Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
жидкостями; 2) адсорбция твердыми поглотителями и 3) каталитическая очистка.
Абсорбция жидкостями — наиболее распространенный и до сих пор наиболее надежный способ газоочистки. Она используется в промышленности как основной прием извлечения из газов двуокиси и окиси углерода, окислов азота, хлора, двуокиси серы, сероводорода и других сернистых соединений, паров кислот (HCl, H2SO4, HF), цианистых соединений, разнообразных токсических органических веществ (фенол, формальдегид, фталевый ангидрид и др.) и т. д. Метод абсорбционной очистки основан на избирательной растворимости вредных примесей в жидкости (физическая абсорбция) или избирательном извлечении их при помощи реакций с активными компонентами поглотителя (хемосорбция). Абсорбционная очистка — непрерывный и, как правило, циклический, процесс, поскольку поглощение примесей обычно сопровождается регенерацией поглотительного раствора (нагревом или снижением давления) и возвратом его в начало цикла очистки. Одновременно происходит десорбция поглощенной газовой примеси и ее концентрирование (см. ч. I рис. 128).
Элементы расчета абсорбционных и хемосорбционных процессов рассмотрены в ч. I, гл. V. Основные технологические показатели абсорбционной очистки: степень очистки (к. п. д.) т) и коэффициент массопередачи k определяются растворимостью газа, гидродинамическим режимом в реакторе (T, Р, w) и другими факторами, в частности равновесием и скоростью реакций при хемосорбции. При протекании реакций в жидкой фазе величина k выше, чем при физической абсорбции. При хемосорбции резко меняются равновесные соотношения, в частности влияние равновесия на движущую силу абсорбции. В предельном случае для необратимых реакций в жидкой фазе (нейтрализация) образующееся соединение имеет практически нулевое давление паров над раствором. Однако такие хемосорбционные процессы не цикличны (поглотительный раствор не может быть вновь возвращен на очистку) и целесообразны лишь при возможности использования полученных растворов иным путем. Большинство хемосорбционных процессов, применяемых в промышленности, обратимы и экзотермичны, поэтому при повышении температуры раствора новое соединение разлагается с выделением исходных компонентов. Этот прием положен в основу регенерации хемосорбентов в циклической схеме, тем более, что их химическая емкость мало зависит от давления. Хемосорбционные процессы особенно целесообразны таким образом для тонкой очистки газов, содержащих сравнительно малые концентрации примесей.
Для очистки газов применяются разнообразные жидкости, оценка которых производится с учетом следующих показателей, 1) абсорбционная емкость (т. е. растворимость основного извлекаемого компонента) в зависимости от температуры и давления. Этот показатель определяет экономичность очистки, т. е. число ее ступеней, расход энергии на циркуляцию, расход тепла на десорбцию
газа и т. д. При десорбционном способе регенерации целесообразны растворители с высоким температурным коэффициентом изменения растворимости Kt+iJKf, 2) селективность, характеризуемая соотношением раствор и мостей разделяемых газов, а также скоростей их абсорбции. Чем более различны эти показатели, тем выше селективность поглотителя; 3) давление паров должно быть минимальным, чтобы возможно менее загрязнять очищаемый газ парами поглотителя; 4) дешевизна; 5) отсутствие корродирующего действия на аппаратуру.
Основные абсорбенты, применяемые для очистки газовых выхлопов, — это вода, аммиачная вода, растворы едких и карбонатных щелочей, этаноламины, манганаты и перманганаты калия, суспензии гидроокиси кальция, окислов марганца и др. В качестве абсорбционных реакторов применяются орошаемые башни (полые, с насадкой и с распылением жидкости), тарельчатые и полочные реакторы (барботажные колонны, многополочные пенные аппараты, скрубберы Вентури) и др. Наиболее распространенный, универсальный очистной аппарат — это башня с насадкой, широко применяемая для очистки газов от оксидов азота, SO2, CO2, СО, Cl2, паров металлов (например, ртуть) и других примесей. Ее достоинство — простота устройства и эксплуатации и устойчивость в работе. Однако скорость массообмена мала из-за недостаточно интенсивного режима башен с насадкой, работающих при шг 0,02—0,7 м/с. Объем аппаратов поэтому велик-, установки громоздки.
Значительно более интенсивные газоочистные реакторы — это пенные абсорберы и скруббер Вентури. Пенные абсорберы, например, работают при W1 1,0—3 м/с и обеспечивают сравнительно высокую скорость абсорбционно-десорбционных процессов, благо-, даря чему их габариты в несколько раз меньше, чем башен с насадкой. Степень очистки увеличивается с числом полок пенного реактора и для ряда процессов достигает 99%. Общие преимущества абсорбционной очистки заключаются прежде всего в непрерывности процесса и в возможности сравнительно экономичного извлечения большого количества примесей из газа, а также в возможности непрерывной регенерации поглотительного раствора при циклическом режиме. Недостаток этого метода — громоздкость оборудования (например, башни), сложность и многоступенчатость технологических схем, поскольку достижение высокой степени очистки и полная регенерация поглотителя связаны с большими объемами аппаратуры и большим числом ступеней очистки.
