Атмосфераны газ тәрізді ластағыштардан тазалау

Ауа бассейнін зиянды заттармен ластанудан қорғаудын негізгі бағыты мен тұйықталған тізбекті шикізатты кешенді пайдаланатын жаңа қалдықсыз технологиялы өндіріс құру.

Істеп жатқан көптеген өндіріс орындары ашық тізбекті технологиялық процестерді пайдаланып жүр. Бұл жағдайда шығарылатын газдар атмосфераға шығарылудың алдында скруберлер мен сүзгіден (фильтрден) өткізіледі. Шығарылатын газдар құрамынан жиналып алынатын заттардың құны өте аз болғандықтан, өндіріс орны үшін тазалау қондырғыларын салу немесе сатып алу әрине жеткіліксіз және тиімсіз.

Газдарды тазалауда жиі қолданылатын әдістерге адсорбциялық, абсорбциялық және каталитикалық әдістер жатады.

Өндіріс газдарының санитарлық тазалауына оны көміртек оксидтерінен (СО₂ СО), азот оксидтерінен (NO, N₂O, NO₂, N₂O₅, N_хO_y), күкірт оксидінен (SО₂) және ұсақ бөлшектер мен жүзгіндерден тазалау жатады.

І. Газдарды көміртек (ІV) оксидінен тазалау (СО₂):

1. Сумен абсорбциялау. Арзан және қарапайым әдіс, бірақ тиімділігі нашар, өйткені 100 кг су, бар болғаны 8 кг СО₂ сіңіреді.

2. Этанол-аминдер ерітіндісімен төмендегі реакция бойышна сіңірілуі,

2R-NH₂+СО₂+Н₂О→(R- NН₃)₂СО₃

көбінесе сініргіш ретінде моноэтаноламин қолданылады.

3. Суытылған метанол (-35ӘС) СН₃ОН-СО₂-нің жақсы сіңіргіші болып саналады.

4. Цеолиттермен тазалау. СаА типті цеолиттер СО₂ молекуласы өте кішкентай болғандықтан (d=3,1АӘ) оңай жылдам және көп мөлшерде сіңіреді. ұарыш кемелері мен су асты сүңгуір кемелерде, табиғи газ құрамынан сіңіру үшін молекула тұрпатты СаО сіңіргішітер қолданылады.

ІІ. Газдарды көміртек (ІІ) оксидінен тазалау (СО).

1. Платина-палладий (Рt/Рd) катализаторы қатысында жағу

2СО₂ →2СО₂

2. Адсорбциялық әдіс - конверсия

СО + Н₂О→СО₂ + Н

ІІІ. Газдарды азот оксидтерінен тазалау (N₂О – N_XO_Y).

Химиялық өндірісте азот оксидтерінен катализаторлар көмепмен 80%-ке дейін тазаланып шығады.

1. Тотықтыру одістері азот оксідтерінің тотығу реакцияларының негізінде жүргізіліп суға сіңіріледі де нотижесіндс азот қышқылы (НNО₃) түзіледі.

Озонмен сүйық фазада тотығу реакциясы төмендегідей жүреді:

2NО + О₃ + Н₂О→2НNО₃

Тотығуды жоғары температурада жүргізетін болса:

2NО+О₂ → 2NО₂

2. Азот оксидтерін бос азотқа дейін катализатор қатысында немесе тотықсыздандырғыштар қатысында жоғары температурада тотықсыздан дыру арқылы жүргізуге негізделген. Тотықсыздану сызба-нұсқасын төмендегідей көрсетуге болады:

N₂О₅ → N₂О₄ → NO₂→ NO→ N₂ + О₂

-11⁰С 21,5ӘС 140ӘС 600ӘС 10000⁰С

Азот оксидтерінің бейтарап қосылыстарға дейін ыдырауы төменгі температуралы 10000ӘС плазмада жүреді (2NО → N₂ + O₂). Бұл процесс катализатор қатысында әлдеқайда төменгі температурада іштен жану двиғательдерінде өтеді. Реакция зонасында тотықсыздандырғыштардың болуы да (көмір, графит, кокс) реакцияның жүру температурасын төмендетеді.

С + 2NО → СO₂ + N₂ реакциясындағы азот оксидінің (N0) -ыдырауы 1000⁰ С-та 100%-ды кұрайды.

Іштен жану двигателдерінің газдары температурасында мына реакция жүруі мүмкін:

2NО + 2СО → N2 + 2СО₂

NО_х-ің отындар көмегімен (сутек немесе сұйытылған табиғи газ) катализдік тотықсыздандыруда катализаторлы қондырғыға жіберер алдында қоспада (қалдық газдар мен отын қоспасы) мынадай каталитикалық реакциялар жүреді:

СН₄ + 4NО₂ → 4NО + СО₂+2Н₂O

СН₄ + 2О₂ → СО₂ + 2Н₂О

СН₄ + 4NО → 2N₂ + СО₂ + 2Н₂O

Катализатор ретінде көбінесе жоғары температураға төзімді алюминий оксидіне сіңдірілген Рd-тобы металдары қолданылады.

Ал оттекке бай газдарды каталитикалық тотықсыздандыруда отын ретінде аммиакты қолданған әлдеқайда тиімді болады, ойткені аммиак төмендегі реакцияларда көрсеткендей азот оксидтерін жояды:

2NH₃ + 3NO → 5/2N₂ + 3Н₂О

4NO₃ + 3NO₂ → 7/2 N₂ + 6Н₂О

4NH₃ + 3О₂ → 2N₂ + 6Н₂О

Жапонияда зерттеліп қазіргі кезде іске асырылып жатқан газ тазалау әдісінде азот оксидтерін (NО_х) натрий сульфиты мен төмендегі реакциялар бойынша ыдыратады:

2Na₂SО₃ + 2NO → Nа₂SО₄ + N₂

4Nа₂SО₃ + 2NO₂ → 4Nа₂SО₄ + N₂

Лабораториялық жағдайларда ыдырау тиімділігі 98%-ке жеткен. Бұл айтылғандардан басқа да көптеген әдістер белгілі, әрине олардың әр қайсысының басқасымен салыстырғанда белгілі артықшылыгымен бірге кемшіліктері де жоқ емес. Сондықтан азот оксидтерімен (N0_х) тазалау жұмыстарының әрқайсысында жекелеген нақты шарттарды ескеріп пайдаланылуы қажет.

ІV. Сорбциялық әдістер.

Азот оксидтерін сілтілердің сулы ерітінділерімен, кальций карбонатымен (СаСО₃) және қатты сорбенттер көмірлер, сликогель, цеолиттермен адсорбциялау.

V. Газдарды күкірт оксидінен (SO₂) тазалау.

1 млн. кВт-тық көмірмен істейтіи жылу электр стандиясы атмосфераға 11 мың т SО₂, газбен істейтінде бұл шама 2200 т құрайды.

Электр станцияларының түтін газдарын әрбір кВт тазалауға жылына 1,5-2 млн. теңге жұмсалады. Мұнай өнімдерінің құрамындағы күкірттің мөлшерін 0,5% азайту үшін әрбір тоннасына 150-200 мын теңге жұмсалады. SО₂ - сіңіру әдістері үлкен қаржыларды жұмсауды талап етеді. Оларды аммиакты, бейтараптану және каталитикалық деп үшке бөлуге болады.

Тазалау тишділігі көптеген факторларға байланысты болады: тазаланатын газ қоспасындағы SО₂-мен О₂ парциальды қысымдарына, шығатын газдардың температурасына, тазаланатын газдардың көлеміне, хемосорбенттердің болуына, тазалау тереңдігіне.

VІ. Газдарды шаң-тозаң және басқа болшектерден тазалау.

Шаң-тозаң бөлшектерін ұстаудың бірнеше әдісін атап өтуге болады: гравитациялық отырғызу, центрифугалық жинау, электростатикалық жинау, инерциялық қосарласу, тікелей үстау, диффузия.

Бұл әдістердің барлығында тазалау процесі арнайы сүзгіштер мен скрубберлер және т.б. көмегімен жүргізіледі.