Химические методы очистки газов, применяемые на заводах кровельных и теплоизоляционных материалов

При производстве некоторых строительных материалов наряду с пылью выделяются и вредные газы. При изготовлении минераловатных изделий содержание паров фенола в отходящих газах составляет 100-200 мг/м³ и более. На толерубероидных заводах концентрация углеводородов в пересчете на углерод в отходящих газах конверторов составляет 5-20 г/м³. При отливке чугунных изделий на каждую тонну выделяется 150 г окиси, углерода и 12 г сернистого ангидрида. Некоторое количество сернистого ангидрида может выделяться при обжиге клинкера и на других переделах, где сжигается мазут или уголь с большим содержанием серы.

Очистка от газообразных вредных примесей в большинстве случаев осуществляется следующим образом:

1. Абсорбцией – поглощением из газовой смеси вредных компонентов при их контакте с жидкостями, причем они поглощаются всем объемом жидкости.

2. Адсорбцией – поглощением вредных веществ из газообразной среды поверхностным слоем жидкости или твердого тела.

3. Путем превращения газообразных компонентов при помощи добавок в твердые или жидкие вещества с последующим их удалением.

4. Путем высокотемпературного или каталитического сжигания вредных примесей.

Наиболее широкое распространение при очистке газов от вредных компонентов в промышленности строительных материалов получила абсорбция. Менее распространены процессы превращения химических газообразных примесей в твердые или жидкие компоненты. В последнем случае процесс очистки осложняется необходимостью улавливать твердые или жидкие мелкие частицы.

Абсорбция может проводиться до полного насыщения жидкостью – прерывистый процесс – или осуществляется по непрерывному процессу. Тогда потоки газа постоянно контактируют со свежей промывной жидкостью. Для проведения абсорбции используют насадочные скрубберы или пенные аппараты [4].

В практике химической очистки газа значительное распространение получили барботажные тарельчатые абсорберы со сливными устройствами. Абсорбент стекает с тарелки на тарелку по переливным трубам и удаляется в нижней части колонны. Газ, двигаясь снизу вверх, барботируется через слой жидкости. При прохождении между зубьями колпачков со скоростью 2-6 м/с газовый поток разбивается на множество мелких пузырьков, что обеспечивает большую поверхность соприкосновения газа с жидкостью.

Очистка газов адсорбционными, термическими и термокаталитическими методами

При очистке небольших объемов газов с малой концентрацией вредных веществ оказывается удобным применение адсорберов, в которых в качестве поглотителя используют активированный уголь, силикагель или другие зернистые материалы, имеющие пористую структуру и большую удельную поверхность.

Особенность процесса адсорбции – его обратимость. Составной частью всех процессов адсорбции является извлечение адсорбируемого вещества из твердого поглотителя (десорбция). В тех случаях когда поглощаемый компонент обладает высокой летучестью, для удаления используют метод испарения путем нагрева слоя адсорбента. В других случаях поглощенный компонент удаляют методом вытеснения, используя агенты, обладающие более высокой адсорбционной способностью, чем поглощенный компонент. Для удаления смолистых веществ и других попутных продуктов используют метод выжигания.

Процессы адсорбции, так же как и десорбции, могут проводиться периодически в аппаратах с неподвижным слоем либо непрерывно в аппаратах с движущимся или кипящим слоем адсорбента.

В настоящее время ведутся интенсивные работы по использованию твердых химических адсорбентов для улавливания из дымовых газов сернистых соединений при высоких температурах и давлениях: Этот метод обладает значительными преимуществами перед мокрой очисткой, так как отсутствуют сточные воды, которые в большинстве случаев также приходится очищать, а газовые выбросы сохраняют свою температуру, а следовательно, и способность подниматься в верхние слои атмосферы.

Для адсорбции сернистых соединений используют известь, доломит и окислы различных металлов, которые вводят в топочную камеру в мелко раздробленном виде или используют в фильтрах с насыпным периодически или непрерывно движущимся слоем. При подаче доломита в топочную камеру в количестве 38,5 кг на 1 т мазута, содержащего 2% серы, степень очистки газов от серы составляет 50-80%.

В процессе взаимодействия с окислами и карбонатами при 700-1000° С протекают следующие химические реакции:

CaСО₃ + SО₂ + 0,5О₂ = CaSO₄ + СО₂;

MgСО₃ + SО₂ + 0,5О₂ = MgSO₄ + СО₂;

CaО + SО₂ + 0,5О₂ = CaSO₄

MgО + SО₂ + 0,5О₂ = MgSO₄

Fe₂О₃ + 2SО₂ + 0,5О₂ = 2FeSO₄

Из содержащих серу соединений можно путем обжига выделить элементарную серу или использовать их как компоненты строительных материалов.

Недостатками адсорбционного метода, препятствующими широкому внедрению в промышленность, являются его периодичность, высокая стоимость регенерации адсорбентов. Организация непрерывных процессов связана с конструктивными и техническими трудностями. Кроме того, существенный недостаток сорбентов – снижение их адсорбционной активности в процессе эксплуатации, особенно при очистке запыленных газов [2].

В промышленности строительных материалов, и в частности на рубероидных заводах, для очистки от вредных газов используют методы высокотемпературного или каталитического сжигания газов в особых печах. Термические методы обезвреживания по сравнению с другими имеют следующие преимущества: 1) небольшие капитальные затраты на строительство аппаратов для сжигания; 2) возможность обезвреживать многокомпонентные газы; 3) возможность утилизации тепла очищенных газов.

В некоторых случаях для интенсификации процесса окисления особо вредных газообразных веществ пользуются катализаторами, т. е. веществами позволяющими увеличивать скорость реакции.

Принципиальная схема очистки газов путем каталитического дожигания приведена на рис. 6. Подлежащие очистке газы иногда содержат пыль, осадок которой не может быть сожжен на катализаторе. Поэтому в схеме предусматривается предварительное обеспыливание газа в циклоне, в других случаях вместо циклонов можно использовать более эффективные аппараты.