Промышленная очистка газов - Страус В.
Скачать (прямая ссылка):
o
Рис. III-49. Схема абсорбции SO2 доломитом с последующей очисткой на электрофильтрах [963]:
а — схема бойлера и точки иижекции; б — соотношение между температурой дымовых газов и эффективностью удаления двуокиси серы.
Гораздо более успешным решением, чем полностью сухой процесс Виккерта, была работа исследователей фирм Детройт Эдисон и Комбашен Инджириниг Ко. [653], представляющая собой дальнейшее развитие работы Поллака, Томани и Фридлинга. Доломит вдувается в углы топочной камеры над угольными горелками через инжекторы, направленные по оси угольных горелок вверх под уклоном на 15%, тогда как угольные инжекторы наклонены вниз.
Доломит вдувается либо в стехиометрическом отношении, или в полтора раза больше, чем количество SO2. Дымовые газы затем промывают в высокоэффективном скруббере с псевдоожиженныы слоем стеклянных шариков размером 16 мм. Эффективность уда-
180
ления составляла 90—99,5%- При этом объемная скорость шлама должна составлять 1,75 м3/ч на 1700 м3/ч газа.
Существует ряд исследований японских авторов [34], посвященных добавке в топочную камеру известняка, смеси известняка с летучей золой и смеси известняка с гидроксидом магния. Найдено, что обессеривание составляло только 35—40%; такой же результат был получен Зентграфом ([963]. С другой стороны, периодическое добавление этих материалов привело к изменению свойств веществ, осаждающихся на трубках пароперегревателя, что облегчало продувку и уменьшало скорость отложения нагара.
Другие процессы хемосорбции. Такие соединения, как перекиси, производные озона и другие кислородсодержащие соединения (—О—О—), легко переводятся в более простые соединения в присутствии катализатора. В ряде случаев таким материалом может быть активированный уголь, однако большинство соединений разлагается только в тех случаях, когда на уголь нанесен металлический катализатор, например металлическая медь, серебро, платина и палладий, которые наносятся на подложку из растворов их комплексных солей.
Существует много других примеров: окисление CO на оксиде меди или на I2Os с образованием диоксида CO2, который затем абсорбируется известью; бромирование олефинов при пропускании их над углем, пропитанным бромом; улавливание на угле, пропитанном иодом,— паров ртути, на угле, содержащем ацетат свинца— сероводорода, а содержащем силикат натрия — фтористого водорода.
4. ПРОЦЕССЫ СЖИГАНИЯ. СЖИГАНИЕ В ПЛАМЕНИ
Если загрязняющие вещества легко окисляются, как, например, пары углеводородов в отходящих газах цехов растворителей или красок, то их удаление может быть осуществлено путем сжигания газов, причем образуются диоксид углерода и вода при сжигании углеводородов, или диоксид серы и вода — в случае органических сульфидов. Если концентрация этих примесей в газах достаточно велика и входит в область воспламеняемости, после первоначального поджигания будет поддерживаться процесс самоокисления. Самая низкая концентрация паров, при которой происходит этот процесс, является нижним пределом воспламеняемости, а самая высокая — верхним пределом воспламеняемости. В этих пределах может происходить регулируемое сжигание, однако в некоторых Условиях возможен взрыв.
Температура, выше которой горение газов или паров поддерживается произвольно, называется температурой самовоспламенения и зависит от углеводорода и количества тепла, выделяющегося в процессе горения,— чистая доступная теплота сгорания в расчете На стандартный кубометр газа (Дж/м3 при 21 °С). Нижний предел горения составляет приблизительно 1,9 МДж/м3 при 21 °С, поэтому
181
для самоподдерживающегося горения необходимо тепло более этой величины; для пламени с хорошими параметрами горения желательно тепловыделение более, чем 3,7 МДж/м3 (21 °С).
Для поддержания любого процесса горения необходимо соответствующее количество кислорода. При обычном сжигании необходимое количество кислорода на IO—15% больше стехиометрического, тогда как в процессах каталитического сжигания требуется только стехиометрическое количество. Кроме того, чтобы температура в камере сжигания или в пламени была достаточно высокой, необходимо интенсивное турбулентное перемешивание кислорода и сжигаемого газа и обеспечить достаточное время пребывания для полного сжигания. Эти факторы определяются конструкцией горелки и камеры сжигания, а также степенью предварительного смешивания газов.
Факел заранее перемешанной смеси короче, горячее и обычно голубого цвета, тогда как факел неперемешанных газов обычно очень яркий, что объясняется крекингом углеводородов и образованием раскаленных частиц углерода.
Основная химическая реакция окисления любого углеводорода CmHn:
Выделяющееся тепло АН является энтальпией, или теплотой при постоянном давлении. Второй закон термодинамики связывает ее с энергией Гиббса AG уравнением
тде AS — изменение энтропии, T — абсолютная температура.
Значения этих функций при 25 °С и IO5 іПа называются стандартными и обозначаются AG0, AH0, AS0. Для отрицательных значений AG реакция термодинамически возможна, тогда как для значений AG от О до 42 ООО Дж/кмоль вероятность самопроизвольной реакции невелика, однако этот вопрос заслуживает дополнительного исследования. При AG>42 000 Дж/кмоль самопроизвольная реакция невозможна.
