Реагентные методы очистки

Реагентные методы очистки газов включают процессы химического окисления и восстановления, термоокисление и каталитическое окисление.

Химическое окисление или восстановление применяется в тех случаях, когда загрязняющее вещество с помощью этих реакций мож-

Рис.

5— движущийся слой; 6— элеватор

но перевести в безвредное соединение, или получить промежуточный продукт, более пригодный для дальнейшей переработки. В процессе окисления чаще всего используют атмосферный кислород.

Процессы окисления или восстановления при нормальных условиях могут протекать недостаточно быстро. По этой причине часто используют повышенные температуру и давление или катализаторы. Различают две разновидности процесса — термоокисление и каталитическое окисление.

Термоокисление применяют особенно часто в нефтехимических производствах. Выбросы этих предприятий содержат органические вещества, которые могут быть сожжены с образованием диоксида углерода, воды и других нетоксичных веществ. Сгорание должно быть полным и это зависит от температуры, при которой оно происходит. Газы и пары полностью сгорают при температуре выше 800 °С. В процессе горения для предотвращения образования сажи необходим 2 — 3%-й избыток воздуха.

Если теплотворной способности газовой смеси достаточно для образования стабильного пламени, то газы с самовоспламеняющимися веществами можно сжигать в факеле.

Каталитическое окисление применяют в тех случаях, когда концентрация горючих веществ в газе невелика или когда требуется предварительный нагрев до 800 °С. Катализаторы гарантируют весьма быстрое и полное протекание реакции горения даже при относительно низких температурах. Горение на поверхности катализатора протекает без образования пламени и не зависит от температуры зажигания. Современные катализаторы позволяют осуществлять обыкновенное сжигание при 250 °С. При 300 °С достигается 90%-я эффективность процесса, а при 350—400 °С— 99%-я.

Катализаторы представляют собой либо металлы в элементарном состоянии, либо оксиды или соли, нанесенные на инертные носители. Чаще всего применяют платину, другие металлы платиновой группы, а также железо, хром, кобальт, никель, ванадий, медь, молибден. Катализаторы чувствительны к присутствию в сжигаемых газах некоторых веществ, которые действуют как каталитические яды. Наиболее разрушительными ядами являются галогены, которые образуют летучие галогениды металлов, что приводит к образованию каталитически неактивных соединений.

Оборудование для каталитического сжигания обычно включает камеру сгорания, собственно реактор и теплообменник. На рис. 4.15 представлены схемы каталитических реакторов различных конструкций.

Особенность процессов каталитической очистки газов состоит в том, что они протекают при малых концентрациях удаляемых примесей. Основным достоинством метода является высокая степень очистки. Каталитические реакторы могут быть с неподвижным (рис. 4.15, а—в), движущимся (рис. 4.15, ж) и псевдоожи- жженным (рис. 4.15, г—ё) слоем катализатора.

Для отвода (или подвода) тепла из реакторов с неподвижным слоем используют теплообменники, расположенные вне слоев катализатора, а в реакторах со взвешенным слоем — теплообменники, расположенные внутри слоев катализатора.

Каталитическое окисление используют для удаления диоксида серы из дымовых газов, а каталитическое восстановление — для обезвреживания газов от оксидов азота. Методы каталитической очистки широко применяют для удаления органических примесей.