Сущность предмета "Технология очистки и утилизации газовых выбросов" и история развития

Содержание

 

Введение

1. Сущность предмета и история развития

2. Очистка газов от SO_x

2.1 Процесс с использованием CuO/CuS0₄

2.2 Катализаторы

2.3 Угольное топливо с добавками извести

2.4 Введение сухого сорбента

Литература

Введение

Тема реферата: Сущность предмета «Технология очистки и утилизации газовых выбросов» и история развития.

Цель дисциплины «Технология очистки и утилизации газовых выбросов»:

-  изучение основных методов обезвреживания газовых выбросов и способов их утилизации, теоретических и практических основ используемых методов, выбор эффективных современных технологий

Задачи дисциплины «Технология очистки и утилизации газовых выбросов»:

1.  Методы очистки и обезвреживания отходящих газов.

2.  Очистка отходящих газов от аэрозолей.

3.  Абсорбционные методы очистки газов.

4.  Адсорбционные и хемосорбционные методы очистки отходящих газов.

5.  Методы каталитической и термической очистки отходящих газов.

1. Сущность предмета и история развития

газ очистка катализатор адсорбционный

До определенного этапа развития человеческого общества, в частности индустрии, в природе существовало экологическое равновесие, т.е. деятельность человека не нарушала основных природных процессов или очень незначительно влияла на них. Экологическое равновесие в природе с сохранением естественных экологических систем существовало миллионы лет и после появления человека на Земле. Так продолжалось до конца XIX в. Двадцатый век вошел в историю как век небывалого технического прогресса, бурного развития науки, промышленности, энергетики, сельского хозяйства. Одновременно как сопровождающий фактор росло и продолжает расти вредное воздействие индустриальной деятельности человека на окружающую среду. В результате происходит в значительной мере непредсказуемое изменение экосистем и всего облика планеты Земля.

В настоящее время с ростом и бурным развитием промышленности большое внимание уделяется ее экологической обоснованности, а именно проблеме очистке и утилизации отходов. В данном конспекте лекций рассматривается один из видов отходов промышленности – газовые выбросы предприятий. Впервые как проблему газовые выбросы можно рассматривать на примере лондонского «смога» (от англ. smoke – дым), под которым первоначально понимали смесь сильного тумана и дыма. Такого типа смог наблюдался уже в Лондоне уже более 100 лет назад. В настоящее время это уже более широкий термин – над всеми большими и индустриально развитыми мегаполисами помимо дымотуманного смога выделяют и фотохимический смог. Если причиной смога первого типа является в основном сжигание угля и мазута, то причиной второго – выбросы автотранспорта. Конечно же, все это усугубляется некоторым кумулятивным действием большого количества примесей., при дымотуманном смоге сернистый газ дает аэрозоль серной кислоты (из ряда кислотных дождей) который, естественно, намного реактивней по своему действию.

Неудивительно, что в настоящее время пристальное внимание уделяется проблеме удаления первопричин возникновения таких нежелательных явлений, как выбросы в атмосферу. В данной работе тематика проблемы сознательно ограничена рамками промышленных газовых выбросов, так как именно промышленность является источником опасных и крайне опасных примесей и составляющих явлений типа «смога».

В газообразных промышленных выбросах вредные примеси можно разделить на две группы:

а) взвешенные частицы (аэрозоли) твердых веществ - пыль, дым; жидкостей - туман

б) газообразные и парообразные вещества.

К аэрозолям относятся взвешенные твердые частицы неорганического и органического происхождения, а также взвешенные частицы жидкости (тумана).

Пыль – это дисперсная малоустойчивая система, содержащая больше крупных частиц, чем дымы и туманы.

Счетная концентрация (число частиц в 1 см³) мала по сравнению с дымами и туманами. Неорганическая пыль в промышленных газовых выбросах образуется при горных разработках, переработке руд, металлов, минеральных солей и удобрений, строительных материалов, карбидов и других неорганических веществ. Промышленная пыль органического происхождения – это, например, угольная, древесная, торфяная, сланцевая, сажа и др. К дымам относятся аэродисперсные системы с малой скоростью осаждения под действием силы тяжести. Дымы образуются при сжигании топлива и его деструктивной переработке, а также в результате химических реакций, например при взаимодействии аммиака и хлороводорода, при окислении паров металлов в электрической дуге и т.д. Размеры частиц в дымах много меньше, чем в пыли и туманах, и составляют от 5 мкм до субмикронных размеров, т.е. менее 0,1 мкм. Туманы состоят из капелек жидкости, образующихся при конденсации паров или распылении жидкости. В промышленных выхлопах туманы образуются главным образом из кислоты: серной, фосфорной и др. Вторая группа – газообразные и парообразные вещества, содержащиеся в промышленных газовых выхлопах, гораздо более многочисленна. К ней относятся кислоты, галогены и галогенопроизводные, газообразные оксиды, альдегиды, кетоны, спирты, углеводороды, амины, нитросоединения, пары металлов, пиридины, меркаптаны и многие другие компоненты газообразных промышленных отходов.

В настоящее время, когда безотходная технология находится в периоде становления и полностью безотходных предприятий еще нет, основной задачей газоочистки служит доведение содержания токсичных примесей в газовых примесях до предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных санитарными нормами. В данной таблице выборочно приведены ПДК некоторых атмосферных загрязнителей.

При содержании в воздухе нескольких токсичных соединений их суммарная концентрация не должна превышать 1, т.е.

с₁/ПДК₁ + с₂/ПДК₂ +... + с_n/ПДК_n = 1

где c₁, с₂,..., с_n – фактическая концентрация загрязнителей в воздухе, мг/м³;

ПДК₁, ПДК₂,..., ПДК_n – предельно допустимая концентрация, мг/м³.

При невозможности достигнуть ПДК очисткой иногда применяют многократное разбавление токсичных веществ или выброс газов через высокие дымовые трубы для рассеивания примесей в верхних слоях атмосферы. Теоретическое определение концентрации примесей в нижних слоях атмосферы в зависимости от высоты трубы и других факторов связано с законами турбулентной диффузии в атмосфере и пока разработано не полностью. Высоту трубы, необходимую, чтобы обеспечить ПДК токсичных веществ в нижних слоях атмосферы, на уровне дыхания, определяют по приближенным формулам.

ВЕЩЕСТВА	ПДК, мг/м3
	макс. разовая		среднесуточная
Аммиак	0,2	0,2
Ацетальдегид	0,1	0,1
Ацетон	0,35	0,35
Бензол	1,5	1,5
Гексахлоран	0,03	0,03
Ксилолы	0,2	0,2
Марганец и его соединения	-	0,01
Мышьяк и его соединения	-	0,003
Метанол	1,0	0,5
Нитробензол	0,008	0,008
Оксид углерода (СО)	3,0	1,0
Оксиды азота (в пересчете на N2O5)	0,085	0,085
Оксиды фосфора (в пересчете на P2O5)	0,15	0,05
Ртуть	0,0003	0,0003
Свинец	-	0,0007
Сероводород	0,008	0,008
Сероуглерод	0,03	0,005
Серы диоксид SO2	0,5	0,05
Фенол	0,01	0,01
Формальдегид	0,035	0,012
Фтороводород	0,05	0,005
Хлор	0,1	0,03
Хлороводород	0,2	0,2
Тетрахлорид углерода	4,0	2,0

Величина ПДВ для выброса нагретой газовоздушной смеси из одиночного источника с круглым устьем или группы таких близкорасположенных одинаковых источников в случае, когда фоновая концентрация рассматриваемой примеси установлена независимо от скорости и направления ветра, и постоянной на территории города, рассчитывается по формуле.

где, ПДК – предельно допустимая концентрация загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест, мг/м³.

Сф – фоновая концентрация примеси, определенная расчетным путем и не зависящая от скорости и направления ветра мг/м³.

А – коэффициент, зависящий от температуры стратификации атмосферы и определяющий условия горизонтального и вертикального рассеивания атмосферных примесей. На территории Украины А = 160.

F – безразмерный коэффициент, учитывающий скорость оседания загрязняющих веществ в атмосфере. Для газообразных веществ и мелкодисперсных аэрозолей, скорость упорядоченного оседания которых не более 3–5 м/с F = 1. Для более крупнодисперсных пыли и золы при среднем эксплуатационном коэффициенте очистки не менее 90% F =2. При эксплуатационном коэффициенте очистки от75% до 90% F = 2,5, а менее 75% или при его отсутствии F = 3.

Н – высота источника выброса.

∆Т – разность между температурой газа и температурой воздуха.

ή – коэффициент, учитывающий влияние рельефа на рассеивание примесей.

V₁ – объем газовоздушной смеси, определяется по формуле.

 

П = 3,14.

D – диаметр устья источника выбросов.

ω₀ – средняя скорость выхода смеси из источника.

 

При V_m < 0,3 n = 3

0,3 < V_m ≤ 2 n определяется по формуле (1)

V_m> 2 n = 1

 (1)

 

Максимальную приземную концентрацию загрязняющего вещества рассчитывают по формуле

Необходимо соблюдать условие: С_m < ПДК.

Метод достижения ПДК с помощью «высоких труб» служит лишь паллиативом, так как не предохраняет атмосферу, а лишь переносит загрязнения из одного района в другие.

В соответствии с характером вредных примесей различают методы очистки газов от аэрозолей и от газообразных и парообразных примесей. Все способы очистки газов определяются в первую очередь физико-химическими свойствами примесей, их агрегатным состоянием, дисперсностью, химическим составом и др. Разнообразие вредных примесей в промышленных газовых выбросах приводит к большому разнообразию методов очистки, применяемых реакторов и химических реагентов.

2. Очистка газов от SO_x

 

2.1 Процесс с использованием CuO/CuS0₄

В настоящее время существует несколько методов очистки топочных дымов от оксидов серы с использованием химических превращений. Все методы предполагают предварительную стадию адсорбции SO₂, тем не менее обсуждаются в данной главе, поскольку их основу составляет химическое превращение оксидов серы в новое химическое соединение, выделяемое из газового потока.