Газів очищення
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Газів очищення

Газів очищення, виділення з промислових газів домішок, що містяться в них. Очищення газів виробляють з метою подальшого використання самого газу або домішок, що містяться в нім; промислові гази, що викидаються в атмосферу, очищають з метою охорони повітряного простору від забруднень шкідливими речовинами. До 2-ої половини 19 ст боротьба з шкідливим впливом промислових газів, що викидаються в атмосферу, зводилася до заборони або обмеження будівництва тих або інших підприємств. Проте ці заходи у зв'язку із зростанням промисловості, транспорту і крупних міст виявилися недієвими. Швидкий розвиток промисловості, концентрація підприємств і збільшення масштабів виробництва з'явилися причиною виникнення самої проблеми очищення промислових газів. У промислово розвинених країнах насиченість території підприємствами і транспортом така, що локальне забруднення атмосфери перейшло в загальне, в забруднення всього (або принаймні величезній частині) повітряного басейну .

загрузка...

  Допустимі норми шкідливих речовин, що містяться в газах, що відходять, строго регламентуються сов.(радянський) законодавством з перших років існування Радянської влади, з кінця 20-х рр. діє загальносоюзна організація по газоочистці і пиловловлюванню, на яку покладена науково-організаційна розробка питань, пов'язаних з Р. о., проектування і виготовлення відповідного устаткування. У ряді галузей промисловості створені трести, інститути, лабораторії, покликані постійно займатися питаннями очищення газів. Розроблені методи Р. о. дозволяють в цілому ряді випадків при правильному технологічному процесі і правильній організації виробництва викидати в атмосферу гази, що практично не містять шкідливих речовин.

  Джерела і форми забруднення промислових газів. Крупні промислові підприємства, же.-д.(железнодорожний) і автомобільний транспорт викидають в атмосферу величезна кількість газів, що несуть всілякі, у тому числі і шкідливі, домішки. Наприклад, теплова електростанція потужністю 2400 Мвт, що працює на вугіллі середньої зольності, викидає в атмосферу близько 9 млн. м 3 /час димових газів, що містять 180 т золи. Особливо забруднені гази металургійних підприємств, цементних заводів, теплових електростанцій, хімічних і нафтохімічних заводів, що відходять.

  промислові гази, що Відходять, містять домішки у вигляді твердих часток, крапельок рідини, а також шкідливі газоподібні продукти.

  Тверді домішки в промислових газах дрібно роздроблені і знаходяться у вигляді пил або диму . Розміри часток пилу — від сотень мкм до доль мкм, розміри часток диму зазвичай менше 1 мкм, але в окремих випадках досягають і 2—3 мкм. Частки пилу відрізняються від часток диму не лише розміром, але і хімічним складом. Порівняно крупні частки пилу представляють подрібнений матеріал, що переробляється на даному підприємстві (наприклад, компоненти металургійної шихти). Частки диму різко відрізняються по складу від вихідного матеріалу, з якого вони утворилися. Зокрема, під час плавки, при випаленні руд і при інших металургійних процесах відбувається випар летких металів і їх з'єднань з подальшою конденсацією і утворенням диму. Тонкий пил, що в результаті міститься в газах, що відходять, незрідка збагачується цими металами настільки, що стає вигідним їх витягання. Такий побічний концентрат в вигляді пилу є єдиною промисловою сировиною для здобуття багатьох рідких елементів (селен, теллур, індій і ін.), т.к. прі дуже низькому вмісті цих елементів в поліметаллічеських рудах пряме їх витягання економічно невигідно. При неповному згоранні палива до складу диму входить також сажа .

  Тверді частки випадають з газів, що відходять, засмічують повітря, шкідливо діють на організм людини, рослинність, забруднюють грунт.

  Рідкі домішки присутні в промислових газах у вигляді бризок або туманів, тобто суспензії в газі вельми дрібних крапельок (зазвичай менше 1 мкм і до тисячних доль мкм ) , які утворилися в результаті конденсації речовин, що знаходилися в газоподібному стані. Характерним прикладом промислових газів з домішкою крапельок рідини є гази сернокислотного виробництва, що містять бризки і туман сірчаної кислоти; уловлювання її з цих газів складає необхідну стадію технологічного процесу, а викид в атмосферу спричиняє за собою загибель рослинності в навколишній місцевості. Генераторний і коксовий гази містять крапельки смоли і масел; витягання їх дозволяє отримувати коштовні продукти і є необхідною підготовчою стадією перед подальшим використанням газу.

  Газоподібні домішки (зазвичай шкідливі або небажані) в промислових газах утворюються, як правило, в ході виробництва цих газів. Так, наприклад, генераторний і коксовий гази містять сірководень, сірковуглець і ін. органічних з'єднання сірки (тіофен, меркаптани і пр.), яка завжди присутня у вихідній сировині — кам'яному вугіллі. Гази металургійних печей і продукти горіння палива — димові гази майже завжди містять в тій або іншій кількості сірчистий ангідрид. У зв'язку з виникненням і зростанням ряду галузей промисловості синтетичних матеріалів (аміак, спирти і ін.), споживаючих гази як сировину, набуло поширення тонке очищення газів від різних, у тому числі газоподібних, домішок. Широке використання природних газів як палива для промислових і побутових потреб викликає необхідність у ряді випадків піддавати їх очищенню від сірководня до встановлених санітарних норм.

  Способи очищення газів. У промисловості застосовують механічний, електричний і физико-хімічний способи очищення газів. Механічне і електричне очищення використовують для уловлювання з газів твердих і рідких домішок, а газоподібні домішки уловлюють физико-хімічними способами.

  Механічне очищення газів виробляють осадженням часток домішок під дією сили тяжіння або відцентрової сили, фільтрацією крізь волокнистих і пористих матеріали, промиванням газу водою або ін. рідиною. Найбільш простим, але малоефективним і рідко вживаним є спосіб осадження крупного пилу під дією сили тяжіння В т. н. пилових камерах. Інерційний спосіб осадження часток пилу (або капіж рідини) заснований на зміні напряму руху газу із зваженими в нім частками. Т. до. щільність часток приблизно в 1—3 тис. разів більше щільності газу, вони, продовжуючи рухатися за інерцією в колишньому напрямі відділяються від газу. Інерційними уловлювачами пилу служать т.з. пилові мішки, жалюзійні грати, зигзагоподібні віддільники і т.п. У деяких апаратах використовується і сила удару часток. Всіма такими апаратами користуються для уловлювання порівняно крупних часток; високої міри очищення газів ці методи не дають.

  Для очищення газів широко застосовують циклони, в яких відділення від газу твердих і рідких часток відбувається під дією відцентрової сили (при обертанні газового потоку). Т. до. відцентрова сила у багато разів перевершує силу тяжіння, в циклонах осідає і порівняно дрібний пил, з розміром часток приблизно 10—20 мкм.

  Тканинні і паперові фільтри, а також фільтри у вигляді шару коксової дрібниці, гравію або яких-небудь пористих матеріалів (наприклад, пористої кераміки) застосовують для очищення газів за допомогою фільтрації. Найбільш поширеними газоочисниками такого типа є тканинні мішкові, або рукавні, фільтри. Залежно від характеру пилу і складу газу мішки виготовляють з шерстяної, бавовняно-паперової або спеціальної (наприклад, скляною) тканини. Газ проходіт крізь тканину, а частки пилу затримуються в мішках (рукавах). Рукавні фільтри служать головним чином для уловлювання вельми тонкого пилу; наприклад, при очищенні газів, що відходять від стрічкових агломераційних машин або від шахтних печей, в рукавних фільтрах уловлюється 98—99% всьому пилу.

  Очищення газів від пилу промиванням водою застосовують в апаратах різного типа. Найбільш широкого поширення набули скрубери, мокрі циклони, швидкісні пиловловлювачі і пінні пиловловлювачі. У швидкісних (турбулентних) пиловловлювачах вода, що вводиться в потік запиленого газу, рухомого з високою швидкістю, дробиться на дрібні краплі. Висока міра турбулізації газового потоку при такій швидкості сприяє злиттю часток пилу з краплями води. Відносно крупні краплі води разом з частками пилу легко відділяються потім в простих уловлювачах (наприклад, в мокрих циклонах). Апарати цього типа широко застосовуються для уловлювання дуже дрібного пилу (перегонів) і можуть забезпечити високу міру очищення газів. У пінних пиловловлювачах запилений газ у вигляді дрібних бульбашок проходить через шар рідини з певною швидкістю, унаслідок чого утворюється піна з високорозвиненою поверхнею контакту між рідиною і газом. У пінному шарі відбувається змочування і уловлювання часток пилу. Завдяки високій мірі уловлювання пилу з розмірами часток більше 2—3 мкм і малому гідравлічному опору (порядка 80—100 мм вод. ст. ) пінні пиловловлювачі отримали велике поширення.

  Електричне очищення газів засноване на дії сил неоднорідного електричного поля високої напруги (до 80 000 в ). Апарати для очищення газів цим методом називаються електричними фільтрами . При пропусканні через такі фільтри забрудненого газу відбувається його іонізація, заряджені частки захоплюються до осадітельному електроду і осідають на нім. Вживання електричних фільтрів для Р. о. надзвичайно поширене, особливо для тонкого очищення димових газів теплових електростанцій, в цементній промисловості, чорній і кольоровій металургії.

  Методи физико-хімічного очищення застосовують для видалення газоподібних домішок. До таких методів відносяться промивання газів розчинниками (абсорбція); промивання газів розчинами реагентів, що зв'язують домішки хімічно (хімічна абсорбція); поглинання домішок твердими активними речовинами (адсорбція); фізичне розділення (наприклад, конденсація компонентів), каталітичне перетворення домішок в нешкідливі з'єднання. Абсорбція газоподібних домішок розчинниками виробляється шляхом промивання газів в зрошуваних апаратах типа скруберів або в барботерах (див. Барботування ), в останніх газ проходіт крізь рідкий розчинник, добре розчинювальний газоподібні домішки і дуже погано, — останні компоненти газової суміші. Так виробляється, наприклад, уловлювання водою аміаку з коксового газу, уловлювання різними маслами ароматичних вуглеводнів з коксового газу, витягання двоокису вуглецю з різних газів і т.д. В тому випадку, якщо необхідно використовувати уловлені продукти, їх витягують з насиченого ними розчинника дорогою десорбції . Очищення газів засобами хімічної абсорбції виробляється в апаратах аналогічного типа. Витягувані газові домішки хімічно зв'язуються розчинами реактивів. Потім розчини незрідка регенерують, тобто в результаті тих або інших операцій виділяють зв'язані домішки, і властивості розчинів відновлюються.

  Адсорбція газоподібних домішок виробляється з допомогою різних пористих активних речовин: активного вугілля, силікагеля, бокситів і ін. Шкідливі домішки адсорбуються на поверхні поглинача, а після його насичення отгоняются продуванням гарячим повітрям, газом або перегрітою парою.

  Деякі шкідливі газоподібні домішки, що містяться в газах, можуть бути каталітично перетворені на ін., легкоулавліваємиє, речовини; інколи перетворення і уловлювання поєднуються в одному процесі. Так виробляється наприклад, очищення газів від органічних сполук сірки (сірковуглеця, оксисульфіди вуглецю, тіофену, меркаптанів); з'єднання ці при 300—400 °С у присутності водню або водяної пари перетворюються на каталізаторах в сірководень, який потім витягується з газу і може бути розкладений з утилізацією сірки.

  Літ.: Гордон Р. М., Пейсахов І. Л., Пиловловлювання і очищення газів, 2 видавництва, М., 1968; Ужов Ст Н., Очищення промислових газів електрофільтрами, 2 видавництва, М., 1967; Коуль А. Л., Різенфельд Ф. С., Очищення газу, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1968; Очищення від сірки коксовального і інших горючих газів, 2 видавництва, М., 1960.

  А. П. Андріанов.