Введение в экологическую химию - Скурлатов Ю.И.
NBSN 5-06-002593-4
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 13. Схема тканевого фильтра:
1 — вход; 2 — твердые частицы (пыль, пепел); 3 — вибратор; 4— выход
Схема электроосадительного фильтра приведена на рис. 12, а схема тканевого фильтра —• на рис. 13.
4.6.2. Очистка от газовых примесей
При очистке выбросов от газовых примесей используют методы улавливания водорастворимых газов водными и водно-щелочными растворами, а также методы досжигания и каталитических превращений примесей. С применением каталитических методов осуществляют:
1. Окисление примесей до СОг и Н2О (углеводородов, спиртов, других органических веществ).
2. Окисление примесей (хлорорганических веществ, 802, оксидов азота) в ценные продукты с получением соответственно С1г, НгЗО-!, НГЮ3.
3. Восстановление примесей в безвредные продукты (например, N0 в N02).
4. Восстановление примесей в ценные продукты (например, ЙОг в
Б).
5. Разложение примесей до безвредных продуктов.
Немаловажное значение имеет очистка газовых выбросов от диоксида углерода — наиболее крупнотоннажного загрязнителя атмосферы. Ведется интенсивный поиск методов утилизации СО2 (в помощь природному фотосинтезу) с целью получения продуктов его восстановления (низших углеводородов).
143
Синтез органических веществ из С02 и Н20 тесно связан с проблемой разложения воды на 02 и Н2. По оценкам специалистов, будущее за водородной энергетикой, поскольку водород может быть использован и как химический реагент-восстановитель и как топливо для двигателей внутреннего сгорания.
При наличии дешевого Н2 (например, при развитии солнечной энергетики) утилизация С02 открывает возможность каталитического синтеза в качестве вторичного сырья формальдегида или метанола:
2Н2 + С02 КаТ8ЛИЗ > СН20 + Н20 з/2 Н2 + С02 кагализ » СН20Н + Н20
Метанол рассматривается как удобный источник энергии и химическое сырье, так как его легко хранить, транспортировать и использовать. В недалеком будущем водород как носитель энергии и метанол как вторичное сырье займут важное место и послужат синтетическими заменителями природного газа и нефти.
В настоящее время методы утилизации С02 еще не совершенны и малоэффективны для широкого применения их в химической технологии.
Гораздо лучше дела обстоят с очисткой газов от монооксида углерода. Процесс очистки газовых выбросов с высоким содержанием СО основан на реакции водяного пара с СО в присутствии железа в качестве катализатора:
со + н2о катализ> С02 + Н2 При низком содержании СО (< 2%) более эффективен каталитический процесс метанироваиия:
СО + ЗН2 катализ > СН4 + Н20
С применением медного катализатора СО в смеси с 02 может быть восстановлен до метанола:
СО я1°> С02 СН3ОН + Н20 -н2
Монооксид углерода может быть использован для синтеза многих алифатических углеводородов, спиртов и других кислородсодержащих соединений.
Зачастую при очистке газовых выбросов от СО стоит задача не
144
утилизации, а как можно более полного удаления СО из газовой смеси.
Схема установки для дожигания СО представлена на рис. 14.
Рис. 14. Схема установки для дожигания оксида углерода:
I — газоход; 2 — ввод природного газа; 5 -~ ввод воздуха; 4 — запальная свеча; 5 — ра дожигания; 6—теплообменник-утилизатор теплоты
каме-
Отработанные газы, содержащие 9—-16% СО, поступают в установку по газоходу 1. С целью повышения содержания горючих компонентов к очищаемому газу через специальные устройства 2, 3 добавляются природный газ и воздух. Газовая смесь зажигается от горелки 4 и сгорает в камере 5 при 900" С. Горючие газы проходят через теплообменник 6 и через трубу выбрасываются в атмосферу.
Каталитическое сжигание СО при атмосферном давлении может бьггь осуществлено также на установке, схема которой приведена на рис. 15. Газы, содержащие СО, поступают в установку по трубе 2 за счет перепада давления, создаваемого вентилятором 4- К этим газам через патрубок і добавляется природный газ, количество которого зависит от требуемой температуры для рис. 15. Схема установки для ка-поджига газовой смеси. Подогрев газов талитического окисления СО в составе
л ОТХОДЯІІІИЛС Г&ЗОВ*
ПРОИСХОДИТ ПрИ ПОМОЩИ ГОреЛКИ $ И За /^подГа природного газа; 2-вход очищае-
СЧЄТ ПОДСОса через ЗаСЛОНКУ 7 ЧасТИ ?ого газа; Л ~ тоР^лт подогрева при пуске;
14 ^ ^ 4— вентилятор; 3 —люк для осмотра; <5 —кои-
ГОрЯЧИХ ГаЗОВ, ПрОШеДШИХ Через СЛОЙ тактный слой; 7- заслонка
катализатора 6. Подогретые до 340—-350°С газы проходят через вентилятор и под напором проталкиваются через контактный слой катализатора, окисляясь кислородом воздуха.
145
Для нейтрализации отработанных газов могут быть использованы катализаторы разных типов: одни предназначены для окислительного дожигания СО и углеводородов до СОг и воды; другие восстанавливают с помощью СО оксиды азота:
2ТО + 2СО —> N2 + 2С02
Гетерогенное окисление СО и углеводородов кислородом осуществляется в адсорбционном слое на поверхности катализаторов (Р1, Рс1, N10, СиО, С03О4). Лимитирующей стадией при окислении СО служит активация адсорбированного кислорода. При адсорбции Ог на поверхности металлов и оксидов образуются различные формы поверхностно-связанного кислорода:
