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.

_{Налет 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 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.

_{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 NO_X

Поскольку азот N₂ – основной компонент атмосферы (≈ 79%) и широко присутствует в почве и живых организмах (в виде соединений), обильно распространены и его оксиды NO_X (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 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 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.

_{Абсорбционная 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.

_{Двух-адсорберная система удаления кислых микропримесей, собственный проект "ПЗГО"}

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

_{Пористость 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.

ООО «ПЗГО» – дышите легко!