Измиването и абсорбирането са процеси, при които отпадъчните газове влизат в контакт с течност (обикновено вода). Това премахва праховите частици или разтваря самия газ или пари във вода. Съответно, ние различаваме два вида саниране, посочени с общото наименование измиване.
Измиване, т.е. мокро разделяне на частиците, най-често се основава на принципа на т.нар инерционно въздействие, когато частица с по-висок импулс удари и се придържа към капка вода, или на принципа на дифузионен механизъм, при който фина частица прах се дифузира към повърхността на капката, където се улавя. Има и други механизми на закрепване: директно закрепване, електростатични сили, кондензация на вода върху частици, центробежна сила или гравитационна сила.
Абсорбция е физически или химически. Физическата абсорбция се получава, когато замърсителят се разтвори в разтворител (абсорбент). Ако реакцията между замърсителя и разтворителя или веществата в разтворителя протича по едно и също време, това е химическа абсорбция (Lawrence et al., 2004). Процесът на абсорбция може да се осъществи със или без химическа реакция, със или без рециркулация на течната фаза. Абсорбцията е дифузен процес на пренос на маса, при който разтворим газообразен компонент се отстранява от газ чрез разтваряне в течен разтворител. Движещата сила е разликата между концентрацията на разтворения компонент в газовата фаза и в течната фаза. Количеството адсорбирано вещество, което се разтваря, се изразява чрез коефициент на разпределение според съотношението:
,
З. е коефициентът на разпределение,
cg равновесна концентрация на компонента в газовата фаза (kg. m –3),
cl равновесна концентрация на компонента в течната фаза (kg. m –3).
Стойността на коефициента на разпределение се увеличава с повишаване на температурата и с намаляване на налягането. Водата се използва главно като разтворител, но също така и с ниско летливи течности. Абсорбцията може да се осъществи без регенерация на разтворител или с регенерация. Регенерацията се извършва чрез дестилация, десорбция (събличане), валежи, свързани със утаяване, химични реакции на неутрализация, окисление, редукция или хидролиза, екстракция и адсорбция на разтвореното вещество от течната фаза (Koutský and Malecha, 2006).
Приложимост
Измиването се използва най-често за отстраняване на частици с размер от 2 до 100 μm (Forbes, 2009), но увеличаване на енергийната интензивност на процеса. Използва се и за отстраняване на сероводород (H2S) от депата за твърди отпадъци или съответно замърсяване от петролните рафинерии. места, замърсени с петролни продукти (US peroxide, 2009), или за отстраняване на SO2 и NO2 газове (Wiener and Matthews, 2003). Измиването и абсорбирането са по-подходящи за отстраняване на летливи органични съединения, отколкото за отстраняване на твърди вещества, които могат да причинят запушване (Kennes и Veiga, 2001).
Поглъщането на вода се използва за отстраняване на газове, които са лесно разтворими във вода (HCl, HF, SiF6, NH3 и др.). Слабо алкални разтвори на Na2CO3, NaHCO3 или NaOH, или също разтвори на амониеви соли, се използват за отстраняване на киселинни газове като SO2, Cl2 и H2S, които са по-малко разтворими във вода. Слабите водни разтвори на киселини - H2SO4, H3PO4 или HNO3 - се използват за пречистване на газове, съдържащи основни компоненти (NH3, амини). Разтвори, които не се регенерират, могат да се използват като торове или образуваните соли да се оставят да кристализират. В допълнение към водата и алкалните водни разтвори, амините се използват за отстраняване на някои киселинни компоненти (H2S, SO2). Водни разтвори на окислителни среди (KMnO4, H2O2, ClO2, NaClO хипохлорит) се използват за изхвърляне на някои органични вещества (алдехиди и кетони) или миризливи компоненти (тиоли и сулфиди). Абсорбцията в органични разтворители като отоплителни масла и други разтворители с ниско налягане на парите се използва за улавяне на пари от въглеводороди и други органични вещества, неразтворими във вода.
основна характеристика
Всички измиващи устройства, използващи течност за абсорбиране на газове, се основават на създаването на големи специфични повърхности на течността, използвайки различни механични методи. Тези методи включват хидравлична пръскачка, резервоар за валежи, резервоар за шапка, резервоари за сито, уплътняване (модулен или накланящ се тип), решетки и различни комбинации от устройства за постигане на възможно най-голямата специфична повърхност при възможно най-малък обем (Schifftner и Hesketh 1996). На фиг. 4.3.5 са показани четири вида мокри прахоуловители.
Обяснения:
A - душ: 1 - замърсен газ, 2 - вода, 3 - вода с прах, 4 - пречистен газ,
B - ниво: 1 - замърсен газ, 2 - вода, 3 - прах, 4 - пречистен газ,
C - Впръскване на Вентури: 1 - замърсен газ, 2 - вода, 4 - пречистен газ,
D - Вентури с циклон: 1 - замърсен газ, 2 - вода, 3 - вода с прах, 4 - пречистен газ.
IN душ прахоуловител показан на ФИГ. 4.3.5A замърсеният газ се повишава със скорост около 1 m. s –1. Течността за измиване се пръска от дюзи, разположени на различни височини на колоните. Течността с праха пада надолу и оставя колоната отдолу. Например, разтвор на водороден пероксид H2O2 се използва за отстраняване на сероводород H2S ( НАС пероксид, 2009 ). Реакцията протича съгласно уравнението:
Натриевият хидроксид NaOH се използва за неутрализиране на сярна киселина H2SO4:
За да се увеличи ефективността на разделяне, е възможно да се използва пълнеж, напр. стъклени перли.
IN разделител на ниво (Фиг. 4.3.5B) течността се диспергира поради вкарването на замърсения газ под нивото на течността, където се увлича от тока и се смесва с газа поради подходящата форма на резервоара. Уловената течност се събира във ваната и се събира в събирателен резервоар.
Инжекционен сепаратор на Вентури (Фиг. 4.3.5C) работи като реактивна помпа. Водата се инжектира в устройството със скорост 25 - 35 m. s –1, докато засмуква газ, който се движи със скорост 10 - 20 m. s –1. Също така е възможно да използвате няколко последователни стъпки на измиване.
Вентури сепаратор с циклон (Фиг. 4.3.5D) има най-голяма ефективност. Газът достига скорост на входа до 150 m. s –1. Течността за измиване влиза в центъра на шийката в най-тясната точка или се подава радиално в шийката и се разпръсква от течащия газ. Течността с прах се отделя от газовия поток в циклона. Разликите в работните параметри на отделните сепаратори са дадени в табл. 4.3.1 .
Вентури с циклон
Размери на праховите частици
(kWh на 1000 m 3)
На усвояване вредни газове и пари има няколко вида дизайн оборудване. Най-често използваните са душ оборудване и тръби на Вентури с циклон, етажни опаковани абсорбционни колони, абсорбиращи колони с подвижно легло и опаковани абсорбционни колони. На фиг. 4.3.6 показва опакована абсорбционна колона като част от абсорбционна единица с регенерация.
Обяснения: 1 - замърсен газ, 2 - наситена пречистваща течност, 3 - попълване на измиващата течност, 4 - обратен хладник, 5 - отстранени компоненти, 6 - регенерирана течност за измиване, 7 - чист газ, 8 - абсорбционна обвивка на колона, 9 - регенеративна дестилационна риза колони, 10 - разпределител на течност, 11 - изпарител, 12 - воден охладител, 13 - парен нагревател, 14 - топлообменник, 15 - помпа, 16 - колонен носител.
Предимства и ограничения
Ползи мокрите прахоуловители са главно във факта, че могат да обработват газове с висока температура и високо съдържание на влага, да не създават вторични източници на прах, да представляват минимален риск от пожар и експлозия, да могат едновременно да отстраняват праха и някои замърсители от газа и да имат по-малки размери.
Използването им е ограничен по-висока енергийна интензивност (в зависимост от размера на частиците), възможна корозия в присъствието на кисели компоненти в газа, необходимост от утаителни резервоари и изисквания за тяхното съхранение или по-нататъшна обработка. Възможността за използване на абсорбция също е ограничена от факта, че няма подходящ или достъпен разтворител за всеки вид замърсител. Правилният избор на органични разтворители е много важен, за да не станат те сами източник на летливи органични съединения в газа. Ако се образуват соли, напр. когато се използва NaOH, който е по-малко разтворим във вода, могат да се образуват отлагания или дюзите да се запушат. Следователно е необходимо да се избере правилната система за обработка на измиващия воден разтвор. Когато се използва NaOH, е възможно при подкисляване на пречистената вода да настъпи повторно освобождаване на пречистената вода. Едновременното поемане и измиване на прах може да доведе до проблеми с утаяването или запушването, като по този начин се намали работата на части от циркулационната система.
Продължителност и ефективност на почистването
Измиването има висока ефективност, която обаче зависи от поддържането на подходящ дебит на замърсен въздух (Forbes, 2009). При отстраняване на сероводорода е възможно да се постигне дебит на замърсител от 50 m 3. мин –1. (US peroxide, 2009). Капацитетът на поглъщане е от 3 400 до 170 000 m 3. h -1 и ефективността на абсорбция достига 95-98% (Turchi и Wolfrum, 1994).
При висока ефективност оперативните разходи са относително ниски. Капиталовите разходи са променливи в зависимост от дизайна на технологията и сложността на отстраняването на замърсителите. Например, според работата на Turchi и Wolfrum (1994), тя е около 7 - 30 € на м 3. h –1. Консумацията на енергия и вода за отделните видове сепаратори е дадена в табл. 4.3.1. Например, в случай на газ, съдържащ 200 ppm H2S, консумацията на водороден прекис е около 56 g. мин -1 и натриев хидроксид 35 g. min –1 (US peroxide, 2009).
Автори: Яна Франковска, Йозеф Кордик, Игор Сланинка, Любомир Юркович, Владимир Грайф,
Петър Шотник, Иван Дананай, Славомир Микита, Катарина Дерцова и Власта Янова
Дионис Щур, Държавен геоложки институт, Братислава 2010, 360 с,