Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Основное достоинство каталитических приемов —возможность достижения чрезвычайно высокой степени очистки газа — иногда до 99,9%. Предельное остаточное содержание примесей в газе после каталитической очистки определяется в основном условиями равновесия реакций. В промышленных условиях (при 100—500° С) константы равновесия реакций, на которых основана очистка, обычно весьма велики и реакции практически необратимы. Поэтому остаточное содержание токсичных примесей в газе, как правило, мало и не превышает ПДК.
Недостаток каталитической очистки—образование новых веществ, которые иногда необходимо удалять из газа абсорбционными или адсорбционными методами. Это значительно снижает общий экономический эффект очистки. Выбор того или иного метода очистки от токсичных газов и паров производится с учетом конкретных условий производства. Экономичность очистки возрастает при использовании отходов производства в качестве очистных реагентов (абсорбента, адсорбента, катализатора), а также при регенерации ценных веществ из отходящих газов, например рекуперации паров бензина или других растворителей, регенерации ртути и других металлов и т. п. Как правило, концентрации примесей в промышленных выхлопах малы, а объемы очищаемых
газов велики, поэтому для их обработки сооружают сложные и громоздкие очистные установки, которые пока еще недостаточно рентабельны.
Каждый из рассмотренных способов очистки связан с большими затратами. Чем выше заданная степень очистки, определяемая санитарными нормами, тем более громоздка установка. Например, в производстве азотной кислоты для того, чтобы снизить содержание окислов азота от 0,25 до 0,05 об. % водной абсорбцией в башнях с насадкой (при P = 3,5-108 —4•1O8 Н/м2), т.е. повысить степень абсорбции от 97,5 до 99,5%, необходимо вдвое увеличить объем абсорберов. Допустимая же санитарными нормами концентрация NO в воздухе не должна превышать 0,1 мг/м3 и, следовательно, для ее достижения необходимо применение наиболее эффективных способов удаления окислов азота из отходящих газов, например каталитической очистки. Каталитическое гидрирование'окислов азота позволяет достигнуть остаточного их содержания в газе порядка 0,001 об. %, что уже близко к ПДК. Однако применение установки каталитического гидрирования на 10—12% увеличивает себестоимость азотной кислоты. Любой процесс очистки газов выигрывает во всех отношениях, в том числе и в экономичности, при проведении очистки в реакторах непрерывного действия и интенсивного режима, например при абсорбции в пенных газопромывателях, скрубберах Вентури, при адсорбции и катализе в реакторах с движущимся или взвешенным слоем адсорбента или катализатора.
Для сравнения методов очистки и их техиоэкоиомических показателей рассмотрим извлечение из газов сероводорода. Для очистки от этой токсичной примеси применяются абсорбционный, адсорбционный н каталитический способы. Абсорбционный способ очистки от H2S растворами этаноламинов или мышья-ково-содовым раствором применяют в производстве водорода для синтеза аммиака. Для очистки выхлопных газов от H2S применяют иногда более дешевые растворы карбонатов щелочных металлов, аммиака, суспензии гидроокиси кальция, гидроокиси железа (III) в содовом растворе (железосодовый раствор) и др. Во всех методах в жидкой фазе протекают реакции, повышающие скорость процесса и степень извлечения H2S. Отработанные поглотительные растворы необходимо регенерировать во избежание новых источников загрязнения водоемов. Все абсорбционные очистительные установки, состоящие из башеи с насадкой, работают при низких температурах 20—30° С и атмосферном или повышенном давлении (до 30 ат). Хемосорбция сопровождается десорбциоиными стадиями регенерации поглотительных растворов (при иагреве или перегонке в вакууме с выделением более концентрированного сероводорода, идущего иа производство серной кислоты). При содово-мышьяковом способе продукты регенерации — сера и тиосульфат натрия. Принципиальная схема мышьяково-содовой очистки газов от сероводорода представлена иа рис. 116.
Для сухой сорбции сероводорода из отходящих газов чаще всего применяют очистные массы иа основе окислов железа, циика, меди, марганца. В последние годьі для этого начали применять синтетические цеолиты. Поглощение H2S очистными массами и регенерация адсорбентов — процессы, сопровождающиеся химическими реакциями. Например, при очистке окисножелезной массой активным компонентом поглотителя служит гидроокись железа:
2Fe(OH)3 + 3H2S = F e2S3 + 6H2O + Q Регенерация очистной массы осуществляется периодически продувкой смесью воздуха и водяного пара:
2Fe2S3 + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 + 6S
Рис. 116. Принципиальная схема абсорбционной (мышьяко-во-содовой) очистки газов от сероводорода:
/ — абсорбер с насадкой; 2 — подогреватель раствора; 3 — регенератор; 4 —- сепаратор: 5 — сборник серной пены; 6 — фильтр, 7 — бункер для отфильтрованной серы; 8 — автоклав; 9 — воздуходувка; 10 — насос / — газ на очистку; 11 — раствор на регенерацию; 111 — серная пена; IV — сера; V — воздух; Vl — регенерированный поглотительный раствор; VIl — свежий мышь-яково-содовый раствор, VlJl — очищенный газ
