14. Очистка газов от аэрозолей в мокрых пылеуловителях и в электрофильтрах.

К полым газопромывателям относятся орошаемые жидкостью, подаваемой через форсунки, участки газопроводов, промывные камеры, полые форсуночные колонны (скрубберы). Наиболее распространены полые форсуночные скрубберы. Они представляют собой колонну круглого или прямоугольного сечения, в которой осуществляется контакт между газом и каплями жидкости. По направлению движения газа и жидкости полые скрубберы делят на противоточные, прямоточные и с поперечным подводом жидкости. Насадочные газопромыватели представляют собой колонны с насадкой навалом или регулярной. Их используют для улавливания хорошо смачиваемой пыли, но при невысокой ее концентрации. Кроме противоточных колонн на практике применяют насадочные скрубберы с поперечным орошением. Газопромыватели с подвижной насадкой. В качестве насадки используют шары из полимерных материалов, стекла или пористой резины. Рисунок 1 (1 – опорная решетка; 2 – шаровая насадка; 3 – ограничительная решетка; 4 – оросительное устройство; 5 – брызгоуловитель) . Барботажные и пенные пылеуловители. В барботажных аппаратах очищаемые газы в виде пузырьков проходят через слой жидкости. Вследствие большой поверхности соприкосновения газов с жидкостью газ очищается от взвешенных частиц. Эффективность подобных аппаратов достаточно велика при улавливании частиц размером d_ч>5 мкм. Рисунок 2 (Пенные аппараты: а – с провальной решеткой; I – очищенный газ; – жидкость; III – запыленный газ; IV – шлам) Аппараты ударно-инерционного типа. К этим аппаратам относится большая группа мокрых пылеуловителей, в которых контакт газов с жидкостью обеспечивается при ударе газового потока о поверхность жидкости с последующим пропусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной конфигурации или непосредственным отводом газожидкостной взвеси в сепаратор жидкой фазы Наиболее простой по конструкции пылеуловитель ударно-инерционного типа. Он представляет собой вертикальную колонну, в нижней части которой находится слой жидкости. Запыленные газы со скоростью 20 м/с направляются сверху вниз на поверхность жидкости. При резком изменении направления движения газового потока (на 180°) взвешенные в газе частицы осаждаются на поверхности воды, а очищенные газы направляются в выходной газопровод Рисунок 3 Аппараты центробежного типа. Для вращения газового потока в аппаратах центробежного типа применяют специальные направляющие лопатки или тангенциальный подвод газа. Орошение осуществляют форсунками, установленными в центральной части аппарата или вдоль его стенок. Над форсунками предусматривают свободную от; орошения зону, в которой происходит сепарация капельной жидкости. Турбулентные газопромыватели. К этим аппаратам относятся скрубберы Вентури. Их применяют главным образом для очистки газов от микронной и субмикронной пыли. Основной частью скоростных газопромывателей (скруберры Вентури) является труба-распылитель, в которой обеспечивается интенсивное дробление орошаемой жидкости газовым потоком, движущимся со скоростью 40-150 м/с, также имеется каплеуловитель. Рисунок 4 (Скруббер Вентури:I – запыленный газ; II – жидкость; III – очищенный газ; IV – шлам; 1 – труба Вентури; 2 – устройство для подачи орошающей жидкости; 3 – переходной патрубок; 4 – каплеуловитель выносной центробежный; 5 – конфузор; 6 – горловина; 7 – диффузор).Электрическая очистка газов от пыли В электрофильтрах очистка газов от пыли происходит под действием электрических сил. В процессе ионизации молекул газов электрическим разрядом происходит заряд содержащихся в них частиц (коронирующий электрод). Ионы абсорбируются на поверхности пылинок, а затем под действием электрического поля они перемещаются и осаждаются к осадительным электродам. Зарядка частиц в поле коронного разряда происходит по двум механизмам: воздействием электрического поля

15. Абсорбционные методы очистки газов от диоксида серы: нерекуперативные и рекуперативные методы.

Для очистки отходящих газов от SО₂ предложено большое количество хемосорбционных методов, однако на практике нашли применение лишь некоторые из них. Газы характеризуются высокой температурой и значительным содержанием пыли. Для абсорбции могут быть использованы вода, водные растворы и суспензии солей щелочных и щелочноземельных металлов. Абсорбция водой. Абсорбция водой SО₂ сопровождается реакцией: РастворимостьSO₂ в воде мала. Нерекуперационные методы. Известняковые и известковые методы Для приготовления суспензий применяется измельченный известняк с размером частиц 0,1 мм. Предложено несколько схем очистки газов. Наиболее простая с образованием шлама. Абсорбер орошается суспензией с рН = 6-6,2. Шлам из абсорбера частично поступает в циркуляционный сборник, куда подается свежий известняк, а частично направляется на отделение воды в центрифугу или на фильтр. Рекуперационные методы очистки с регенерацией хемосорбентов. В этих процессах поглотитель регенерируют и повторно используют для очистки, а извлекаемый компонент перерабатывают в товарные серосодержащие продукты: серную кислоту, элементную серу, сжиженный диоксид серы и сульфаты. Методы классифицируют по типу хемосорбентов. Магнезитовый метод. SО₂ в этом случае поглощают оксид-гидрооксидом магния. В процессе хемосорбции образуются кристаллогидраты сульфита магния, которые сушат, а затем термически разлагают на SО₂-содержащий газ и оксид магния. Газ перерабатывают в серную кислоту, а оксид магния возвращают на абсорбцию. В абсорбере протекают следующие реакции:

MgO + H₂O → Mg(ОН) ₂, MgSO₃ + H₂O + SO₂ = Mg(HSO₃)₂,

Mg (HSО₃)₂ + Mg (OH)₂ = 2MgSО₃ + 2H₂O.

Растворимость сульфита магния в воде ограничена, избыток его в виде MgSO₃·6H₂O и MgSO₃·3H₂O выпадает в осадок. Рисунок 2 Схемы установки очистки газа от диоксида серы и оксида магния: 1 – абсорбер, 2 – нейтрализатор, 3 – центрифуга, 4 – сушилка, 5 – печьПри этом идет реакция: Цинковый метод. Абсорбентом служит суспензия оксида цинка, при этом идет реакция: SO₂+ZnO+2,5H₂O = ZnSO₃ + 2,5 Н₂0 Образующийся сульфит цинка нерастворим в воде, его отделяют в гидроциклонах, а затем сушат и обжигают при 350 °С. Сульфит цинка разлагается по реакции: .ОбразующийсяSО₂ перерабатывают, а оксид цинка возвращают на абсорбцию. Достоинством метода является возможность проводить процесс очистки при высокой температуре (200-250 °С). Недостаток – образование сульфата цинка, который экономически не целесообразно подвергать регенерации, а необходимо непрерывно выводить из системы и добавлять в нее эквивалентное количество диоксида цинка. Абсорбция хемосорбентами на основе натрия. Достоинством этого метода является использование нелетучих хемосорбентов, обладающих большой поглотительной способностью. Na₂CO₃ + SО₂ = Na₂SO₃ + O₂, Na₂SO₃ + SО₂ + H₂O = 2NaHS0₃.При абсорбции гидроксидом натрия также образуются сульфит-бисульфитные растворы. Газы вступают в реакцию с сульфитом и бисульфитом, что ведет к увеличению содержания бисульфита:SO₂ + NaHSО₃ + Na₂SO₃ + H₂O = 3NaHSO₃. Образующийся раствор взаимодействует с оксидом цинка: NaHSO₃ + ZnO → ZnSO₃ + NaOH Сульфит цинка обжигают: ZnSО₃ = ZnO + SO₂. Диоксид серы перерабатывают в серную кислоту или серу, а оксид цинка возвращают в процесс. Двойной щелочной метод. Сущность его заключается в использовании при абсорбции SO₂ растворов солей натрия, калия или аммония с последующей регенерацией отработанных абсорбентов оксидом или карбонатом кальция. В качестве продуктов рекуперации получают гипс, сульфит кальция или их смесь. Регенерированный абсорбент возвращают в цикл абсорбции, а соли кальция удаляют из системы. Регенерация абсорбента происходит по следующим реакциям:Рисунок 1Аммиачные методы. В этих методах поглощение диоксида серы производится аммиачной водой или водными растворами сульфит-бисульфита аммония с последующим его выделением. Достоинством метода является высокая эффективность процесса, доступность сорбента и получение необходимых продуктов (сульфит и бисульфит аммония). Абсорбция расплавленными солями. Для очистки газов при высокой температуре используется эвтектическая смесь карбонатов щелочных металлов состава (в %): LiCO₃ – 32; Na₂СO₃ – 33; К₂СО₃ – 35.. При содержании SO₂ в газе от 0,3 до 3% смесь абсорбирует 99% SO₂. Процесс состоит из стадий абсорбции, восстановления и регенерации абсорбента. Абсорбция SO₂ производится карбонатами с образованием сульфитов и сульфатов металлов. Абсорбцию проводят в оросительном скруббере при скорости газа 7,5 м/с. Реакции, проходящие в скруббере, экзотермичны, что позволяет частично компенсировать потерю тепла. На стадии восстановления используют генераторный газ. Процесс проводят при 600 °С. Происходит восстановление сульфатов до сульфидов металлов:::Реакции восстановления протекают медленно. На стадии регенерации сульфиды реагируют со смесью СО₂ и воды при 425 °С: Реакция протекает быстро. Полученный расплав солей вновь возвращают в процесс, газ, выходящий из реактора регенерации, содержит 30%H₂S, оксид углерода и воду. Его направляют на установку для получения серы.