Очистка газов от кислых компонентов и коррозионных примесей, описание абсорбционного и адсорбционного метода, установки фильтрации H2S, SOX, NOX, COS, CH3SH, HCl, Cl2

ochistka-gazov-ot-kislyh-komponentov

Очистка газов от кислых компонентов в современной промышленности

Производитель газоочистного и пылеулавливающего оборудования «ПЗГО» встречает своих Посетителей и Клиентов и предлагает к рассмотрению подходы, методы и оборудование для такого технологического процесса как очистка газов от кислых компонентов.

Мы более трех декад, на собственных производственных линиях и по собственным патентам, создаем исключительно эффективные, надежные и доступные аппараты, установки, системы и комплексы промышленной абсорбционной и адсорбционной очистки газов и воздуха, которые безупречно показывают себя на более чем 200 предприятиях России, СНГ, Европы и Азии.

Задайте вопрос или запросите консультацию по оборудованию

Необходимость фильтрации кислых примесей

Кислые газы (англ. acid gases / acid components) – это газообразные химические элементы и молекулярные соединения, обладающие высокой коррозионной активностью. Под кислыми компонентами газовых сред в промышленной газоочистке также могут подразумеваться жидкие (парообразные или аэрозольные) вещества, оказывающие сильное деструктивное воздействие на металлоконструкции, моторы, газоходы, иные вспомогательные металлические узлы и агрегаты.

воздействие хлора на металлНалет хлоридов / оксихлоридов на тестовой прокладке трубы газохода

Если же речь идет о кислотных составляющих газов, использующихся или очищающихся до уровня топлив, то нежелательные примеси рассматриваются как балластные, (т.е. снижающие калорийность / температуру горения и другие полезные свойства газовой смеси).

Помимо прочего, почти все кислые компоненты – пожалуй, кроме CO2 – биологически активны, ядовиты: вызывают удушье, спазмы дыхательных путей, повреждения кожных покровов, слизистых оболочек, нервной ткани, (иногда – всё сразу).

Список кислых газов и коррозионных компонентов

Перечень кисло-коррозионных компонентов, в целом, невелик, но недостаток их разнообразия сполна компенсируется разрушительным влиянием на машины и Человека. Рассмотрим наиболее распространенные примеси, их особенности и негативные отраслевые проявления.

Сероводород H2S (сернистый водород, сульфид водорода)

Один из часто встречающихся КГ, присутствующих и в природном (сырьевом) газе, биометане и во всех без исключения дымовых выбросах, образующихся в результате горения (окисления в присутствии кислорода) органических серосодержащих веществ.

коррозионное действие сероводородаКоррозионное действие сероводорода и других примесей на гильзы цилиндров мотора, работавшего на недостаточно очищенном от H2S биогазе

Дигидросульфид высокотоксичен, обладает выраженным неприятным запахом, балластный спутник ископаемых топлив, при сжигании выделяет опасный диоксид серы. Чрезвычайно сильный коррозийный агент.

Диоксид серы SO2 (сернистый ангидрид)

Сернистый газ является наиболее широко распространенным и критичным – с точки зрения фильтрации или нейтрализации – кислотным агентом.

Двоукись серы SO2 наносит как мгновенный прямой вред человеку / персоналу в зоне ингаляции, так и выступает родительским элементом для других опасных соединений, например, серной и сернистой кислоты в атмосфере – кислотные дожди, снега и туманы образуются в результате взаимодействия SO2 с атмосферной влагой.

карта распределения диоксида серы в мире География распределения диоксида серы. Видно, что концентрация SO2 значительно выше в развитых регионах мира, особенно – в Китае

Будучи опасным сам по себе, сернистый газ, вдобавок, может образовываться в результате термического распада других серосодержащих соединений в присутствии кислорода воздуха.

Так, например, сероводород, несмотря на высокую горючесть, не утилизируют методом сжигания именно из-за того, что при сжигании H2S в атмосфере генерируются существенные объемы диоксида серы.

Оксиды азота NOX

Поскольку азот N2 – основной компонент атмосферы (≈ 79%) и широко присутствует в почве и живых организмах (в виде соединений), обильно распространены и его оксиды NOX (с превалирующим среди них диоксидом NO2), образуемые в результате горения, гниения и иных типов разложений органических продуктов.

Дымовые выбросы «лисий хвост» – ни что иное как газодымовые смеси, содержащие высокие концентрации оксидов азота, имеющих характерный буро-оранжевый цвет.

выбросы диоксида азотаВыбросы диоксида азота окрашивают промышленный смог в желтоватый цвет. По данным Proceedings of the National Academies of Science, NO2 и другие индустриальные поллютанты способны накапливаться в мозге человека, приводя к серьезным заболеваниям

В то время как сам азот в большинстве случаев неядовит и относительно химически пассивен, его окислы относятся к токсикантам высокого класса опасности. Также несмотря на то, что NO2 с металлами реагирует слабо, в присутствии же воды, (например, водного аэрозоля в дымовых выбросах), двуокись азота мгновенно присоединяет H2O, и полученные в результате азотная (HNO2) и азотистая (HNO3) кислоты способны агрессивно воздействовать на металлоконструкции.

В чистом виде азот опасен для вдыхания. Не понаслышке знакомы с его коварностью аквалангисты, которые – при погружении на глубины свыше 30 метров и ниже – начинают ощущать наркотическое действие чистого N2 (т.н. глубинная болезнь) на нервную систему, что может привести к трагическим последствиям в толще воды.

Оксид-сульфид углерода COS

Неорганический ядовитый газ со слабым запахом. Сильный кислый компонент, активно реагирующий с металлами. Реактивен в отношении щелочей, гидролизуется H2O.

Способность карбонилсульфида взаимодействовать с основными соединениями делает рациональным мокрый абсорбционный метод обезвреживания COS в скрубберах и абсорберах.

Метантиол (метилмеркаптан) CH3SH

Метилмеркаптан – простейший и единственный газообразный представитель группы тиолов. К взрывопожароопасности, нейростоксичности и тошнотворному запаху, которым он обладает наравне с другими представителями меркаптанового ряда, присовокупляется его способность активно разъедать металлы (и даже их гидроксиды).

Химическая нейтрализация метантиола широко востребована в нефтегазоперерабатывающей отрасли, в нефтехимии.

Хлор, хлороводород (соляная кислота), пары кислот и щелочей

Неприятная особеность хлора в том, что он активно реагирует практически со всеми металлами таблицы элементов (и их многочисленными сплавами и твердыми растворами), являясь одним из сильнейших коррозионных агентов. Разумеется, хлор очень токсичен – на его основе изобретены сотни боевых отравляющих веществ.

шкала воздействия хлора на сталь и чугунШкала воздействия хлора на высокопрочный чугун (a) и углеродистую сталь (b). В процентах дана концентрация хлора. Буквами w обозначено количество недель (англ. week), от 1 до 12 недель контакта.

Хлороводород HCl и его водный раствор (соляная кислота HCl·H2O) – неотъемлемый спутник дымов, образующихся в результате горения углеводородных топлив и органического сырья. Высокая объемная доля хлороводорода в дымовых выбросах (≈ 750 мг / м3, в 3 раза больше, чем оксидов серы и азота) дополняется его сильной кислотностью и способностью взаимодействовать с металлами с образованием солей и свободного водорода.

Разумеется, нельзя не учитывать и другие первичные и вторично образующиеся компоненты кислой природы, требующие очистки, фильтрации, сепарации или удаления – кислоты и щелочи, которые, в виде аэрозоля, нередко присутствуют в производственных пылегазодымовых эмиссиях.

Абсорбционный метод очистки воздуха от кислых компонентов

Все кислые компоненты – по определению – относятся к веществам повышенной реакционности. В разрезе мокрой абсорбционной очистки газов именно свойство высокой химической активности и является «ахиллесовой пятой» ацидных составляющих.

Известно, что кислоты активно реагируют с щелочами, поэтому в абсорбционном – технически правильнее сказать, хемосорбционном – методе газоочистки лежит взаимная нейтрализация кислот щелочами (или иными жидкостями, проявляющими основные свойства).

Аппараты, осуществляющие процессы физической и / или химической сорбции – абсорбционные фильтры и химические скрубберы, (а также вспомогательные узлы, задействованные в процессе газоочистки от агрессивных соединений) – изготавливаются из соответствующих требованиям инертных материалов, что позволяет загружать в циркуляционный контур требуемые абсорбенты, в том числе, высокоактивные.

полипропиленовый абсорбер для очистки от кислых компонентовАбсорбционная установка для фильтрации агрессивных примесей, этап финальной проверки перед отгрузкой Заказчику, сделано в "ПЗГО"

В «ПЗГО» мы тщательно анализируем технические условия Заказчика и по принципу необходимой достаточности выбираем максимально рациональный – с технологической и экономической точки зрения – материал для конструирования мокрых газоочистных фильтров – полиэфиры (полипропилен, полиэтилен и т.д.), фторопласт, стеклопластик, нержавеющая, нержавеющая жаропрочная сталь, титан.

На примерах рассмотрим некоторые реакции нейтрализации кислых соединений в скрубберах и абсорберах, очистной средой в которых является щелочной / основной раствор.

  • H2S + 2KOH → K2S + 2H2O (нейтрализация сероводорода раствором едкого кали с образованием воды и сульфида калия);
  • Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3 + H2O (хемосорбция диоксида серы гидроксидом кальция с образованием воды и кристаллогидрата сульфита кальция);
  • CH3SH + NaOH → CH3OH + Na2S + H2O (деактивация метилмеркаптана едкой щелочью с выходом метанола, сульфида натрия и воды);
  • HCl + KOH → KCl + H2O (обезвреживание хлороводорода гидроксидом калия с результантами реакции в виде воды и хлорида калия);
  • NO2 + Ca(OH)2 → H2O + CaNO3 (фильтрация двуокиси азота гидроксидом кальция с образованием воды и нитрата кальция).

Следует отметить, что правильно выбранный абсорбент часто позволяет получать в виде побочных продуктов газоочистки ценные шламы и пульпы, которые могут быть выгодно утилизированы – как полноценные сельхозудобрения (или их прекурсоры), строительные добавки, компоненты для кожевенной, полимерной и даже фармацевтической промышленности.

Сухой адсорбционный способ удаления кислых газов

Другим подходом к очистке газов и воздуха от кислых соединений является сухой адсорбционный метод.

система удаления сероводородаДвух-адсорберная система удаления кислых микропримесей, собственный проект "ПЗГО"

Адсорбция, фактически, представляет собой тандем молекулярного просеивания и каталитического взаимодействия, представленных в различных пропорциональных соотношениях.

микропоры активированного угля под микроскопомПористость активированного угля под микроскопом – видны макро- (> 50 нм.), мезо- (от 2 до 50 нм.) и микропоры (< 2 нм).

Проще говоря, фильтрующий микропористый материал – адсорбент – работает одновременно в двух направлениях:

  1. Молекулярные соединения, чей кинетический диаметр превосходит определенный размер, (указываемый производителем), задерживаются в порах адсорбента подобно тому, как камешки задерживаются в сетке для просеивания песка;
  2. Вдобавок, – если адсорбент проявляет химические свойства в отношении фильтруемого компонента, (например, активированный уголь в отношении хлора) – на границе раздела фаз (твердое тело – газ) идут стремительные каскады химических / каталитических реакций, в результате которых происходит полное или частичное превращение поглощаемой субстанции (т.н. адсорбата) в другое соединение и / или разрыв химических связей с последующим физическим захватом промежуточных веществ на поверхности адсорбента.

Так, к примеру, угольные адсорберы, работающие на обессеривание выбросов, накапливают в адсорбенте значительные объемы элементарной серы высокой степени чистоты, которая, к слову, затем может быть извлечена из угля (во время десорбции или регенерации) и выгодно сбыта специализированному предприятию.

Среди наиболее популярных и эффективных в отношении многих примесей субстратов отметим активированный уголь (разных «уровней» активации), силикагель, цеолиты / алюмосиликаты, доломиты и другие природные и синтетические микропористые материалы, а также полимерные адсорбенты, в том числе с напылением или пропиткой активными металлами и неметаллами.

Обессеривающий колонный адсорбер для очистки сернокислых компонентов, сделано в «ПЗГО» для нефтехимической компании

Куда более подробно об особенностях и принципах работы, конструкции, методах регенерации и десорбции Вы можете прочитать на странице нашего сайта, посвященной промышленным адсорберам.

Технические характеристики абсорберов и адсорбционных фильтров от «ПЗГО»

Все изготавливаемые в «ПЗГО» абсорберы и скрубберы отличаются нижеследующим перечнем технических характеристик:

  • КПД фильтрации кислых компонентов газовой, аэрозольной и дымовой природы ≈ 99%;
  • Перечень улавливаемых поллютантов – сернистые, азотистые, углеродистые соединения, галогены и галогениды, пары кислот и щелочей, кетоны, альдегиды, спирты, эфиры, пары металлов, комплексные многокомпонентные среды, в том числе пылегазодымовые;
  • Объемы обрабатываемой среды – до 100 000 м3 / час (для одинарного аппарата);
  • Температурный режим – до + 900 Цельсия для абсорберов и скрубберов и до + 600 Цельсия для адсорбционных фильтров (с термофутеровкой);
  • Низкое сопротивление установок, простота интеграции с наличествующей газоочистной инфраструктурой;
  • Полная автоматизация работы, техническая неприхотливость и экономичность работы устройств, длинный межзагрузочный период для абсорбентов и адсорбентов;
  • Богатейшая комплектность поставки, включающая полный спектр вспомогательного оборудования и обслуживающих конструкций;
  • Цена доступна даже для малых производственных участков, заводская гарантия изготовителя.

Заказ, проектирование, изготовление и внедрение газоочистного оборудования

По любым вопросам, касающимся проектирования, изготовления и локального внедрения оборудования для очистки от кислых компонентов, пожалуйста, обращайтесь к нам через Контакты сайта или заполняйте удобный Опросник Заказчика.

Для визаульного ознакомления с нашей продукцией, пожалуйста, проследуйте на наш официальный Youtube-канал "ПЗГО".

Оперативно произведем и быстро доставим скрубберы, абсорберы и адсорберы до любой точки России и Евразии. Профессиональный монтаж, шефмонтаж. Обучение персонала. Гибкость сотрудничества.

оборудование для очистки газов от кислых компонентов

ООО «ПЗГО» – дышите легко!

Поделиться:

Оставьте заявку на подбор оборудования и расчет стоимости
Мы перезвоним вам в течение одного рабочего часа и проконсультируем
Узнать цену
Получить прайс лист