dużą prędkością, oraz odpylacze piankowe, w których gaz w postaci małych pęcherzyków przechodzi przez warstwę cieczy ( woda).

Metody plazmochemiczne

Metoda plazmowo-chemiczna polega na przepuszczeniu mieszaniny powietrza ze szkodliwymi zanieczyszczeniami przez wyładowanie wysokiego napięcia. Z reguły ozonatory wykorzystuje się w oparciu o wyładowania barierowe, koronowe, ślizgowe lub impulsowe wyładowania wysokiej częstotliwości na elektrofiltrach. Powietrze z zanieczyszczeniami przechodzące przez plazmę niskotemperaturową jest bombardowane elektronami i jonami. W rezultacie w środowisku gazowym powstają tlen atomowy, ozon, grupy hydroksylowe, wzbudzone cząsteczki i atomy, które biorą udział w reakcjach plazmowo-chemicznych ze szkodliwymi zanieczyszczeniami. Główne obszary zastosowań tej metody to usuwanie SO2, NOx i związków organicznych. Zastosowanie amoniaku podczas neutralizacji SO2 i NOx powoduje powstanie na wylocie reaktora sproszkowanych nawozów (NH4)2SO4 i NH4NH3, które są filtrowane.

Wadami tej metody są:

• niedostatecznie całkowity rozkład szkodliwych substancji na wodę i dwutlenek węgla, w przypadku utlenienia składniki organiczne, przy akceptowalnych energiach rozładowania
• obecność resztkowego ozonu, który należy rozłożyć termicznie lub katalitycznie
• znaczna zależność od stężenia pyłu przy stosowaniu ozonatorów wykorzystujących wyładowania barierowe.

Metoda grawitacyjna

Opiera się na grawitacyjnym osadzaniu się wilgoci i (lub) zawieszonych cząstek. Zasada działania: strumień gazu (powietrza) dostaje się do rozprężającej się komory osadczej (zbiornika) odpylacza grawitacyjnego, w której prędkość przepływu maleje i pod wpływem grawitacji osadzają się krople wilgoci i (lub) zawieszone cząstki.

Konstrukcja: Konstrukcyjnie osadniki odpylaczy grawitacyjnych mogą być typu bezpośredniego, labiryntowego lub półkowego. Wydajność: grawitacyjna metoda oczyszczania gazów pozwala na wychwytywanie dużych cząstek zawieszonych.

Metoda katalityczna plazmowa

Jest to dość nowa metoda czyszczenia, która wykorzystuje dwie dobrze znane metody - plazmowo-chemiczną i katalityczną. Instalacje działające w oparciu o tę metodę składają się z dwóch etapów. Pierwszy to reaktor plazmowo-chemiczny (ozonizator), drugi to reaktor katalityczny. Zanieczyszczenia gazowe, przechodząc przez strefę wyładowań wysokiego napięcia w ogniwach gazowo-wyładowczych i wchodząc w interakcję z produktami elektrosyntezy, ulegają zniszczeniu i przekształceniu w nieszkodliwe związki, aż do CO2 i H2O. Głębokość konwersji (oczyszczenia) zależy od ilości energii właściwej uwolnionej w strefie reakcji. Po reaktorze plazmowo-chemicznym powietrze zostaje poddane końcowemu dokładnemu oczyszczeniu w reaktorze katalitycznym. Ozon syntetyzowany w wyładowaniu gazowym reaktora plazmowo-chemicznego dociera do katalizatora, gdzie natychmiast rozkłada się na aktywny tlen atomowy i cząsteczkowy. Pozostałości zanieczyszczeń (aktywne rodniki, wzbudzone atomy i cząsteczki), niezniszczone w reaktorze plazmowo-chemicznym, ulegają zniszczeniu na katalizatorze w wyniku głębokiego utleniania tlenem.

Zaletą tej metody jest zastosowanie reakcji katalitycznych w niższych temperaturach (40-100°C) niż w metodzie termokatalitycznej, co prowadzi do wydłużenia żywotności katalizatorów, a także mniejszego zużycia energii (przy stężeniach substancji szkodliwych do 0,5 g/m3.).

Wadami tej metody są:

• duża zależność od stężenia pyłu, konieczność wstępnego oczyszczenia do stężenia 3-5 mg/m3,
• przy wysokich stężeniach substancji szkodliwych (powyżej 1 g/m3) koszt sprzętu i koszty eksploatacji przewyższają odpowiadające im koszty w porównaniu z metodą termokatalityczną

Metoda odśrodkowa

Polega na bezwładnościowym osadzaniu się wilgoci i (lub) zawieszonych cząstek w wyniku wytworzenia siły odśrodkowej w polu przepływu gazu i zawiesiny. Odśrodkowa metoda oczyszczania gazu odnosi się do inercyjnych metod oczyszczania gazu (powietrza). Zasada działania: strumień gazu (powietrza) kierowany jest do odśrodkowego odpylacza, w którym poprzez zmianę kierunku ruchu gazu (powietrza) wraz z wilgocią i zawieszonymi cząsteczkami, zwykle po spirali, następuje oczyszczanie gazu. Gęstość zawiesiny jest kilkakrotnie większa od gęstości gazu (powietrza) i porusza się ona w dalszym ciągu na zasadzie bezwładności w tym samym kierunku i oddziela się od gazu (powietrza). W wyniku ruchu gazu po spirali powstaje siła odśrodkowa, która jest wielokrotnie większa niż siła grawitacji. Projekt: Strukturalnie odśrodkowe odpylacze są reprezentowane przez cyklony. Wydajność: osadza się stosunkowo drobny pył o wielkości cząstek 10 - 20 mikronów.

Nie zapomnij o metody elementarne oczyszczanie powietrza z kurzu, takie jak czyszczenie na mokro, regularna wentylacja, utrzymywanie optymalnego poziomu wilgotności i warunków temperaturowych. Jednocześnie okresowo pozbywaj się nagromadzonych w pomieszczeniu dużej ilości śmieci i niepotrzebnych przedmiotów, które są „odpylaczami” i nie pełnią żadnych przydatnych funkcji.

W Obecnie istnieje wiele różnych metod oczyszczania powietrza z różnych szkodliwych substancji zanieczyszczających. Główne metody obejmują:

• Metoda absorpcji.
• Metoda adsorpcyjna.
• Dopalanie termiczne.
• Metody termokatalityczne.
• Metody ozonowe.
• Metody plazmochemiczne.
• Metoda katalityczna plazmowa.
• Metoda fotokatalityczna.

Metoda absorpcji

A absorpcja to proces rozpuszczania składnika gazowego w ciekłym rozpuszczalniku. Układy absorpcyjne dzielą się na wodne i niewodne. W drugim przypadku zwykle stosuje się niskolotne ciecze organiczne. Ciecz jest wykorzystywana do absorpcji tylko raz lub poddawana regeneracji, uwalniając substancję zanieczyszczającą w czystej postaci. Schematy z jednorazowym zastosowaniem absorbera stosuje się w przypadkach, gdy absorpcja prowadzi bezpośrednio do wytworzenia produktu gotowego lub półproduktu. Przykłady obejmują:

• produkcja kwasów mineralnych (absorpcja SO 3 przy produkcji kwasu siarkowego, absorpcja tlenków azotu przy produkcji kwasu azotowego);
• otrzymywanie soli (absorpcja tlenków azotu roztworami alkalicznymi do wytworzenia ługów azotynowo-azotanowych, absorpcja wodnymi roztworami wapna lub wapienia do produkcji siarczanu wapnia);
• inne substancje (absorpcja NH3 przez wodę w celu wytworzenia wody amoniakalnej itp.).

A metoda adsorpcji

A Metoda adsorpcyjna jest jedną z najpowszechniejszych metod ochrony powietrza przed zanieczyszczeniami. W samych Stanach Zjednoczonych wprowadzono i z powodzeniem działają dziesiątki tysięcy systemów adsorpcyjnych. Głównymi adsorbentami przemysłowymi są węgle aktywne, tlenki złożone i sorbenty impregnowane. Węgiel aktywny (AC) jest obojętny wobec polarnych i niepolarnych cząsteczek zaadsorbowanych związków. Jest mniej selektywny niż wiele innych sorbentów i jako jeden z niewielu nadaje się do stosowania w wilgotnych warunkach. przepływ gazu. Węgiel aktywny wykorzystuje się w szczególności do oczyszczania gazów z substancji śmierdzących, odzyskiwania rozpuszczalników itp.

O adsorbenty tlenkowe (OA) mają wyższą selektywność w stosunku do cząsteczek polarnych ze względu na własny nierównomierny rozkład potencjału elektrycznego. Ich wadą jest spadek wydajności w obecności wilgoci. Klasa OA obejmuje żele krzemionkowe, syntetyczne zeolity i tlenek glinu.

M Można wyróżnić następujące główne metody prowadzenia procesów oczyszczania adsorpcyjnego:

• Po adsorpcji przeprowadza się desorpcję, a wychwycone składniki odzyskuje się do ponownego wykorzystania. W ten sposób wychwytywane są różne rozpuszczalniki, dwusiarczek węgla przy produkcji włókien sztucznych i szereg innych zanieczyszczeń.
• Po adsorpcji zanieczyszczenia nie są utylizowane, lecz poddawane dopalaniu termicznemu lub katalitycznemu. Metodę tę stosuje się do oczyszczania gazów odlotowych z przedsiębiorstw chemiczno-farmaceutycznych, malarskich i lakierniczych, przemysłu spożywczego i wielu innych gałęzi przemysłu. Ten rodzaj oczyszczania adsorpcyjnego ma uzasadnienie ekonomiczne przy niskich stężeniach substancji zanieczyszczających i (lub) wieloskładnikowych.
• Po oczyszczeniu adsorbent nie jest regenerowany, lecz poddawany np. zakopywaniu lub spalaniu razem z silnie chemisorbowaną substancją zanieczyszczającą. Metoda ta jest odpowiednia w przypadku stosowania tanich adsorbentów.

Dopalanie termiczne

D spalanie to metoda neutralizacji gazów poprzez termiczne utlenianie różnych szkodliwych substancji, głównie organicznych, na substancje praktycznie nieszkodliwe lub mniej szkodliwe, głównie CO 2 i H 2 O. Typowe temperatury dopalania dla większości związków mieszczą się w przedziale 750-1200 ° C. Zastosowanie metod dopalania termicznego pozwala na osiągnięcie 99% oczyszczenia gazu.

P Rozważając możliwość i wykonalność neutralizacji termicznej, należy wziąć pod uwagę charakter powstałych produktów spalania. Produkty spalania gazów zawierających związki siarki, halogenów i fosforu mogą być bardziej toksyczne niż pierwotne emisje gazów. W takim przypadku konieczne jest dodatkowe czyszczenie. Dopalanie termiczne jest bardzo skuteczne w neutralizacji gazów zawierających substancje toksyczne w postaci wtrąceń stałych pochodzenia organicznego (sadza, cząstki węgla, pył drzewny itp.).

W Najważniejszymi czynnikami decydującymi o możliwości neutralizacji termicznej są koszty energii (paliwa) potrzebnej do zapewnienia wysokich temperatur w strefie reakcji, kaloryczność neutralizowanych zanieczyszczeń oraz możliwość wstępnego podgrzania oczyszczonych gazów. Wzrost stężenia zanieczyszczeń dopalających prowadzi do znacznego zmniejszenia zużycia paliwa. W niektórych przypadkach proces może przebiegać w trybie autotermicznym, tj. tryb pracy jest utrzymywany jedynie dzięki ciepłu reakcji głębokiego utleniania szkodliwych zanieczyszczeń i wstępnemu podgrzaniu początkowej mieszaniny gazami zobojętnionymi odpadami.

P Zasadniczą trudnością przy stosowaniu dopalania termicznego jest powstawanie zanieczyszczeń wtórnych, takich jak tlenki azotu, chlor, SO 2 itp.

T Metody termiczne są szeroko stosowane do oczyszczania gazów spalinowych z toksycznych związków palnych. Opracowane w ostatnich latach jednostki dopalające są kompaktowe i charakteryzują się niskim zużyciem energii. Zastosowanie metod termicznych jest skuteczne w przypadku dopalania pyłów wieloskładnikowych i zapylonych gazów spalinowych.

Metody termokatalityczne

DO Alityczne metody oczyszczania gazów wyróżniają się wszechstronnością. Za ich pomocą można uwolnić gazy od tlenków siarki i azotu, różnych związków organicznych, tlenku węgla i innych toksycznych zanieczyszczeń. Metody katalityczne pozwalają przekształcić szkodliwe zanieczyszczenia w nieszkodliwe, mniej szkodliwe, a nawet przydatne. Umożliwiają przetwarzanie gazów wieloskładnikowych o niskim początkowym stężeniu szkodliwych zanieczyszczeń, osiągnięcie wysokiego stopnia oczyszczenia, prowadzenie procesu w sposób ciągły i uniknięcie powstawania zanieczyszczeń wtórnych. Ograniczeniem stosowania metod katalitycznych jest najczęściej trudność w znalezieniu i wyprodukowaniu katalizatorów odpowiednich do długotrwałej eksploatacji i odpowiednio tanich. Heterogeniczna przemiana katalityczna zanieczyszczenia gazowe przeprowadza się w reaktorze załadowanym stałym katalizatorem w postaci porowatych granulek, pierścieni, kulek lub bloków o strukturze zbliżonej do plastra miodu. Przemiana chemiczna zachodzi na rozwiniętej powierzchni wewnętrznej katalizatorów, osiągając 1000 m²/g.

W Skutecznymi katalizatorami stosowanymi w praktyce są różnorodne substancje – od minerałów, które wykorzystuje się niemal bez jakiejkolwiek obróbki wstępnej, poprzez proste, masywne metale, aż po złożone związki o danym składzie i strukturze. Zazwyczaj ciała stałe z jonami lub wiązania metali, posiadający silne pola międzyatomowe. Jednym z głównych wymagań stawianych katalizatorowi jest stabilność jego struktury w warunkach reakcji. Na przykład metale nie powinny podczas reakcji przekształcać się w związki nieaktywne.

Z Nowoczesne katalizatory neutralizacji charakteryzują się dużą aktywnością i selektywnością, wytrzymałością mechaniczną oraz odpornością na trucizny i temperatury. Katalizatory przemysłowe, produkowane w postaci pierścieni i bloków o strukturze plastra miodu, charakteryzują się niskim oporem hydrodynamicznym i dużą zewnętrzną powierzchnią właściwą.

N Najbardziej rozpowszechnione są metody katalityczne neutralizacji gazów odlotowych w nieruchomym złożu katalizatora. Zasadniczo możemy rozróżnić dwa różne metody realizacja procesu oczyszczania gazu – w trybie stacjonarnym i sztucznie wytworzonym trybie niestacjonarnym.

1. Metoda stacjonarna.

P akceptowalne w praktyce szybkości reakcji chemicznych osiąga się co najwyżej tanio katalizatory przemysłowe w temperaturze 200-600°C. Po wstępnym oczyszczeniu z pyłów (do 20 mg/m3) i różnych trucizn katalitycznych (As, Cl 2 itp.) gazy mają zwykle znacznie niższą temperaturę.

P Podgrzanie gazów do wymaganej temperatury można przeprowadzić poprzez wprowadzenie gorących spalin lub za pomocą nagrzewnicy elektrycznej. Po przejściu przez warstwę katalizatora oczyszczone gazy uwalniane są do atmosfery, co wymaga znacznego zużycia energii. Zużycie energii można zmniejszyć, jeśli ciepło ze spalin zostanie wykorzystane do ogrzania gazów wchodzących do procesu oczyszczania. Do ogrzewania najczęściej stosuje się rekuperacyjne wymienniki ciepła.

P W pewnych warunkach, gdy stężenie palnych zanieczyszczeń w spalinach przekracza 4-5 g/m3, wdrożenie procesu z wykorzystaniem schematu wymiennika ciepła pozwala obejść się bez dodatkowych kosztów.

T Urządzenia takie mogą skutecznie działać jedynie przy stałych stężeniach (natężeniach przepływu) lub przy zastosowaniu zaawansowanych systemów automatycznego sterowania procesem.

mi Trudności te można pokonać, przeprowadzając oczyszczanie gazu w trybie niestacjonarnym.

2. Metoda niestacjonarna (proces odwrotny).

R Proces odwrotny polega na okresowej zmianie kierunku filtracji mieszaniny gazów w warstwie katalizatora za pomocą specjalnych zaworów. Proces przebiega w następujący sposób. Złoże katalizatora podgrzewa się wstępnie do temperatury, w której proces katalityczny zachodzi z dużą szybkością. Następnie oczyszczony gaz doprowadza się do aparatu w niskiej temperaturze, przy której szybkość przemiany chemicznej jest znikoma. W wyniku bezpośredniego kontaktu z materiałem stałym gaz nagrzewa się, a w warstwie katalizatora zaczyna zachodzić reakcja katalityczna z zauważalną prędkością. Warstwa materiału stałego (katalizatora), oddając ciepło gazowi, jest stopniowo schładzana do określonej temperatury jednakowa temperatura gaz na wlocie. Ponieważ podczas reakcji wydziela się ciepło, temperatura w złożu może przekroczyć początkową temperaturę ogrzewania. W reaktorze powstaje fala cieplna, która przemieszcza się w kierunku filtracji mieszaniny reakcyjnej, tj. w kierunku wyjścia z warstwy. Okresowa zmiana kierunku dopływu gazu na przeciwny pozwala na utrzymanie fali upałów w warstwie tak długo, jak jest to pożądane.

P Zaletą tej metody jest stabilność pracy przy wahaniach stężeń mieszanin palnych i brak wymienników ciepła.

O Głównym kierunkiem rozwoju metod termokatalitycznych jest tworzenie tanich katalizatorów, które wydajnie pracują w niskich temperaturach i są odporne na różne trucizny, a także rozwój energooszczędnych procesów technologicznych przy niskich kosztach kapitałowych urządzeń. Bardzo aplikacja masowa Metody termokatalityczne znajdują zastosowanie w oczyszczaniu gazów z tlenków azotu, neutralizacji i utylizacji różnych związków siarki, neutralizacji związków organicznych i CO.

D Dla stężeń poniżej 1 g/m3 i dużych objętości oczyszczonych gazów zastosowanie metody termokatalitycznej wymaga dużego zużycia energii, a także dużej ilości katalizatora.

Metody ozonowe

O Metody strefowe służą do neutralizacji gazów spalinowych z SO 2 (NOx) i dezodoryzacji emisji gazów z przedsiębiorstw przemysłowych. Wprowadzenie ozonu przyspiesza reakcje utleniania NO do NO 2 i SO 2 do SO 3 . Po utworzeniu NO 2 i SO 3 do gazów spalinowych wprowadza się amoniak i uwalnia się mieszanina powstałych nawozów złożonych (siarczan amonu i azotan amonu). Czas kontaktu gazu z ozonem niezbędny do usunięcia SO 2 (80-90%) i NOx (70-80%) wynosi 0,4 - 0,9 sekundy. Zużycie energii na oczyszczanie gazu metodą ozonową szacuje się na 4-4,5% mocy zastępczej bloku energetycznego, co najwyraźniej jest główną przyczyną ograniczającą Aplikacja na skalę przemysłową tej metody.

P Zastosowanie ozonu do dezodoryzacji gazów cieplarnianych opiera się na oksydacyjnym rozkładzie substancji śmierdzących. W jednej grupie metod ozon wprowadza się bezpośrednio do oczyszczanych gazów, w drugiej gazy przemywa się wstępnie ozonowaną wodą. Stosuje się także późniejsze przepuszczenie ozonowanego gazu przez warstwę węgla aktywnego lub doprowadzenie do katalizatora. Po wprowadzeniu ozonu i przepuszczeniu gazu przez katalizator temperatura przemiany substancji takich jak aminy, aldehyd octowy, siarkowodór itp. spada do 60-80°C. Jako katalizator stosuje się zarówno Pt/Al 2 O 3, jak i tlenki miedzi, kobaltu i żelaza na nośniku. Głównym zastosowaniem metod dezodoryzacji ozonem jest oczyszczanie gazów powstających podczas przetwarzania surowców pochodzenia zwierzęcego w zakładach mięsnych (tłuszczowych) oraz w życiu codziennym.

P metoda laserowo-chemiczna

P Metoda laserowo-chemiczna polega na przepuszczeniu mieszaniny powietrza ze szkodliwymi zanieczyszczeniami przez wyładowanie wysokiego napięcia. Z reguły stosuje się ozonatory oparte na wyładowaniach barierowych, koronowych, ślizgowych lub impulsowych wyładowaniach wysokiej częstotliwości na elektrofiltrach. Powietrze z zanieczyszczeniami przechodzące przez plazmę niskotemperaturową jest bombardowane elektronami i jonami. W rezultacie w środowisku gazowym powstają tlen atomowy, ozon, grupy hydroksylowe, wzbudzone cząsteczki i atomy, które biorą udział w reakcjach plazmowo-chemicznych ze szkodliwymi zanieczyszczeniami. Głównymi kierunkami stosowania tej metody jest usuwanie SO 2, NOx i związków organicznych. Zastosowanie amoniaku podczas neutralizacji SO 2 i NOx powoduje powstanie na wylocie reaktora sproszkowanych nawozów (NH 4) 2 SO 4 i NH 4 NH 3, które są filtrowane.

N Wadami tej metody są:

• niedostatecznie całkowity rozkład szkodliwych substancji do wody i dwutlenku węgla, w przypadku utlenienia składników organicznych, przy dopuszczalnych energiach wyładowania
• obecność resztkowego ozonu, który należy rozłożyć termicznie lub katalitycznie
• znaczna zależność od stężenia pyłu przy stosowaniu ozonatorów wykorzystujących wyładowania barierowe.

P Metoda lasmocatalityczna

mi Jest to dość nowa metoda czyszczenia, która wykorzystuje dwie dobrze znane metody - plazmowo-chemiczną i katalityczną. Instalacje działające w oparciu o tę metodę składają się z dwóch etapów. Pierwszy to reaktor plazmowo-chemiczny (ozonizator), drugi to reaktor katalityczny. Zanieczyszczenia gazowe, przechodząc przez strefę wyładowań wysokiego napięcia w ogniwach gazowo-wyładowczych i oddziałując z produktami elektrosyntezy, są niszczone i przekształcane w nieszkodliwe związki, aż do CO 2 i H 2 O. Głębokość konwersji (oczyszczenia) zależy od ilości energii właściwej uwolnionej w strefie reakcji. Po reaktorze plazmowo-chemicznym powietrze zostaje poddane końcowemu dokładnemu oczyszczeniu w reaktorze katalitycznym. Ozon syntetyzowany w wyładowaniu gazowym reaktora plazmowo-chemicznego dociera do katalizatora, gdzie natychmiast rozkłada się na aktywny tlen atomowy i cząsteczkowy. Pozostałości zanieczyszczeń (aktywne rodniki, wzbudzone atomy i cząsteczki), niezniszczone w reaktorze plazmowo-chemicznym, ulegają zniszczeniu na katalizatorze w wyniku głębokiego utleniania tlenem.

P Zaletą tej metody jest zastosowanie reakcji katalitycznych w niższych temperaturach (40-100°C) niż w metodzie termokatalitycznej, co prowadzi do wydłużenia żywotności katalizatorów, a także mniejszego zużycia energii (przy stężeniach substancji szkodliwych do 0,5 g/m3.).

N Wadami tej metody są:

• duża zależność od stężenia pyłu, konieczność wstępnego oczyszczenia do stężenia 3-5 mg/m3,
• przy wysokich stężeniach substancji szkodliwych (powyżej 1 g/m3) koszt sprzętu i koszty eksploatacji przewyższają odpowiadające im koszty w porównaniu z metodą termokatalityczną

F metoda otokatalityczna

Z Obecnie szeroko badana i rozwijana jest fotokatalityczna metoda utleniania związków organicznych. Zasadniczo stosuje się katalizatory na bazie TiO2, które naświetla się światłem ultrafioletowym. Istnieją domowe oczyszczacze powietrza japońskiej firmy Daikin, które wykorzystują tę metodę. Wadą tej metody jest zatykanie katalizatora produktami reakcji. Aby rozwiązać ten problem, stosuje się wprowadzanie ozonu do oczyszczanej mieszaniny, jednak technologia ta ma zastosowanie w przypadku ograniczonego składu związków organicznych i przy niskich stężeniach.