OCZYSZCZANIE PRZEMYSŁOWYCH GAZÓ ?· OCZYSZCZANIE PRZEMYSŁOWYCH GAZÓWODLOTOWYCH Do oczyszczania gazów…

Embed Size (px)

Text of OCZYSZCZANIE PRZEMYSŁOWYCH GAZÓ ?· OCZYSZCZANIE PRZEMYSŁOWYCH GAZÓWODLOTOWYCH Do oczyszczania...

OCZYSZCZANIE PRZEMYSOWYCH GAZW ODLOTOWYCH

Do oczyszczania gazw z zanieczyszcze gazowych wykorzystuje si podstawowe procesy wymiany masy procesy fizyczne: absorpcj adsorpcj kondensacj separacj membranow

procesy chemiczne procesy w ktrych przebiegaj reakcje chemiczne: procesy spalania bezporedniego i termicznego metody katalityczne:

spalanie (utlenianie) katalityczneredukcja katalitycznarozkad katalityczny

metody biologiczne

1

Absorpcja jest to dyfuzyjne przenoszenie czsteczek substancji z jednej fazy (gazowej) przez granic faz w objto drugiej fazy ( cieczy) wywoane rnic stenia w obu fazach. Czyli absorpcja polega na pochanianiu zanieczyszcze gazowych przez ciecz (absorbent).

Absorpcja zastosowanie:- stenie zanieczyszcze wynosi kilka procent - gazy rozcieczone, gdy zanieczyszczenia s atwo rozpuszczalne w absorbencie.

Absorbenty: woda, roztwory kwasw, zasad, soli o waciwociach utleniajcych lub redukujcych, zwizki organiczne.

Produkt absorpcji - obojtny dla rodowiska nie stanowi ponownego problemu do utylizacji.

ABSORPCJA

2

ABSORPCJA

Zwikszanie szybkoci absorpcji:

1. zwikszenie powierzchni midzyfazowej

2. zwikszenie szybkoci dyfuzji

3. absorpcja z reakcj chemiczn np. z reakcj utleniania -

roztwory utleniaczy takich jak chlor, dwutlenek chloru,

podchloryn sodowy, nadmanganian potasu oraz obecnie

najbardziej popularny ozon.

4. wprowadzane do ukadu absorpcyjnego gaz - ciecz, czstek

staych: elementy obojtne chemicznie zwikszajce

burzliwo ukadu, katalizatory, substancje reaktywne

chemicznie, sorbenty naturalne i syntetyczne oraz

substancje biologicznie czynne. 3

ABSORPCJA

Absorber , skruber

4

ADSORPCJA

Adsorpcja jest procesem, w ktrym czsteczki ( lub czstki ,

fragment czsteczki - rodnik, atom) jednej substancji zostaj

zwizane na powierzchni innej substancji.

Adsorbat - substancja, ktra ulega zwizaniu na granicy faz.

Adsorbent - substancja na powierzchni, ktrej nastpuje proces

adsorpcji.

Adsorpcja jest procesem egzotermicznym.

Proces odwrotny - desorpcji jest endotermiczny.

Dwa cykle- adsorpcja, desorpcja (regeneracja adsorbenta)

5

ADSORPCJA

Etapy procesu adsorpcji:

a) dyfuzja czsteczek z wntrza fazy gazowej do powierzchni

zewntrznej (D),

b) dyfuzja czsteczek w porach adsorbenta do jego powierzchni

wewntrznej (Dw),

c) adsorpcja fizyczna czsteczek na powierzchni adsorbenta.

Etapy desorpcji

Zwikszanie szybkoci adsorpcji

- zwikszenie powierzchni midzyfazowej -rozdrabnianie adsorbenta

- zwikszanie burzliwoci przepywu

6

ADSORPCJA

Adsorbenty

Wgiel aktywnyPowierzchnia waciwa wgli aktywnych siga 1000 m2/g. Wgiel

aktywny stosowany w procesach oczyszczania gazw musi mie posta

ziarnist i odpowiedni wytrzymao mechaniczn.

Adsorbenty: krzemowe - silikael, ziemia Fullera, tlenek glinu

Adsorbenty glinowokrzemianowe - sita molekularne - zeolitysyntetyczne o strukturze, w ktrej wolne przestrzenie tworz komory i kanay o cile okrelonych ksztatach i wymiarach: Mx/n[(AlO2)x (SiO2)y].zH2O

7

ADSORPCJA

8

KONDENSACJA

Kondensacja jest metod usuwania z gazw

odlotowych substancji o wysokich

temperaturach wrzenia przez chodzenie wod

lub powietrzem w wymiennikach ciepa.

W metodzie kondensacji zanieczyszcze

gazowych stosuje si dwie metody chodzenia:

bezprzeponow i przeponow.

109

Metody membranowe

Separacja membranowa oparta jest na selektywnej przepuszczalnoci zanieczyszcze przez membrany ze rodowiska gazw odlotowych.

10

Metody membranowe

Transport czsteczek - sia napdowa - to rnica:Cinie,Ste, Temperatury, Potencjau elektrycznego.

Rozdzia zachodzi dziki rnicy w szybkoci transportu skadnikw mieszaniny przez membran.

11

METODY CHEMICZNESPALANIE

Spalanie - usuwanie z gazw odlotowych niebezpiecznych dla

rodowiska substancji palnych takich jak wglowodory, tlenek

wgla, rozpuszczalniki organiczne itp.. W reakcji spalania

wglowodory s utleniane do CO2 i H2O. Spaleniu podlega mog

rwnie organiczne aerozolowe czstki stae, dymy, mgy i krople.

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

12

Kataliz nazywa si zjawisko zmiany szybkoci reakcji

chemicznych w wyniku oddziaywania na reagenty substancji

zwanych katalizatorami.

Katalizator definiuje si jako substancj, ktra zwiksza

szybko z jak reakcja chemiczna osiga stan rwnowagi, sama

si jednak nie zuywa i ktrej symbol nie wystpuje w rwnaniu

stechiometrycznym.

METODY KATALITYCZNE

0113

Centrum aktywne jest to atom lub grupa atomw powierzchni, ktra tworzy z substratami wizanie chemiczne prowadzce do powstania kompleksu przejciowego a nastpnie produktu

Wikszo katalizatorw staych zawiera trzy typy skadnikw:

1.substancja aktywna ( 0,1 100%)

2.nonik

3.Promotor

Etapy reakcji katalitycznej dyfuzja, adsorpcja, reakcja

chemiczna, desorpcja, dyfuzja do fazy gazowej

KATALIZA HETEROGENICZNA

14

Dezaktywacja katalizatorw:

blokowanie powierzchni przez depozyty pyw

koksowanie LZO (depozyty wglowe)

sublimacja katalizatora

spiekanie powierzchni aktywnych

zatruwanie katalizatora ( siarkowodr, siarczki organiczne i nieorganiczne, zwizki arsenu, zwizki fosforu, oowiu, rtci)

KATALIZA HETEROGENICZNA

15

KATALIZA HETEROGENICZNA

16

REDUKCJA KATALITYCZNA stosowana w procesach usuwania

tlenkw azotu z gazw odlotowych polega na redukcji tlenkw

azotu za pomoc rnych reduktorw jak amoniaku, tlenku wgla

lub wglowodorw w obecnoci katalizatorw.

ROZKAD KATALITYCZNY tlenkw azotu na azot i tlen wobec

katalizatorw.

UTLENIANIE KATALITYCZNE wglowodorw, tlenku wgla do

ditlenku wgla i wody.

PROCESY KATALITYCZNE W OCHRONIE RODOWISKA

17

Biologiczne oczyszczanie gazw odlotowych opiera si na dwch

gwnych procesach:

absorpcja zanieczyszcze w wodzie,

biologiczny rozkad pochonitych zanieczyszcze przez

mikroorganizmy.

Efekt wsplnego oddziaywania w/w procesw jest taki, e:

wskutek absorpcji gazy zostaj oczyszczone,

wskutek biologicznego rozkadu zanieczyszcze zachodzi

regeneracja sorbentu.

METODY BIOLOGICZNE

Metody odsiarczania gazw odlotowych

W duych elektrowniach rzdu 1000 MW emitowane s

do atmosfery strumienie spalin rzdu 5 mln m3/h

Metody odsiarczania dzieli si na:odpadowe

regeneracyjne (bezodpadowe)

lub

mokre (absorpcyjne)

suche ( adsorpcyjne)

2019

Metody mokre - absorpcyjne

A) odpadowe produkt odsiarczania (mieszanina gipsu, siarczynu wapnia i popiou) wydalany jest w caoci na skadowiska, do wypenie grniczych lub do morza; skadowiska wymagajrekultywacji (!)

B) podpadowe produktem jest gips CaSO42H2O, ktry mona wykorzysta np. w budownictwie, ale czsto jest skadowany (mniejsze zagroenie dla rodowiska ni produkt odsiarczania metod odpadow)

C) bezodpadowe absorbent zostaje zregenerowany, a wydzielony SO2 wykorzystuje si do produkcji H2SO4, siarki elementarnej lub w innych gaziach przemysu (najkorzystniejsze rozwizanie)

Metody odsiarczania gazw odlotowych

20

Metoda wapniowo-wapienna - odpadowaMetoda oparta jest na absorpcji SO2 w zawiesinie wapna ( CaO) lub kamienia wapiennego (CaCO3).

Metody odsiarczania gazw odlotowych

Metoda absorpcyjna, mokra, odpadowa

21

Schemat instalacji odsiarczania spalin metod wapienn. 1 skruber, 2 zbiornik poredni,

3 odstojnok, 4 zbiornik cieczy klarownej, 5 filtr, 6 mieszalnik, 7 podgrzewacz

spalin, 8 komin [6]

Metody odsiarczania gazw odlotowych

Metoda absorpcyjna, mokra, odpadowa

22

Wapienna -wapniakowa z produkcj gipsu

Metoda oparta jest na absorpcji SO2 w zawiesinie wapna

( CaO) lub kamienia wapiennego (CaCO3).

Konieczne dokadne odpylenie gazw.

Reakcje takie jak w metodach odpadowych z tym, e

utlenianie przeprowadza si niemal cakowicie w

dodatkowym reaktorze lub doprowadzenie powietrza do

absorbera, przez co otrzymuje si tylko gips

CaSO42H2O

Metody odsiarczania gazw odlotowych

Metoda absorpcyjna, mokra, podpadowa

23

Metody odsiarczania gazw odlotowych

Metoda absorpcyjna, mokra, regeneracyjna (bezodpadowa)

Metoda magnezowa

Absorpcja

Oczyszczane gazy musz by dokadnie odpylone;

absorbentem jest wodna zawiesina MgO:

MgO + SO2 + nH2O = MgSO3nH2O gdzie n= 3 lub 6

Regeneracja polega na praeniu wytrconych siarczynw:

MgSO3nH2O = MgO + SO2 + nH2O (800-1000oC)

Dwutlenek siarki kierowany do produkcji kwasu siarkowego

24

Absorpcyjna:

Absorpcja SO2 w suszarni rozpyowej z jednoczesnym odpylaniem.

Rozpylona w atomizerach zawiesina lub roztwr absorbenta

(Ca(OH)2 itp.) kontaktuje si w suszarce z gorcymi gazami

spalinowymi.

Reakcja gwna:

SO2 + Ca(OH)2 = CaSO3 +H2O

Woda ulega odparowaniu.

Powsta such mieszanin siarczynu i siarczanu wapnia wraz z

pyem usuwa si w odpylaczach, najlepiej tkaninowych.

Metody odsiarczania gazw odlotowych

Metoda sucha - odpadowa

25