Обезвреживание неприятнопахнущих отходящих газов абсорбционными методами

МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

 

«УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ 

ЭКОНОМИКИ И  СЕРВИСА»

 

 

КАФЕДРА «ОХРАНА  ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ И РАЦИОНАЛЬНОЕ     ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ»

 

 

 

КУРСОВАЯ  РАБОТА

По  дисциплине: Техника и технология очистки отходящих газов.

 

На  тему: «Обезвреживание неприятнопахнущих  отходящих газов абсорбционными методами».

 

 

 

 

 

 

                                                                       

                                                                          Выполнил: студент группы ОЗ-5

Шифр - 10.01.139

Шонгуров  М.А.

 

Проверил: к.х.н., доцент

Маликова  Т.Ш.

 

 

 

 

 

 

                                                               Уфа

2013

 

Содержание

 

Введение

1. Абсорбционные методы очистки отходящих газов…………….. 
   
2. Основы процесса……………………………………………………………… 
   
3. Физическая и химическая абсорбция……………………………………………………………. 
   
4. Применение абсорбционной очистки……………………………………………………………….. 
   
5. Недостатки и преимущества абсорбционного

метода очистки газов………………………………………………

6. Расчет предотвращенного экологического

ущерба……………………………………………………………….

Заключение………………………………………………………………..

Список литературы……………………………………………………… 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                  Введение

 

Абсорбционный метод реализует процессы, происходящие между молекулами газов и жидкостей. Если отсутствует взаимодействие между  распыливающейся жидкостью и  орошаемым газом, то эффективность  поглощения компонентов из паровоздушной  смеси определяется только равновесием  пар-жидкость.

Адсорбционные методы используют для очистки газов  с невысоким содержанием газообразных и парообразных примесей. В отличие  от абсорбционных методов они  позволяют проводить очистку  газов при повышенных температурах.                                                                              

 Различают  физическую и химическую адсорбцию  (хемосорбцию).

 

           Грандиозные масштабы производственной  деятельности человека привели  к большим позитивным преобразованиям  в мире – созданию мощного  промышленного и сельскохозяйственного  потенциала, широкому развитию всех  видов транспорта, ирригации и  мелиорации больших земельных  площадей, созданию систем искусственного  климата. Вместе с тем резко  ухудшилось состояние окружающей  среды. Дальнейшее ухудшение состояния  экосферы может привести к  далеко идущим отрицательным  последствиям для человечества. Поэтому охрана природы, защита  ее от загрязнений стала одной  из важнейших глобальных проблем.

Одним из следствий техногенного влияния  на окружающую среду в ряде стран  в настоящее время является заметное ухудшение состояния атмосферного воздуха. Наиболее крупнотоннажные (млн. т. в год) глобальные загрязнения  атмосферы образуют СО (2*10 ), СО (200), SO (150), NO (50), сероводород.

Под очисткой газового потока понимают отделение  от него или превращения в безвредную форму загрязняющих веществ, выбрасываемых  в атмосферу вместе с газовым потоком. Воздушными массами загрязнения могут переноситься на большие расстояния и существенно влиять на состояние атмосферы и здоровья человека.

В частности, происходящее с интенсивностью 0,4% в  год накапливание в атмосфере  СО вследствие поглощения им ИК-излучения солнца может вызвать глобальное повышение температуры («парниковый» эффект). Трансформация в атмосфере SO , NO и других анологичной природы выбросов может завершаться образованием кислотных туманов и выпадению кислотных дождей (снегов), вызывающих коррозию многих неорганических материалов (объектов), а так же угнетению и уничтожению различных объектов флоры и фауны.

Многофакторно отрицательное влияние атмосферных  загрязнений и на животный мир, и, в частности, человека. Так. Даже малые  концентрации SO при продолжительном воздействии обуславливают возникновение у человека гастрита, ларингита и других болезней. Предполагают даже связь между содержанием в воздухе SO и уровнем смертности от рака легких. Оксид углерода инактивирует гемоглобин, обусловливая кислородную недостаточность живых тканей, и вызывает расстройство нервной и сердечно-сосудистой систем, а также способствует развитию атеросклероза. Сероводород вызывает головную боль, слабость и тошноту и даже в малых концентрациях может обусловливать функциональные расстройства центральной нервной и сердечно-сосудистой систем. Оксиды азота сильно раздражают дыхательные органы, приводя к возникновению в них воспалительных процессов, под их влиянием образуется метгемоглобин, понижается кровяное давление, возникает головокружение, рвота, одышка, возможна потеря сознания.

Эти обстоятельства обуславливают жесткие требования, предъявляемые к производственным выбросам в атмосферу и содержанию загрязнений в атмосферном воздухе. Выполнение этих требований контролируется специальными службами предприятий, а также ведомственных и государственных органов путем, а частности, установления соответствия измеряемых показателей регламентируемым величинам ПДК и ПДВ.

 

1. Абсорбционные методы очистки отходящих газов.

 

 

 

Абсорбцией называют процесс поглощения газа жидким поглотителем, в котором  газ растворим в той или  иной степени. Обратный процесс –  выделение растворимого газа из раствора – носит название десорбции.

В абсорбционных процессах (абсорбция, десорбция) участвуют две фазы –  жидкая и газовая и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую (при абсорбции) или, наоборот, из жидкой фазы в газовую (при десорбции). Таким образом, абсорбционные процессы являются одним из видов процессов  массопередачи.

На практике абсорбции подвергают большей частью не отдельные газы, а газовые смеси, составные части  которых (одна или несколько) могут  поглощаться данным поглотителем в  заметных количествах. Эти составные  части называют абсорбируемыми компонентами или просто компонентами, а не поглощаемые  составные части – инертным газом.

Жидкая фаза состоит из поглотителя  и абсорбируемого компонента. Во многих случаях поглотитель представляет собой раствор активного компонента, вступающего в химическую реакцию  с абсорбируемым компонентом; при  этом вещество, в котором растворен  активный компонент, будем называть растворителем.

Инертный газ и поглотитель  являются носителями компонента соответственно в газовой и жидкой фазах. При  физической абсорбции инертный газ  и поглотитель не расходуются  и не участвуют в процессах  перехода компонента из одной фазы в другую. При хемосорбции поглотитель  может химически взаимодействовать  с компонентом.

Протекание абсорбционных процессов  характеризуется их статикой и кинетикой.

Абсорбционные методы очистки отходящих  газов подразделяются по следующим  признакам: 1) по абсорбируемому компоненту; 2) по типу применяемого абсорбента; 3) по характеру процесса – с циркуляцией и без циркуляции газа; 4) по использованию абсорбента – с регенерацией и возвращением его в цикл (циклические) и без регенерации (не циклические); 5) по использованию улавливаемых компонентов – с рекуперацией и без рекуперации; 6) по типу рекуперируемого продукта; 7) по организации процесса – периодические и непрерывные; 8) по конструктивным типам абсорбционной аппаратуры.

 

2. Основы процесса.

 

 

                                   Очистка газов от диоксида серы

       

  1. Абсорбция водой

Абсорбция водой диоксида серы сопровождается реакцией:

 

 

 

Растворимость SO в воде мала. Зависимость между общей концентрацией SO а растворе и равновесным давлением выражается формулой:

 

,

 

где - равновесное давление SO ; - константа фазового равновесия для SO , м *Па/кмоль; К - константа равновесия реакции.

При абсорбции  SO водой процесс лимитируется диффузионным сопротивлением со стороны газа и жидкости. Он может быть проведен а абсорберах различной конструкции. Для колонн с провальными и сетчатыми тарелками коэффициенты массоотдачи могут быть определены из уравнений:

 

,

,

 

где и - диффузионные критерии Нуссельта для газа и жидкости; и - диффузионные критерии Прандтля для газа и жидкости; и - критерии Рейнольдса для газа и жидкости; и - коэффициенты массоотдачи со стороны газа и жидкости, м/с; - поверхностно-объемный диаметр пузырьков газа, м ( ; и - коэффициенты молекулярной диффузии SO в газе и жидкости, м /с; и - кинематические коэффициенты вязкости газа и жидкости, м /с; и - скорость газа и жидкости а газожидкостном слое, м/с.

В связи  с низкой растворимостью диоксида серы в воде для очистки требуется  большой ее расход и абсорберы  с большими объемами. Удаление SO из раствора ведут при нагревании его до 100 С. Таким образом, проведение процесса связано с большими энергозатратами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Известняковые и известковые  методы

Достоинством  этих методов является простая технологическая  схема, низкие эксплуатационные затраты, доступность и дешевизна сорбента, возможность очистки газа без  предварительного охлаждения и обеспыливания.

На практике применяются известняк, мел, доломиты, мергели. Известь получают обжигом  карбонатных пород при температуре 1100 - 1300 С.

Процесс абсорбции диоксида серы для известкового и известнякового методов представляется в виде следующих стадий:

 

,

,

,

,

,

,

 

Протекание  тех или иных реакций зависит  от состава и рН суспензии. В присутствии  в растворе различных примесей процесс  абсорбции значительно усложняется. Например, действие небольших количеств  повышает степень очистки и степень использования известняка. При этом протекают следующие реакции:

 

 

Для расчета  равновесия при использовании солей  кальция предложены эмпирические уравнения:

 

для системы  :

для системы  :

для системы 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Магнезитовый метод

Диоксид серы в этом случае поглощают оксид  – гидрооксидом магния. В процессе хемосорбции образуются кристаллогидраты сульфита магния, которые сушат, а  затем термически разлагают на -содержащий газ и оксид магния. Газ перерабатывают в серную кислоту, а оксид магния возвращают на абсорбцию.

В абсорбере  протекают следующие реакции:

Растворимость сульфита магния в воде ограничена, избыток его в виде и выпадает в осадок. Технологическая схема процесса представлена на рис. 1.

 

Рис. 1. схема  установки очистки газа от диоксида серы суспензией оксида магния: 1 –  абсорбер; 2 – нейтрализатор; 3 –  центрифуга; 4 – сушка; 5 – печь.

 

Дымовые газы поступают в абсорбер Вентури, орошаемый  циркулирующей суспензией. Отношение  Т:Ж в суспензии 1:10, рН суспензии  на входе 6,8 – 7,5, а на выходе из абсорбера 5,5 – 6. состав циркулирующей суспензии (в %): вода и примеси – 79,65.

В абсорбере  кроме сульфита образуется некоторое  количество сульфата:

Образование сульфата нежелательно, так как для  его разложения необходима более  высокая температура (1200-13000С). При  таких условиях получается переобожженный , который имеет малую активность по отношению к . Для устранения образования сульфата необходимо использовать ингибиторы окисления или проводить процесс в абсорберах при малом времени контакта газ – жидкость. Другой путь – производить обжиг сульфата в присутствии восстановителей. В этом случае сульфат восстанавливается в сульфит.

Из нейтрализатора часть суспензии выводят на центрифугу для отделения кристаллогидратов  солей магния. Обезвоживание солей  производят в сушилках барабанного  типа с мазутной копкой. Безводные  кристаллы обжигают во вращающихся  печах или печах кипящего слоя при 9000С, в печь добавляют кокс. При  этом идет реакция:

Концентрация в газе, выходящем из печи, 7 – 15%. Газ охлаждают, очищают от пыли и сернокислотного тумана и направляют на переработку в серную кислоту.

Выгружаемый из печи продукт содержит 86,1% и 3,4% . Его охлаждают до 1200С воздухом, идущим на сгорание мазута в топках, после чего отправляют на абсорбцию.