Очистка промышленных выбросов от аммиака

Аммиак - токсичный газ, исходное сырье в производстве азотной кислоты. ПДК аммиака в воздухе населенных пунктов 0,2 мг/м³. Промышленные газы могут содержать аммиак в широком интервале концентраций. Очистка газов от аммиака основана на его хорошей растворимости в воде и щелочных свойствах.

Амиак легко удаляется из загрязненных газов промывкой водой, иногда добавляют дополнительную ступень доочистки раствором серной или фосфорной кислоты:

NH₃ + H₂O = NH₄OH

2 NH₃ + Н₂SO₄ = (NH₄)₂ SO₄

3 NH₃ + Н₃РО₄ = (NH₄)₃РО₄

Адсорбцию аммиака водой проводят в системе, состоящей из последовательно включенных насадочных и тарельчатых колонн при давлении 1,6 МПа и температуре 60^ОС с получением товарного продукта – аммиачной воды.

Наиболее экологичным является метод каталитического разложения аммиака при повышенных температурах:

2 NH₃ = N₂ + 3 Н₂

Образующийся при этом газ содержит такое количество водорода, что может сгорать с выделением большого количества теплоты.

Очистку газов от аммиака при небольшом содержании этого компонента в газовых смесях можно проводить, используя активированные угли или крупнопористые иониты. На активированных углях имеет место процесс адсорбции аммиака. На ионитах – процесс ионообменной адсорбции, в котором участвует гидроксид аммония, образующийся в присутствии влаги в очищаемом газе:

NH₄OH = NH₄⁺ + ОН^-

HR + NH₄OH = (NH₄) R + H₂O

HR – катионит в Н-форме.

Катионит регенерируют, промывая водой или слабым раствором кислоты.

Классификация фильтров.

Первый класс – промышленные фильтры очень грубой очистки. Входная концентрация твёрдых частиц высокая – до 60 г/м³ используются ткани металлические сетки. Эти фильтры регенерируются.

Второй класс - воздушные фильтры. Используются в системах приточной вентиляции. Входная концентрация пыли 50 мг/м³ .

Третий класс– фильтры тонкой очистки. Концентрация меньше 1 мг/м³ используются в электроники и фармацевтике. Не регенерируются. Эффективность очистки до 99%,в зависимости от материала фильтра бывают: волокнистые,тканные,зернистые

1.Тканые фильтры –удерживают пыль и регенерируют, нельзя покрывать специальным составом иначе не смогут регенерировать. Дешёвые ткани – хлопок, шерсть но нельзя пропускать газы высокой температуры и кислотные компоненты. Капрон, нейлон, стекловолокно – дорого.

2. Рукавный фильтр – три камеры работают, 3 отдыхают, в основе работы лежит проход газа через перегородки.

Диаметр задерживаемых частиц более 10 мкм. Скорость движения воздуха 2 – 3 м/c.

1 – корпус камеры 2 – распределительная решётка 3 – зашитый с одной стороны рукав

4 – встряхивающее устройство для регенерации 5 – рукаводержатель

Частицы по инерции абсорбируются на ткани и становятся ловушкой для других частиц. В основе работы лежит проход газа через перегородки. В процессе чистки частицы пыли приближаются к волокнам и под действием электростатического притяжения осаждаются на них. Для регенерации перекрывается поток газа и включается встряхивающее устройство.

Волокнистые фильтры

В волокнистых фильтрах фильтрующий элемент состоит из нескольких слоёв. Это фильтры объёмного действия, толщина от нескольких мкм. До 2 метров. Скорость движения воздуха 15 см/сек.

1 – корпус

2 – фильтрующий материал в виде ленты

3 – П образная полка

4 – гофрированный разделитель (пластик или алюминий)

Фильтрующий материал в виде ленты укладывается между П-образными полками. Полки уложены так, что открытые и закрытые концы полок чередуются в противоположных направлениях. Чтобы не допустить слипания слоёв укладывают разделитель. Загрязненный газ поступает в один из открытых слоёв полки.

4.Зернистые фильтры на практике применяются значительно реже, чем волокнистые и тканные. Различают жестко связанные фильтры (стекло, гранулы) и насыпные (песок, галька, уголь – элементы не связаны между собой)

Преимущества:

- прочные.

- применяются для фильтрации воздуха в промышленных условиях при резком перепаде давления.

- фильтрация агрессивных газов за счёт инертности.

- используются при высоких температурах газов.

Зернистые жесткие фильтры редко применяются в промышленности, т.к. плохо регенерируют. Насыпные фильтры используются во всех вышеперечисленных случаях. Бывают статические и динамические (зерна перемещаются относительно друг друга)

32 продолжен.

В корпусе 1 размещены ограничительные решетки 2, между ними помещён фильтрующий слой 3. Примесь адсорбируется на зёрнах. Процесс очистки непрерывный, т.к. сверху постоянно поступают новые гранулы, проходя через фильтры, загрязняются и выходят через патрубки 5 в короб 7 для отработанного материала. Регенерация водой осуществляется в элементе 8. Потом происходит сушка. При помощи насоса 9 высушенный материал подаётся в короб 6 для подачи свежего зерна. 4 – питатели, регулирующие скорость подачи свежего материала.

5.Электрофильтры. Их преимущества:

- Эффективность очистки 90 – 98 %.

- Компактны.

- размеры очищаемых частиц от 1 – 100 мкм.

- дешевые т.к. не требуют большого расхода электроэнергии.

Бывают пластинчатые, трубчаты, шестигранные фильтры.

Трубчатый электрофильтр:

1 – труба 2 – коронирующий электрод, который питается током.

Загрязненный воздух частично ионизирован. Загрязняющие частицы начинают двигаться с высокой скоростью и сталкиваются с частицами газа, не имеющими заряда. Заряженные частицы адсорбируются на частицах пыли придавая им заряди движутся к стенкам. Лавинный процесс. Напряжение на электрод подаётся только в начальный момент. Пыль адсорбируется на стенках. 3 – встряхивающее устройство для полного освобождения стенок от пыли. Ударная ионизация газа в зоне разряда.

Недостаток – малая скорость движения газа, низкая производительность. Поэтому электрофильтры объединяют в группу (пластинчатые фильтры). Чем больше напряжение тем меньше скорость.