Электрические аппараты пылеулавливания. Достоинства и недостатки. Принципиальная схема электрофильтра

Электрофильтр - устройство, в котором улавливание взвешенных частиц происходит под воздействием электростатических сил. В поле коронного разряда, возникающего при подаче напряжения до 100000В, происходит ионизация газа. Ионы газа адсорбируются на поверхности пылинок, вследствие чего пылинки заряжаются и приобретают способность под действием электрического поля двигаться к осадительным электродам, с которых они периодически удаляются.

Достоинство электрофильтров - их универсальность: они обеспечивают очистку газов больших объемов от пыли и туманов с высокой эффективностью (99-99,9%), Такие фильтры способны улавливать частицы различных размеров, в том числе и меньше 1 мкм, при концентрации частиц в газе выше 50 г/м³. Электрофильтры применяются для очистки газов при температурах до 400-450°С, а также в условиях воздействия коррозионных сред. К недостаткам электрофильтров относится их высокая стоимость и невозможность проводить очистку взрывоопасных газов.

69 Абсорбционные методы очистки газов: сущность, достоинства и недостатки.

Суть абсорбции заключается в поглощении удаляемых компонентов жидкостью. В зависимости от особенностей взаимодействия поглотителей и извлекаемого из газовой смеси компонента абсорбционные методы делятся на физическую и химическую абсорбцию. Для физической абсорбции применяют поглотители: воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемым газом. При химической абсорбции извлекаемые компоненты вступают в химическую реакцию с хемосорбентами, в качестве которых используют растворы минеральных и органических веществ, суспензии и органические жидкости.

Достоинством этих методов являются доступность и дешевизна абсорбентов, простая технологическая схема процесса, низкие капи­тальные и эксплуатационные затраты, возможность очистки газа без предварительного охлаждения и обеспыливания.

Недостатки - невысокая эффективность очистки, недостаточная степень использования известняка, образование отходов в виде шла­ма или загрязненного гипса.

70. Абсорбционные методы очистки газов от SO₂, оксидов азота, H₂S, галогенов и их соединений.

Для очистки газов от S02 предложено больше количество хемосорбционных методов, однако на практике нашли применение лишь некоторые из них. Это связано с тем, что объемы отходящих газов велики, а концентрация S02 в них мала, газы характеризуются высокой температурой и значительным содержанием пыли. Для абсорбции могут быть использованы вода, водные растворы и суспензии солей щелочных и щелочно - земельных металлов.

Процесс абсорбции диоксида серы для Известнякового и известкового методов представляется в виде хим. реакций:SO2+H2O=H2SO3 SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O 2CaSO3+O2=2CaSO4

Абсорбция SO2 сульфитом натрия. Метод двухстадийный: Na2SO3+ SO2+H2O=2NaHSO3;

2NaHSO3=SO2+H2O+Na2SO3 Вторая стадия – регенерация сульфита натрия –проводится при температуре 130 ⁰С, при этом выделяется газообразный SO2. Охлажденный раствор сульфита натрия снова возвращается на абсорбцию, а SO2 направляется на перегородку в серную кислоту.

Аммиачный способ улавливания SO2. Этот метод основан на протекании реакции: SO2+NH4OH=NH4HSO3; (NH4)2SO3+ SO2+H2O=2NH4HSO3. При нагревании бисульфит аммония разлагается: 2NH4HSO3=(NH4)2SO3+ SO2+H2O Этим методом достигается высокая степень улавливания SO2.

Очистка газов от оксидов азота.

Газы, содержащие оксиды азота (N_x0_y), образуются в ряде производств химической промышленности, металлургии, машиностроения, при сжигании топлива.

На практике с отходящими газами выбрасываются в основном N0 и NO2 одновременно. Основная сложность абсорбционной очистки связана с низкой химической активностью и растворимостью оксида азота. Имеется несколько путей решения этой проблемы: полное или частичное окисление N0 в NO2, использование селективных абсорбентов и катализаторов абсорбции. При абсорбции оксидов азота используют воду, растворы щелочей I и селективные сорбенты, кислоты и окислители. Например, при абсорбции диоксида азота водой в газовую фазу выделяется часть менее опасного оксида азота, скорость окисления которого мала. Для очистки газов применяют различные растворы щелочей и солей (NaOH, Na₂C0₃, КОН, Са(0Н)₂, NH₄0Н, MgСОз и др.).

N2O3+Na2CO3=2NaNO2+CO2+Q

Для очистки газов при отсутствии кислорода используют раство­ры FeS0₄, FeCl2, Na₂S03, NaHCО3, Na₂S₂03

FeCl2+NO=Fe(NO)Cl2

2Na2S2O3+6NO=3N2+2Na2SO4+2SO2

Технологические и топочные газы, содержащие H₂S, очень коррозионно-активны. Очистка газов от сероводорода производится с при­менением различных хемосорбционных методов. Для очистки используется также мышьяково-щелочной метод, аб­сорбция этаноламинами, фосфатный метод.

Очистка газов от галогенов и их соединений. Фторсодержащие газы выделяются при электролитическом производстве алюминия. Они содержат фторид водорода (HF) и тетрафторид кремния (SiF4). Газы в значительной степени загрязнены различными веществами, что затрудняет их переработку. Образование промышленных отходящих газов, содержащих хлор и его соединения, характерно для многих производств: получения хлора и щелочей методом электролиза, переработки цветных металлов методом хлорирующего обжига, получения соляной кислоты и хлорсодержащих неорганических веществ.

Очистка от соединений фтора: для абсорбции фтористых газов можно использовать воду, растворы щелочей, солей и некоторые суспензии.

2HF+K2CO3=2KF+CO2+H2O

71.Суть Адсорбционных методов очистки газов. Адсорбенты: активированные угли, силикагели, алюмогели, цеолиты.

Адсорбционные методы очистки основаны на поглощении газообразных парообразных примесей твердыми телами с развитой поверхностью, адсорбентами. Поглощаемые молекулы удерживаются на поверхности твердых тел силами Ван-дер-Ваальса (физическая адсорбция) или химическими силами( хемосорбция).

Стадии адсорбции:

- перенос молекул газа к внешней поверхности твердого тела;

– проникновение молекул газа в поры твердого тела;

– собственно адсорбция.

Адсорбция рекомендуется для очистки газов с невысокой концентрацией вредных компонентов. Адсорбированные вещества удаляют из адсорбентов с помощью десорбции инертным газом или паром. Преимущество: высокая степень очистки. Недостатки: «чистые» (сухие и без пыли) газы, небольшая скорость.

Адсорбенты – материалы высокоразвитой внутренней поверхностью (природные и синтетические): активированные угли, силикагели, алюмогели, цеолиты, иониты.

Активированные угли – гидрофобны. Для адсорбции газов и паров используют микропористые гранулированные активированные угли. Силикагели (SiO2*nH2O) – гидратированные аморфные кремнеземы (SiO₂*nH₂O), являющиеся реакционно-способными соединениями переменного состава, превращения которых идет по механизму полконденсации. Зазоры м/у частицами образуют пористую структуру силикагеля. Получают путем осаждения аморфного кремнезема из силикатно-щелочных металлов. Служат для поглощения полярных веществ. Алюмогели (Al₂O₃*nH₂O где 0<n<6) – получают прокаливанием различных гидроксидов алюминия. Используют для улавливания полярных органических соединений и осушки газов. Цеолиты - алюмосиликаты, содержащие в своем составе оксиды щелочных и щелочноземельных металлов. Характеризуются регулярной структурой пор, соизмеримых с размерами молекул. Общая химическая формула: Me(2/n)C*Al₂O₃*xSi₂*yH₂O, где Me катион металла, n – его валентность. Получают синтетически и добывают при разработки месторождений. Обладают наибольшей адсорбцией по парам полярных соединений и веществ с кратными связями в молекулах.

Иониты - высокомолекулярные соединения с развитой поверхностью.

72 Адсорбционные методы очистки газов от SO₂; H₂S.

В качестве адсорбентов при очистке от SO2 используют активи­рованные угли, полукоксы, активированный силикагель, доломит, карбонат кальция, подщелоченный оксид алюминия, активированный диоксид марганца. Разрабатываются процессы адсорбции S0₂ известняком или доломитом непосредственно в камере сгорания. Диоксид серы при высокой температуре сорбируется порошкообразным материалом. Затем дымовые газы очищают в сухих или мокрых пылеуловителях. Добавление к доломиту 1-2% Fe20s катализирует процесс. Для удаления H₂S и органических сернистых соединений из газа используют аппараты с несколькими псевдосжиженными слоями гранулированного оксида и гидроксида железа при температуре ~ 340°С. Гранулы оксида железа регенерируют путем отжига частично сульфидированного и восстановленного оксида в воздушной среде при 800°С, при этом получают SO2, который перерабатывают в серную кислоту. Недостатки низкая эффективность очистки, невысокая степень использования известняка, зарастание технологического оборудования.

73.Каталитические методы очистки газов от оксидов азота, СО, SO₂.

Химические превращения токсичных компонентов в нетоксичные происходят в присутствии катализаторов. Очистке подвергаются газы, не содержащие пыли, и катализаторные яды. Каталитический метод применяют для очистки газов от оксидов азота, серы, углерода и от органических примесей.

Оксидов азота. Оксиды азота восстанавливаются газом - восстановителем (H₂, СН4, СО) в присутствии катализаторов. В качестве катализаторов используют различные металлы, которыми покрывают огнеупорные материалы (носители); применяют палладиевый катализатор, нанесенный на оксид алюминия. Температура начала контактирования при восстановлении 400-470°С. Восстановительные процессы происходят по следующим реакциям: 4NO+CH4=CO2+2H2O+2N2; 2NO+2H2=N2+2H2O; 2N2O+4CO=N2+4CO2

Очистка от оксида СО.Каталитическая очистка является наиболее рациональным методом обезвреживания промышленных газов от СО. Процесс гидрирования ок­сида углерода на никелевых и железных катализаторах проводят при высоких давлениях и повышенных температурах по реакции:СО+3Н₂=СН₄+Н₂0.

Очистка от SO₂.Разработанная технология каталитической очистки газов от ди­оксида серы основана на принципе окисления S0₂ в SOз нитрозным, либо контактным методом. Этот процесс лежит в основе производства серной кислоты.

Существует также метод очистки газа от S0₂ с получением суль­фата аммония, который можно использовать как удобрение. S0₂ окис­ляют до SОз в присутствии У2О5 при 450-480°С, затем при темпера­туре 220~260°С вводят газообразный аммиак. Полученные кристаллы Сульфата аммония отделяют в циклонах и электрофильтрах.