Промислова екологія - Апостолюк C. O. - 4.3. Адсорбційне очищення атмосферного повітря від шкідливих газів

При адсорбційному очищенні повітря від шкідливих газів одним із основних завдань є регенерація адсорбенту або його рекуперація. Для цього необхідно, щоб у вибраному адсорбційному середовищі переважав процес фізичної адсорбції.

Адсорбентами в цьому випадку є речовини з великою площею поверхні на одиницю маси. Так, питома поверхня активованого вугілля досягає 105-10е м2/кг. Його застосовують для очищення повітря від парів органічних речовин, усунення неприємних запахів і газоподібних домішок, що містяться в незначних кількостях у промислових викидах, а також летких розчинників та інших газів. Адсорбентами можуть виступати прості та комплексні оксиди (активований глинозем, силікагель, активований оксид алюмінію, синтетичні цеоліти або молекулярні сита), які володіють більшою селективною здатністю, ніж активоване вугілля.

Одним із основних параметрів при виборі адсорбента є адсорбційна здатність, або маса речовини а, поглинена одиницею маси адсорбента в будь-який момент часу, залежність від концентрації адсорбованої речовини (парціального тиску P, Па) на поверхні адсорбента, загальної площі цієї поверхні, фізичних, хімічних та електричних властивостей адсорбованої речовини й адсорбента, температурних умов і наявності при цьому інших домішок.

Для характеристики адсорбційних властивостей пористих речовин використовують залежність адсорбційної здатності а від парціального тиску р погливного газового компонента при постійній температурі (ізотерму адсорбції) а = f(p) при Т = const.

В основі інженерно-технічних розрахунків адсорбційного методу очищення повітря від газів є сукупність кривих, яка відображає рівновагу поглинаючого компонента з адсорбентом, тобто сітка ізотерм адсорбції. На рис. 4.5 зображені ізотерми адсорбції діоксиду сірки (S02) на активованому вугіллі СТК у діапазоні температур від 20 до 150 °С.

ізотерми адсорбції sо2 на активованому вугіллі стк при різних температурах

Рис. 4.5. Ізотерми адсорбції SО2 на активованому вугіллі СТК при різних температурах: 1 - 20 °С; 2 - 50 °С; З - 100°С; 4 - 150 °С (де а - маса погливної речовини)

З цього графіка видно, що із збільшенням температури зменшується адсорбційна здатність активованого вугілля. На цій властивості адсорбентів грунтується процес їхньої регенерації. Регенерацію здійснюють нагріванням адсорбента до температури вище робочої або продуванням його водяною парою чи гарячим газом.

Адсорбційні установки, що вловлюють пари розчинників і розріджувачів, які після додаткового оброблення знову повертаються у виробництво, називають рекупераційними. Такі установки широко застосовуються в машинобудівній та приладобудівній промисловостях (у малярних цехах), в опоряджувальних цехах меблевих підприємств, на підприємствах з виробництва скловолокна, склотканин, а також для видалення парів ефіру, ацетону, фурфуролу при виробництві нітроцелюлози. На рис. 4.6 наведена схема рекупераційної установки.

схема рекупераційної установки

Рис. 4.6. Схема рекупераційної установки: 1,2 - вентилятори; З - нагрівам; 4 - адсорбер; 5 - конденсатор; 6 - холодильник; 7 - сепаратор

Опишемо принцип роботи установки. Повітря, що містить пари розчинника, вентилятором 1 подається в адсорбер 4. Пройшовши шихту адсорбера, очищене повітря викидається в атмосферу. Після спрацювання шихти потік повітря подають у паралельний адсорбер, а в попередньому адсорбері здійснюють десорбцію парів розчинника перегрітою водяною парою, що подається протитечією в напрямку подавання забрудненого повітря на стадії адсорбції. Суміш водяної пари та парів розчинника потрапляє в холодильну камеру 6, де відбувається охолодження і конденсація водяної пари. Конденсат подається в конденсатор 5, а далі виводиться за межі установки. Пари розчинника подаються у сепаратор 7 для висушування, а потім у фракціонатор, де вони розподіляються на легкі та важкі вуглеводні. Отримані компоненти надходять до спеціальної камери, де за певних умов здійснюється перетворення газової суміші в рідку, після чого вже готовий розчинник подається у виробництво для повторного використання.

Ступінь видалення розчинника в таких установках досягає 95-99 %, а його залишковий вміст у повітрі, що виходить з адсорбера, не перевищує 0,5 г/м3.

На одну тонну вловленого розчинника при концентрації 10 г/м3 витрачають:

- водяної пари (0,3-0,5 МПа), т 2-3,5;

- води для охолодження (15 °С), м3 30-50;

- електроенергії, кВт х год. 100-250;

- активованого вугілля, кг 0,5-1,0.

Тривалість роботи одного завантаження - 10 000 циклів.

Продуктивність рекупераційних установок такого типу коливається від 10 до 150 тис. м3 очищення повітря за 1 годину, а концентрація в ньому парів розчинника змінюється від 0,5 до 20 г/м8.

Адсорбційні установки добре себе зарекомендували при вилученні із гарячих топкових газів діоксиду сірки вО,. На рис. 4.7 наведена схема адсорбційної установки для вилучення 802.

Основним агрегатом установки слугує адсорбер 1, заповнений деревним активованим вугіллям. Гарячий топковий газ подається через теплообмінник 2, підігріває повітря, поступає в топку, після чого потрапляє в нижню частину адсорбера, де при температурі 150-200 °С вилучається в02.

Очищений димовий газ викидається в атмосферу через димову трубу. Адсорбент після насичення подається в десорбер 5, де за допомогою підігрівача 3 підтримується температура 300-600 °С. Збагачений діоксидом сірки газ виводиться з десорбера і може бути використаний для інших потреб. Регенерований адсорбент надходить у бункер, а потім за допомогою ковшового елеватора подається у верхню частину адсорбера.

адсорбційна установка для вилучення so2 із гарячого топкового газу

Рис. 4.7. Адсорбційна установка для вилучення SO2 із гарячого топкового газу: 1 - адсорбент; 2 - теплообмінник; 3 - підігрівач; 4 - бункер; 5 - десорбер

Схожі статті




Промислова екологія - Апостолюк C. O. - 4.3. Адсорбційне очищення атмосферного повітря від шкідливих газів

Предыдущая | Следующая