Контрол на замърсяването на въздуха

Контрол на газовете

Газовите критерии замърсители, както и летливите органични съединения (ЛОС) и други газообразни токсини за въздух, се контролират чрез три основни техники: абсорбция, адсорбция и изгаряне (или изгаряне). Тези техники могат да се използват поотделно или в комбинация. Те са ефективни и срещу основните парникови газове. В допълнение, четвърта техника, известна като улавяне на въглерод, се разработва като средство за контрол на нивата на въглероден диоксид.

абсорбция

В контекста на контрола на замърсяването на въздуха абсорбцията включва прехвърляне на газообразен замърсител от въздуха в контактуваща течност като вода. Течността трябва да може да служи като разтворител за замърсителя или да го улавя чрез химическа реакция.

Мокри скрубер и пакетирани скрубер

Мокро скрубер, подобно на описаното по-горе за контрол на суспендирани частици, може да се използва за абсорбция на газ. Абсорбцията на газ може също да се извърши в опаковани скрубер или кули, в които течността присъства на мокра повърхност, а не като капчици, суспендирани във въздуха. Често срещан тип опакован скрубер е противоположната кула. След като влезе в дъното на кулата, замърсеният въздушен поток тече нагоре през навлажнена колона от лек, химически неактивен опаковъчен материал. Течният абсорбент тече надолу и се разпределя равномерно по цялата колона, като по този начин се увеличава общата площ на контакт между газ и течност. Термопластичните материали са най-широко използвани като опаковки за противопоточни скруберни кули. Тези устройства обикновено имат ефективност за отстраняване на газове от 90–95 процента.

За абсорбция на газ също се използват конструкции на скрубер с опаковъчен и напречен поток. При едновременната конструкция, газът и течността протичат в една и съща посока - вертикално надолу през скрубер. Макар и да не са толкова ефективни, колкото проектите с противоток, текущите устройства могат да работят при по-високи скорости на потока на течността. Увеличеният поток предотвратява запушването на опаковката, когато въздушният крем съдържа високи частици. Едновременните дизайни позволяват понижено съпротивление на въздушния поток и позволяват да се намали площта на напречното сечение на кулата. Конструкцията на напречния поток, при която газът тече хоризонтално през опаковката, а течността тече вертикално надолу, може да работи с по-ниско съпротивление на въздушния поток, когато има високи нива на прахови частици.

Като цяло скруберите се използват в съоръжения за производство на торове (за отстраняване на амоняк от въздушния поток), в инсталации за производство на стъкло (за отстраняване на флуороводород), в химически заводи (за отстраняване на водоразтворими разтворители като ацетон и метилов алкохол) и в рендеринг (за контрол на миризми).

Десулфуризация на димните газове

Серен диоксид в димните газове от централи за изкопаеми горива може да се контролира чрез абсорбционен процес, наречен десулфуризация на димните газове (FGD). FGD системите могат да включват мокро почистване или сухо почистване. В мокрите системи за ПГД димните газове се довеждат в контакт с абсорбент, който може да бъде или течност, или каша от твърд материал. Серен диоксид се разтваря в или реагира с абсорбента и се улавя в него. В сухите FGD системи абсорбентът е суха прахообразна вар или варовик; след като се извърши абсорбцията, твърдите частици се отстраняват с помощта на багхаус филтри (описани по-горе). Сухите ПГД системи, в сравнение с мокрите системи, предлагат икономия на разходи и енергия и по-лесна работа, но изискват по-голямо потребление на химикали и са ограничени до димните газове, получени при изгарянето на ниско сярни въглища.

Системите за ПГД също се класифицират като регенериращи или нерегенериращи (изхвърляне), в зависимост от това дали сярата, която се отстранява от димните газове, се възстановява или изхвърля. В Съединените щати повечето работещи системи са невъзстановими поради по-ниския си капитал и оперативните разходи. За разлика от това, в Япония регенериращите се системи се използват широко, а в Германия те се изискват по закон. Нерегенериращите се FGD системи произвеждат утайка, съдържаща сяра, която изисква подходящо изхвърляне. Регенерируемите FGD системи изискват допълнителни стъпки за превръщане на серен диоксид в полезни странични продукти като сярна киселина.

Съществуват няколко метода на FGD, които се различават главно по химикалите, използвани в процеса. FGD процеси, които използват или варови или варовикови каши като реагенти са широко използвани. В процеса на почистване на варовика серен диоксид взаимодейства с частици варовик (калциев карбонат) в суспензията, образувайки калциев сулфит и въглероден диоксид. В процеса на почистване на вар серен диоксид реагира с гасена вар (калциев хидроксид), образувайки калциев сулфит и вода. В зависимост от концентрациите на серен диоксид и условията на окисляване, калциевият сулфит може да продължи да реагира с вода, образувайки калциев сулфат (гипс). Нито калциевият сулфит, нито калциевият сулфат са много разтворими във вода и двете могат да бъдат утаени като каша чрез гравитация. Гъстата каша, наречена FGD утайка, създава значителен проблем с изхвърлянето. Десулфуризацията на димните газове помага да се намалят нивата на серен диоксид в околната среда и да се смекчи проблемът с киселинния дъжд. Независимо от това, в допълнение към неговия разход (който се предава директно на потребителя като по-високи нива на електроенергия), всяка година се генерират милиони тонове утайки от ПГД.

адсорбция

Адсорбцията на газ в контраст с абсорбцията е повърхностно явление. Газовите молекули се сорбират - привличат и държат - на повърхността на твърдо вещество. Методите за адсорбция на газ се използват за контрол на миризмата в различни видове съоръжения за химическо производство и преработка на храни, за оползотворяване на редица летливи разтворители (например бензол) и за контрол на ЛОС в промишлени съоръжения.

Активният въглен (нагрят въглен) е един от най-често срещаните адсорбентни материали. Той е много порест и има изключително високо съотношение между повърхностна и обемна площ. Активният въглен е особено полезен като адсорбент за почистване на въздушни кремове, които съдържат ЛОС и за възстановяване на разтворителя и контрол на миризмата. Правилно проектираният въглероден адсорбционен агрегат може да отстранява газ с ефективност над 95 процента.

Адсорбционните системи са конфигурирани или като неподвижни легла или като подвижни легла. При стационарни адсорбери на легла замърсеният въздушен поток влиза от върха, преминава през слой или слой от активен въглен и излиза в дъното. При адсорбера на подвижния слой активираният въглен се движи бавно надолу по каналите чрез гравитация, докато въздухът, който се почиства, преминава през напречен поток.

изгаряне

Процесът, наречен изгаряне или изгаряне - химически бързо окисляване - може да се използва за превръщане на ЛОС и други газообразни въглеводородни замърсители във въглероден диоксид и вода. Изгарянето на ЛОС и въглеводородните изпарения обикновено се извършва в специална инсталация за изгаряне, наречена следгаряне. За да постигне пълно изгаряне, горелката трябва да осигури необходимото количество турбулентност и време на горене и трябва да поддържа достатъчно висока температура. Достатъчната турбулентност или смесване е ключов фактор за изгарянето, тъй като намалява необходимото време и температура на горене. Процес, наречен директно изгаряне на пламък, може да се използва, когато отпадъчният газ сам по себе си е горима смес и не се нуждае от добавяне на въздух или гориво.

След това горелката е изработена от стоманена обвивка, облицована с огнеупорен материал, като например огнеупорен камък. Огнеупорна облицовка защитава обвивката и служи като топлоизолатор. Като се има предвид достатъчно време и достатъчно високи температури, газообразните органични замърсители могат да бъдат почти напълно окислени, като ефективността на изгаряне се доближава до 100 процента. Някои вещества, като платина, могат да действат по начин, който подпомага реакцията на горене. Тези вещества, наречени катализатори, позволяват пълно окисляване на горимите газове при сравнително ниски температури.

След изгарянията се използват за контрол на миризми, унищожаване на токсични съединения или намаляване на количеството фотохимически реактивни вещества, изпускани във въздуха. Те се използват в различни индустриални съоръжения, където изпаренията на ЛОС се отделят от горивни процеси или изпаряване на разтворители (напр. Нефтени рафинерии, съоръжения за сушене на боя и фабрики за хартия).