Методы и оборудование для очистки и обезвреживания выбросов в атмосферу

ФГБОУ ВПО «Тольяттинский государственный университет»

 

 

Выпускная итоговая  работа

По курсу профессиональной подготовки

«Обеспечение экологической безопасности при работах в области обращения с опасными отходами» 112 часов

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: «Методы и оборудование для очистки и обезвреживания        выбросов в атмосферу»

Слушатель:

Время обучения:

Организация:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тольятти, 2014

Содержание

Введение

1.Классификация  процессов и аппаратов очистки газовых выбросов

2. Методы очистки газов от загрязнителей

3. Оборудование для очистки газов

Заключение

Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                           

                                                                                                                                                                                                                                   

 

 

 

Введение

Стремительный рост численности человечества и его научно – технической вооруженности в корне изменили ситуацию на Земле.  Научно – техническая революция поставила перед человечеством целый ряд новых, весьма сложных проблем, с которыми оно до этого или не сталкивалось вовсе, или они не были столь масштабными. Развитие  науки и техники – важнейшее условие движения общества вперед, однако не стоит забывать и о последствиях. В отличие от животного, лишь приспосабливающегося к окружающей среде в процессе биологической эволюции, человек сознательно и активно изменяет ее для удовлетворения своих потребностей. Воздействие человека на природу обычно связано со стремлением достигнуть каких – либо заранее поставленных целей, однако они не всегда совпадают с возможностями биосферы. Воздействие человека на природу именно и отличается от воздействия на нее животного тем, что деятельность первого переходит ту грань, когда сохраняется биологическое равновесие.

Человек получил возможность влиять на ход естественных процессов. Добывая полезные ископаемые, он изымает вещества из почвы и грунта; загрязняя промышленными выбросами воздух, внедряет в его состав новые компоненты, забирая воду на орошение, осушая болота, меняет водный баланс; сжигая топливо, что влечет за собой выделение тепла и изменение альбедо, влияет на энергетический баланс планеты. Научно – техническая революция создала огромные возможности для покорения сил природы, а вместе с тем для ее загрязнения и разрушения. Промышленный прогресс сопровождается поступлением в биосферу огромного количества загрязнений, которые могут нарушить природное равновесие и угрожать здоровью людей. Еще в 40 – х годах академик В.И.Вернадский отметил, что производственная деятельность человека приобрела масштабы, сравнимые с геологическими преобразованиями.

На современном этапе для большинства промышленных предприятий очистка вентиляционных выбросов от вредных веществ является одним из

основных мероприятий по защите воздушного бассейна. Обезвреживание выбросов предполагает либо удаление вредных примесей из инертного газа-носителя, либо превращение их в безвредные вещества. Оба принципа могут быть реализованы через различные физические и химические процессы, для осуществления которых требуются определенные условия. Расчеты процессов и аппаратов газоочистки при их проектировании должны быть направлены на создание условий, обеспечивающих максимально полное обезвреживание выбросов.

В настоящее время используются различные методы улавливания и обезвреживания паро- и газообразных веществ из воздуха. На практике применяют следующие способы очистки газа: абсорбционный, адсорбци-онный, каталитический, термический и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Классификация процессов и аппаратов очистки газовых выбросов

Очистка выбросов в атмосферу складывается из двух принципиально различных процессов:

- очистка от аэрозолей - извлечение содержащихся в выбросах взвешенных твердых и жидких примесей (пыли, дыма, капелек тумана или брызг);

- физико-химическая очистка - извлечение или обезвреживание тех или иных газо- и парообразующих примесей.

Классификация методов и аппаратов для очистки и обезвреживания газовых выбросов от различных примесей приведены на рис.1. Она не охватывает всех существующих методов и тем более аппаратов для газоочистки.

Для обезвреживания аэрозолей (пылей и туманов) используют сухие, мокрые и электрические методы. Кроме того, аппараты отличаются друг от друга как по конструкции, так и по принципу осаждения взвешенных частиц. В основе работы сухих аппаратов лежат гравитационные, инерционные и центробежные механизмы осаждения или фильтрационные механизмы. В мокрых пылеуловителях осуществляется контакт запыленных газов с жидкостью. При этом осаждение происходит на капли, на поверхность газовых пузырей или на пленку жидкости. В электрофильтрах отделение заряженных частиц аэрозоля происходит на осадительных электродах.

Для обезвреживания отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных веществ применяют следующие методы: абсорбции (физической и хемосорбции), адсорбции, каталитические, термические, конденсационные.

Абсорбционные методы очистки отходящих газов подразделяют по следующим признакам:

▪ по абсорбируемому компоненту;

▪ по типу применяемого абсорбента;

▪ по характеру процесса – с циркуляцией и без циркуляции газа;

▪ по использованию абсорбента – с регенерацией и возвращением его в цикл (циклические) и без регенерации (не циклические);

▪ по использованию улавливаемых компонентов – с рекуперацией и без рекуперации;

▪ по типу рекуперируемого продукта;

▪ по организации процесса – периодические и непрерывные;

▪ по конструктивным типам абсорбционной аппаратуры.

Для физической абсорбции на практике применяют воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемым газом, и водные растворы этих веществ. При хемосорбции в качестве абсорбента используют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ.

Адсорбционные методы очистки газов используют для удаления из них газообразных и парообразных примесей. Методы основаны на поглощении примесей пористыми телами – адсорбентами. Процессы очистки проводят в периодических или непрерывных адсорберах. Достоинством методов является высокая степень очистки, а недостатком  - невозможность очистки запыленных газов.

Каталитические методы очистки основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные  на поверхности твердых катализаторов. Очистке подвергаются газы, не содержащие пыли и катализаторных ядов. Методы используются для очистки газов от оксидов азота, серы, углерода и от органических примесей.

В рекуперационной технике наряду с другими методами для улавливания паров летучих растворителей используют методы конденсации. В основе метода конденсации лежит явление уменьшения давления насыщенного пара растворителя при понижении температуры. Смесь паров растворителя с воздухом предварительно охлаждают в теплообменнике, а затем конденсируют. Достоинствами метода являются простота аппаратурного оформления и эксплуатации рекуперационной установки. Однако проведение процесса очистки паровоздушных смесей методом конденсации сильно осложнено, поскольку содержание паров летучих растворителей в этих смесях обычно превышает нижний предел их взрываемости.

Термические методы (методы прямого сжигания) применяют для обеззараживания газов от легкоокисляемых токсичных, а также дурнопахнущих примесей. Методы основаны на сжигании горючих примесей

в топках печей или факельных горелках. Преимуществом метода является простота аппаратуры, универсальность использования. Недостатки: дополнительный расход топлива при сжигании низкоконцентрированных газов, а также необходимость дополнительной абсорбционной или адсорбционной очистки газов после сжигания. (1)

Но это не единственная классификация методов. Несмотря на развитие техники и технологии очистки выбросов в атмосферу, на практике продолжают применяться многие устаревшие термины и определения. Это вызывает неразбериху на рынке газоочистного оборудования. Поэтому с точки зрения некоторых ученых и разработчиков методов и средств очистки, наиболее целесообразным было бы введение терминологии на основе наименования основного, доминирующего явления, приводящего к разделению загрязненных газовых выбросов.

Разделение компонентов основано на различиях в их свойствах и на разнице в эффективности воздействия на них тех или иных сил. Из гомогенной газовой смеси можно выделить загрязнители, основываясь на разнице главным образом химических свойств загрязнителей и газовой среды, а из гетерогенной – основываясь на разнице как химических, так и физических свойств.

С учетом этого для очистки газовых выбросов в качестве основных применяют гравитационные, инерционные (в том числе центробежные), механические, электрические, адгезионные, абсорбционные, адсорбционные и термические (в том числе каталитические и конденсационные) методы разделения компонентов. В качестве дополнительных методов, повышающих эффективность основных, используют: повышение турбулизации газового потока; конденсацию на пылинках какой- либо жидкости; высокоинтенсивные звуковые колебания, приводящие к коагуляции (укрупнению) частиц загрязнителя; адгезионные явления (смачивание), способствующие выведению из зоны разделения частиц загрязнителя, выделенных из газового потока.(2) (таб.1)

Таблица.1 Классификация методов и используемых названий аппаратов очистки газовых смесей.

Гравитацион- ное разделение (осаждение)	Инерционное разделение		Механическое разделение (фильтрация)	Электрическое разделение	Адгезионное разделение
		Центробеж- ное разделе- ние
Твердые загрязнители
Жидкие загрязнителя
Пылевые камеры	Вихревые пылеуловители	Циклоны	Рукавные фильтры	Электрофильтры	Полые газопромывате-ли
Газоходы	Инерционные пылеуловители («пылевой мешок»)	Центробежные газопромыватели	Механические фильтры	Мокрые электрофильтры	Полые безнасадочные скрубберы
Ультразвуко-вые пылеуловители	Инерционные фильтры сепараторы	Центробежные скрубберы ВТИ	Зернистые фильтры		Тарельчатые газопромывате-ли
Гравитацион-ный пылеуловитель	Отражательные брызгоуловители	Ротационные пылеуловители	Волокнистые фильтры		Гидродинамические пылеуловители
Осадительные камеры	Жалюзийные пылеуловители	Мокрые циклоны	Кассетные фильтры		Скрубберы с насадками
	Скоростные турбулентные пылеуловители	Многоступенчатые циклоны    «матрешка»	Мешочные фильтры		Барботажно-вихревой пылеуловитель
	Экранные инерционные пылеуловители	Скоростные пылеуловители	Карманные фильтры		Барботажные пылеуловители
	Скрубберы Дойля	Центробежные кольцевые каплеуловители	Сеточные туманоуловите-ли		Масляные самоочищающиеся фильтры
	Пылеуловители ударно-инерционного действия	Вентиляторные пылеуловители	Микрофильтры		Центробежные кольцевые эмульгаторы
		Турбофильтры			Пенные пылеуловители
		Антициклоны			Ротоклоны
		Динамические пылеуловители
		Скрубберы Вентури

 

 

Таблица.1 Классификация методов и используемых названий аппаратов очистки газовых смесей.    (Продолжение).

Абсорбционное разделение	Адсорбционное разделение		Термическое разделение
		Катализ			Конденсация
		Адсорбционный катализ	Термокатализ
Парообразные и газообразные  загрязнители
Жидкие загрязнители
Скрубберы с насадками	Угольные фильтры	Угольные фильтры	Фильтры-нейтрализаторы	Камеры сгорания	Кулеры
Безнсадочные скоростные скурубберы	Адсорберы вертикальные	Адсорберы с встроенными теплообменниками	Каталитические реакторы дожига	Устройства для термического дожига	Охладители типа вода-вода
Насадочные абсорберы	Адсорберы горизонтальные	Адсорберы	Каталитические окислительные нейтрализаторы	Топочные камеры	Охладители типа вода-воздух
Пенные аппараты	Адсорберы кольцевые	Реакторы	Контактные аппараты	Камерные топки	Распылитель-ные охладители
Механические абсорберы	Ионитовые фильтры		Реакторы	Факельные установки	Конденсато-ры
Турбулентные скоростные промыватели	Адсорберы со взвешенным слоем			Печи	Конденсато-ры-холодильники
Барботажные аппараты	Аппараты кипящего слоя			Термические нейтрализаторы
Прямоточные аппараты-сепараторы	Ячеисто-башенные реакторы
Скрубберы Вентури	Башенные реакторы
Абсорберы Вентури	Ячеистые реакторы
Оросительные скрубберы
Полые скрубберы
Пустотелые абсорберы с форсунками
Абсорберы с крупно-дырчатыми тарелками