Проектирование адсорбера для очистки отходящих дымовых газов котельной.

В аппаратах с органическими абсорбентами можно обрабатывать выбросы, не содержащие твердых примесей, которые практически не поддаются отделению от поглотительной жидкости. Для удаления некоторых газовых загрязнителей успешно применяют химическую абсорбцию (хемосорбцию) — процесс, в котором подлежащий удалению загрязнитель вступает в химическую реакцию с поглотителем и образует нейтральное или легко удаляемое из процесса соединение. Такие процессы специфичны и разрабатываются конкретно для каждого вида выбросов и набора загрязнителей.
Посредством адсорбции принципиально возможно извлечь из выбросов любой загрязнитель в широком диапазоне концентраций. Однако высококонцентрированные загрязнители (ориентировочно с концентрациями более 5 · 10-3 кг/м3) целесообразно подвергать предварительной обработке (конденсацией, абсорбцией) для снижения их концентраций. Необходима также предварительная обработка (осушка) сильно увлажненных газов.
Каталитический процесс очистки основан на химических превращениях токсичных примесей в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов. В результате реакций находящиеся в газе примеси превращаются в другие соединения, представляющие меньшую опасность, или легко отделяются от газа. Каталитическая очистка применяется в основном при небольшой концентрации удаляемого компонента в очищаемом газе. Она позволяет обезвреживать оксиды азота, оксид углерода, другие вредные газовые загрязнения. Благодаря применению катализаторов можно достичь высокой степени счистки газа, достигающей в ряде случаев 99,9%. При температуре 100…150 °С процессы рассматриваются как необратимые, что позволяет получать газ с весьма низким содержанием примесей.
Термообезвреживание основано на сжигании горючих вредных примесей в пламени или путем дожигания примесей. Дожигание представляет собой метод очистки газов путем термического окисления углеводородных компонентов до СО2 и Н2О. В ходе процесса дожигания другие компоненты газовой смеси, например галоген- и серосодержащие органические соединения, также претерпевают химические изменения и в новой форме могут эффективно удаляться или извлекаться из газовых потоков. Термообезвреживание часто рассматривается в качестве универсального средства очистки выбросов, каковым оно на самом деле не является. В термоокислительных процессах необратимо теряется качество воздуха, использованного для горения, а продукты окисления, выбрасываемые в атмосферу, содержат некоторое количество новых токсичных веществ — оксида углерода СО и оксидов азота NOх. Область применения термообезвреживания ограничена только соединениями, в молекулах которых нет других элементов, кроме углерода С, водорода Н и кислорода О. Получить нетоксичные продукты реакции любых других соединений с кислородом принципиально невозможно. По этой же причине сжигание органических соединений в открытом пламени не может быть отнесено к способу термического обезвреживания[8].
К перспективным способам обработки больших объемов выбросов с невысокими концентрациями органических газообразных загрязнителей можно отнести схему термообезвреживания с предварительным концентрированием загрязнителей посредством адсорбции. Такая схема может быть технически и экономически приемлемой при начальной концентрации загрязнителя выше 50 мг/м3. Теплоту, выделяющуюся при сгорании загрязнителей, можно достаточно легко утилизировать. Если концентрация горючих загрязнителей может быть доведена ориентировочно до (5…6) · 10-3 кг/м3, то термообработку можно организовать с незначительным добавлением топлива, а при более высоких концентрациях можно ожидать и экономической эффективности работы установки.
Конденсация газовых примесей — перспективный способ обработки отбросных газов, основанный на переводе парообразных загрязнителей в конденсированное состояние и последующей фильтрации образовавшегося аэрозоля. В основе конденсационного способа лежит явление уменьшения давления насыщенного пара растворителя при понижении температуры. Если загрязнители имеют невысокое давление насыщенных паров, то может быть приемлемой конденсация посредством повышения давления и понижения температуры выбросов. Пары загрязнителей легкокипящих веществ подвергают обработке химическими реагентами таким образом, чтобы продукты реакции имели низкие давления насыщенных паров. При этом способы химической обработки необходимо подбирать так, чтобы была возможна утилизация улавливаемого продукта. Если температура кипения загрязнителей при атмосферном давлении невысока (ориентировочно ниже 100 °С), то глубокая очистка посредством охлаждения и повышения давления потребует чрезмерно высоких расходов энергии, и конденсационную очистку можно использовать только как предварительную.
Очевидно, что возможность дальнейшей переработки отходов средствами основной технологии весьма ограничена, чем изначально предопределяется невысокое качество очистки выбросов. Такой подход к проблеме требует существенного пересмотра. Одним из действенных шагов могло бы стать включение операций обезвреживания отходов в основной технологический процесс как лимитирующих количество и качество выпускаемой продукции.
Неограниченный рост ассортимента и объема производимой в современном мире продукции ведет к усложнению и удорожанию технологий обработки газовых выбросов. Можно предполагать, что уже в ближайшем будущем станут вполне приемлемыми по затратам методы, используемые сегодня в малотоннажных производствах, — газоразделение посредством хроматографирования на молекулярных ситах, центрифугирование тяжелых компонентов, термодиффузия, обезвреживание загрязнителей плазменной деструкцией[2].