Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Адсорбция твердыми поглотителями основана на избирательном извлечении вредных примесей из газа при помощи адсорбентов —твердых зернистых материалов, обладающих высокой удельной поверхностью. В газоочистке применяется как физическая адсорбция, основанная на ван-дер-ваальсо-вых силах, так и хемосорбция. В качестве адсорбентов для очистки газов применяют высокопористые материалы, чаще всего активированный уголь, силикагель и синтетические цеолиты (молекулярные сйта). Для промышленной практики наиболее важны высокая
поглотительная -способность адсорбента, его адсорбционная активность, избирательность действия, термическая устойчивость, длительная служба без изменения структуры и свойств поверхности, легкость регенерации, малое гидравлическое сопротивление потоку газа. Активированные угли различных марок и силикагели уже давно и успешно применяются в промышленности.
Большой интерес для газоочистки представляют синтетические цеолиты — алюмоснликатные кристаллические вещества, обладающие геометрической однородностью пор. В зависимости от соотношения ионов Si4+ и Al3+ в кристаллической решетке цеолиты обладают различными типами решетки, расположением и зарядом катионов. Эти адсорбенты хорошо удовлетворяют требованиям, предъявляемым газоочисткой, в частности обладают высокой поглотительной способностью н высокой избирательностью по отношению к определенным компонентам газовой смеси (в особенности к полярным и ненасыщенным соединениям) даже при весьма малом содержании их в газе.
Адсорбцию газовых примесей ведут главным образом в реакторах периодического действия без теплообменных устройств, на полках которых находится адсорбент. Очищаемый газ пропускают через слой адсорбента обычно сверху вниз со скоростью, определяемой гидравлическим сопротивлением слоя и другими условиями абсорбции и составляющей 0,05—0,3 м;с. В процессе очистки адсорбент периодически теряет активность в результате насыщения поверхности адсорбируемым веществом, а также ее экранирования посторонними веществами: пылью, смолистыми продуктами и др. Потерявший активность адсорбент регеннрируют нагревом и пропусканием острого или перегретого водяного пара, воздуха или инертного газа (азота). Иногда потерявший активность адсорбент полностью заменяют. При очистке воздуха от малых количеств токсичных веществ (2—5•1O-4 об.%) и при дезодорации воздуха применяют установки, состоящие из ячеек со сменными перфорированными патронами с активированным углем. Срок службы таких патронов исчисляется годами и после дезактивации их удаляют, а иногда регенерируют.
Наиболее перспективен непрерывный циклический процесс адсорбционной очистки газов, который можно осуществлять в колоннах с движущимся или взвешенным (кипящим) адсорбентом, циркулирующим между адсорбером н регенератором. Основное преим)щество адсорбционного способа очистки газов —возможность обрабатывать относительно небольшим количеством адсорбента огромные объемы газов, достигая при этом высокой степени очистки. Это преимущество обусловлено высокой поглотительной способностью промышленных сорбентов даже при низких парциальных давлениях, извлекаемых примесей. Поэтому метод особенно целесообразен для удаления примесей, содержащихся в малых концентрациях, например, для тонкой очистки от органических сернистых соединений, паров ртути, дезодорации газов. Большое промышленное значение имеет также адсорбция и из газов
паров органических растворителей на активированном угле, обладающем высокой избирательностью по отношению к органическим соединениям. Этот процесс широко применяется для извлечения из отходящих газов и рекуперации органических растворителей.
Недостатки адсорбционных способов газоочистки заключаются прежде всего в периодичности процесса, низкой эффективности реакторов периодического действия, а также в высокой стоимости регенерации адсорбентов. Непрерывный способ адсорбционной очистки газов устраняет эти недостатки, но для него требуются высокопрочные сорбенты, которые для большинства процессов еще не разработаны.
Каталитическая очистка газов основана на каталитических реакциях, в результате которых находящиеся в газе вредные примеси превращаются в другие соединения. Таким образом, в отличие от рассмотренных приемов каталитические методы заключаются не в извлечении токсичных примесей из газового потока, а в превращении их в соединения, присутствие которых допустимо в атмосфере, или в соединения, сравнительно легко удаляемые из газа. При этом требуются дополнительные стадии очистки — абсорбция жидкостями или твердыми адсорбентами. Для очистки газов применяется почти исключительно гетерогенный катализ на твердых катализаторах (см. ч. I, гл. VI). Наиболее распространен способ каталитического окисления токсичных органических примесей и окиси углерода при_ низких температурах, т. е. без подогрева очищаемого газа (или воздуха). Каталитическая очистка от вредных окислов и сернистых соединений производится также их гидрированием; так, методом избирательного катализа гидрируют СО до CH4 и H2O, окислы азота до N2 и H2O и др.
