Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию - Фелленберг Г.
ISBN 5-03-002857-9
Скачать (прямая ссылка):
Электрофильтр
t If
Зола Гипс известь)
Рис. 2.13. Принцип процесса сухой очистки.
88
2. Изменения в атмосфере
который высыпается через колосники вместе с золой и остатками известняка.
Вместо известняка можно использовать негашеную известь
На заключительной стадии газ очищается от пыли. Полученный гипс не может быть использован в технике, так как он загрязнен золой. Этот метод позволяет связывать до 50% SO2 топочных газов. Относительно низкая эффективность этого метода заставила прибегнуть к разработке другого высокоэффективного сухого метода очистки, который позволяет удалять из отходящих газов до 90% серы.
Этот более сложный технически и более дорогостоящий метод основан на сжигании топлива-в «кипящем слое» (рис. 2.14). Смесь угля и известняковой пыли, как и в предыдущем методе, подается в камеру сгорания. Благодаря одновременной подаче подогретого воздуха снизу камеры смесь поддерживается в воздухе во взвешенном состоянии и весь процесс сгорания протекает в «кипящем слое». Преимущество этого метода состоит в том, что особый принцип сжигания позволяет использовать температуры 800 — 900 0C При этом удается одновременно сократить на 50% образование оксидов азота в отличие от методов, в которых применяется температура выше 1000 °С. Чрезвычайно интенсивное перемешивание угля и известняковой пыли позволяет, наряду с серой, отделять и галогены, которые также взаимодействуют с известняком. Поскольку метод пригоден и для сжигания углей с повышенной зольностью и большим содержанием солей, его можно считать универсальным.
По методу Вельмана—Лорда газ пропускают через нагретый раствор сульфита, при этом образуется соответствующий гидросульфит (уравнение 2.39). После охлаждения из раствора гидросульфита можно вновь выделить SO2 и использовать его для производства серной кислоты. Кроме того, из гидросульфита и Ca(OHb при окислении воздухом можно получить гипс:
Ca(HSOs)2 + Ca(OHb + O2- 2CaSO4 + 2H2O (2.43)
Вместе с SO2 в раствор сульфита переходят галогены и следы тяжелых металлов. После удаления SO2 раствор сульфита мож-
CaCO3 + SO2 + (1/2)02 -> CaSO4 + CO2
(2.41)
CaO:
CaO + SO2 + (1/2)02 -> CaSO4
(2.42)
2.2. Газы
89
Вода
,Кипящий
СЛОЙ"
аОО—900" С
Пылеочиститель
J-L
CaO
(прокаленная известь)
Ь/ V Уголь
Воздух
Поддув воздуха
Зола
Рис. 2.14. Принцип процесса «в кипящем слое» топлива.
но использовать повторно до тех пор, пока он достаточно не обогатится загрязнениями, после чего последние можно отделить. В ходе работы в методе Вельмана—Jl орда могут возникать затруднения вследствие кристаллизации солей. Оксиды азота в этом методе не отделяются.
В случае исследовательского реактора для металлургических комбинатов отходящий газ профильтровывают через активированный кокс, при этом адсорбируются SOz, галогены и тяжелые металлы. После исчерпания адсорбционной емкости активированный кокс перемешивают с горячим песком для извлечения SO2 и галогенов. Диоксид серы в дальнейшем можно использовать для синтезов. Кокс после десорбции можно вновь использовать для очистки газов. Оксиды азота можно удалить, обраба
90
2. Изменения в атмосфере
тывая предварительно очищенные газы аммиаком с образованием азота: . ...
NO* N2O + N2 (2.44)
Достаточно дорогостоящий метод Дегусса дает чрезвычайно чистый продукт. По этому методу SCh отходящих газов окисляется пероксидом. водорода в серную кислоту:
SO2 + H2O2 -* H2SO4 (2.45)
Полученная этим методом серная кислота благодаря ее высокой чистоте пользуется большим спросом;
.Весьма возможно, что в будущем для очистки отходящих газов электростанций от оксидов азота будут использовать катализаторы из благородных металлов, такие, как для очистки выхлопных газов автомобилей. Многие опытные установки уже находятся в эксплуатации.
Если не считаться с затратами, то уже сейчас с помощью существующих методов очистки можно понизить содержание SO2 в отходящих газах до 200 мг/м3, а выбросы N0* даже до 100 мг/м3., Содержание галогенов и тяжелых металлов также может быть резко снижено с помощью современных технических методов.
Специальная проблема возникает при очистке выхлопных газов большегрузных автомобилей. Здесь приходится сталкиваться с двумя принципиально отличными конструкциями: бензиновые двигатели и дизельные моторы. Выхлопные газы этих типов двигателей имеют различный состав: дизельные выхлопы содержат в первую очередь SO2 и NO*; у двигателей Отто в выхлопных газах содержатся СО» углеводороды и ароматические углеводороды. Главная задача при обезвреживании выхдопов большегрузных автомобилей состоит в устранении СО, углеводородов и NO*. Не менее важно и удаление частиц сажи, имеющих активную адсорбционную поверхность, а также веществ канцерогенного характера. К современным методам очистки относятся возврат выхлопных газов, использование мажер-моторов (работающих на обедненной топливом смеси) и каталитическая переработка. Частичный возврат выхлопных газов позволяет понизить температуру сгорания и тем самым уменьшить выброс NO*. При использовании мажер-моторов или моторов, удовлетворяющих европейским стандартам, с помощью различных кон-
