Методы сорбционной очистки газов, применяемое оборудование при очистки газов

Для эффективной фильтрации выбросов в атмосферу на промышленных предприятиях применяется адсорбционная и абсорбционная очистка газов. Название метода произошло от латинского слова sorbio (поглощаю), который заключается в поглощении вредных и опасных газов (сорбат) твердыми веществами или жидкостями (сорбент). Абсорбционный метод очистки воздуха заключается в улавливании загрязняющих веществ всем объемом абсорбента. Самыми распространенными аппаратами абсорбционного метода очистки газов являются скрубберы, в которых для улавливания вредных компонентов отходящего потока используются жидкие химические растворы или вода.

Адсорбционная очистка воздуха происходит в установках с применением высокоэффективных твердых веществ – адсорбентов, в качестве которых выступают активированный уголь, силикагель, синтетические цеолиты. Адсорбционная очистка газов позволяет не только осуществлять эффективную фильтрацию промышленных отходящих потоков, но и улавливать и возвращать в технологический процесс ценные компоненты для повторного использования. Наибольшее применение адсорбционные методы очистки газов получили для улавливания растворителей различного вида.

Абсорбционная очистка газов

Абсорбцией называется химический процесс, который осуществляет массоперенос между газообразными компонентами и жидким веществом-растворителем в аппаратах, создающих максимальный контакт между жидкой и газообразной фазами. В качестве абсорберов применяются скрубберы, которые в зависимости от осуществляемой технологии и состава отходящих газов имеют определенную конструкцию и принцип действия:

• полые (форсуночные);
• пенные (барботажные);
• насадочные;
• Вентури.

В полых аппаратах форсунки для распыления жидкости распределены по периметру или находятся в верхней центральной части корпуса. Запыленный поток входит в нижний патрубок и поднимается в верхнюю часть устройства, по пути встречая большое количество микроскопических капель. Влага обволакивает твердые частицы, масса и объем загрязнений увеличиваются, происходит процесс слипания и осаждения в нижнюю часть корпуса. Вектор распыления влаги может быть направлен параллельно, перпендикулярно или против запыленного потока. Дополнительная очистка происходит за счет прилипания твердых загрязнений к мокрым стенкам скруббера с последующим смыванием жидкостью в дренажную систему.

Абсорбционная очистка в пенных аппаратах осуществляется за счет создания пены на специальных элементах. Конструкция барботажных устройств состоит из полого корпуса, в котором горизонтально расположены провальные или переливные тарелки с круглыми или щелевыми отверстиями. Жидкость форсунками подается на тарелки, а проходящий через отверстия запыленный поток заставляет пузыриться (барботировать) влагу. Полученная пена эффективно контактирует с загрязнениями, обволакивая твердые частицы и очищая проходящий поток от вредных включений. Удаление пыли происходит в виде шлама через дренажную систему.

Принцип действия насадочных устройств основан на применении процесса абсорбции частиц загрязнений орошаемой жидкостью, которая подается на поверхность регулируемых и нерегулируемых насадок. В таких аппаратах достигается максимальная площадь контакта жидкой и твердой фаз при сохранении баланса количества насадок, габаритов и гидравлического сопротивления скруббера. Химический состав адсорбента и материал насадки подбираются в зависимости от состава загрязнений на стадии проектирования газоочистки. Твердые включения прилипают к поверхности насадки за счет создаваемой жидкостной пленки и в последующем смываются в дренажную систему.

Абсорбционный метод очистки в скрубберах Вентури основан на законе Бернулли, который устанавливает зависимость скорости потока газов от сечения трубы, по которой он движется. Конструктивно аппарат состоит из двух конусов, соединенных между собой узкими частями с помощью короткого цилиндрического патрубка. По мере прохождения от широкой части конуса к узкой скорость загрязненного потока увеличивается. За счет высокой турбулентности, капли жидкости, подаваемой с помощью форсунок, разбиваются до мельчайших частиц, а частота контакта жидкости и твердых включений значительно увеличивается. После выхода во второй конус движение потока замедляется, происходит процесс коагуляции и загрязнения в виде пульпы смываются в нижнюю часть корпуса с последующим удалением через шламопровод. Абсорбционный метод очистки отходящих газов в скрубберах Вентури широко применяется в металлургической, химической и энергетической сферах промышленности, когда необходимо, наряду с очисткой, снизить температуру отходящих газов.

Адсорбционный метод очистки воздуха

Суть адсорбционных методов очистки газов заключается в избирательном извлечении одного или нескольких вредных компонентов из загрязненного потока с помощью твердых поглотителей (сорбентов). Адсорбционные методы применяют для очистки газов

с небольшим содержанием газообразных и парообразных примесей. Большими преимуществами такого способа являются возможность проводить очистку при высокой температуре и возможность повторного использования выделенных газов и веществ.

Для поддержания высокой эффективности очистки газов адсорбент должен обладать определенными свойствами:

• увеличенная удельная поверхность;
• длительное время действия;
• избирательность;
• стойкость к высокой температуре и механическим воздействиям;
• способность к регенерации;
• простота изготовления;
• небольшая стоимость.

Широкое распространение получили аппараты, где в качестве адсорбента выступает активированный уголь. Принцип действия основан на прохождении потока газа через уголь по специальным небольшим проходам, устроенным по всему объему абсорбента. Активированный уголь на молекулярном уровне вбирает в себя загрязнения, а чистый воздух выходит наружу.

Для повышения эффективности методов сорбционной очистки газов применяют методы интенсификации абсорбционной очистки:

• создание замкнутой системы для циркуляции адсорбента;
• создание локальных зон в адсорбционных аппаратах;
• сушка адсорбента;
• увеличение скорости газового потока во взвешенном слое;
• каталитическая депарафинизация;
• применение электрических полей.