Очистка газов – процесс удаления из потока газообразных и механических примесей

Завод «ПЗГО» воодушевленно приветствует своих Посетителей, желающих в подробностях разобраться в газоочистных методах, подходах и технологиях, а также ознакомиться с принципами работы аппаратов, систем и установок для реализации такого нетривиального процесса как очистка газов.

Идет четвертый десяток лет безостановочной разработки и модернизации заводом «ПЗГО» высокоэффективных, производительных, надежных и компактных агрегатов и комплексов для промышленной газо- и воздухоочистки, которые к текущему моменту внедрены и безотказно работают на более чем 200 индустриальных участках России и Евразийского континента.

Задайте уточняющий вопрос или запросите профессиональную консультацию

Газоочистка – борьба с газообразными выбросами

Мировая Промышленная Революция, вспыхнувшая в середине 18 века, не угасает и сегодня. Но пламя ярких знамен важных открытий в физике, химии, металлургии, материаловедении, помимо прочего, скорбно тянет за собой едкий хвост отходящих газообразных выбросов, объем которых растет из года в год в прогрессирующей последовательности.

От прямых или косвенных причин, вызванных глобальным загрязнением атмосферы ежегодно в мире умирает до 3 миллионов человек. Из них около 2 миллионов – в высокоразвитых странах.

^{Высокая загазованность индустриального района, Омск, Россия}

Неприятный вопрос очистки газов в разных странах рассматривается с двух противоположных точек зрения. Культурная и технически утонченная Европа видит выход в прогрессе технологий, которые бы изначально исключали или снижали до минимума выбросы нежелательных газокомпонентов; индустриальные же гиганты и поставщики ресурсов – США, Китай и Россия – делают упор на высокоэффективную «постфильтрацию» и обеззараживание огромных количеств опасных газовых спутников промышленности.

Газо- и воздухоочистка в англоязычной литературе

Интересна терминология англоязычных технических публикаций, где существуют разграничения, которые коррелируют с русскими определениями в следующем порядке:

• Gas treatment – наиболее общее понятие, которое дословно означает «обработка газа». Под обработкой может пониматься как сепарация / нейтрализация определенных компонентов, так и химическое / физическое / температурное воздействие на газофазу, а также обеспыливание потока;
• Gas Cleaning – непосредственно удаление каких-либо примесей из газопотока. Пылеочистка также может подразумеваться под этим термином;
• Air purification, air pollution control – очистка воздуха, в том числе от химических составляющих, общий контроль уровня выбросов;
• Dust catching, dust collection, dedusting – речь идет только об очистке воздушной или газовой среды от пылевых включений.

Типы газовоздушных фильтров, методы очистки газа и принципы работы

Так, под газоочисткой может пониматься как сепарация из потока определенных составляющих, (например, пурификация природного газа, очищение биометана от сероводорода и CO₂), так и удаление нежелательных примесей из воздушной среды, (например, захват кислых компонентов, галогенидов или пылеочистка от механических взвесей различной фракции).

Степень загазованности атмосферы над городами в ≈ 100 раз превышает таковую над океанами. Над крупными индустриальными объектами – до 150 раз.

Категоризацию аппаратов, установок и систем воздухогазоочистки можно провести несколькими способами – в зависимости от фундаментального типа сорбции (нейтрализации), главного функтора агрегата, наличия наполнителя, типу и природе улавливаемых примесей и др. Для удобства прокатегорируем методы, пылегазоуловители и ГОУ в таблице.

Легенда таблицы: голубым цветом обозначены мокрые / жидкостные методы и установки, светло-серым – сухие.

Расшифровка сокращений: АБ – абсорбционные методы; АД – адсорбция; ГР – гравитационные, ротационные / вихревые и инерционные установки; Ф – физический принцип улавливания; Х (К) – химические (каталитические) фильтры; П – полые агрегаты; ВН – с наполнителем в рабочей камере; МД – микродисперсные механические включения; СКД – средняя и крупная дисперсность твердых частиц, ДВ – высокая эффективность в задержании комплексных дымовых выбросов; НГ – преимущественно используются в нефтегазовой отрасли, З – золоуловитель (возможность работы с экстремально горячими газопотоками), СМ – очистка свалочных и мусорных газов, СУД – рационален монтаж на морских судах. Каждый газоочиститель может иметь несколько обозначений.

Звездочками обозначен общий рейтинг устройств и приборов – так, как он видится с точки зрения газо- и воздухоочистных парадигм ООО «ПЗГО» в разрезе промышленного пылегазоулавливания.

Для получения более подробной информации по каждому типу узлов и аппаратов, пожалуйста, кликайте по соответствующим ссылкам в левой колонке таблицы.

Актуальные нормативы промышленной воздухогазоочистки / вентиляции и аспирации описаны в ГОСТ Р ЕН 779–2014, ГОСТ Р ЕН 13779–2007 и ISO 3857-4:2012.

Методы и технологии газовой очистки

Классификацию технологий по фундаментальному принципу следует вынести в отдельный раздел – для уточнения некоторых тонкостей, представляющих системную важность.

Абсорбционная очистка газов или воздуха

Абсорбция – это процесс растворения загрязнителей во всем объеме сорбционной жидкости, например, растворение аммиака или бромистого водорода в воде или поглощение дымовых составляющих щелочным раствором в скруббере с подвижной насадкой, в рабочей камере насадочной колонны, в барботажном (пенном) фильтре, скруббере Вентури или инерционно-ротационном циклоне влажного действия.

^{Схема пылегазоочистной установки на базе запатентованного "ПЗГО" скруббера модельного ряда "ШВ"}

Плюсами абсорбционного метода является «консервация» поллютантов в объеме сорбента, что исключает т.н. вторичное загрязнение. Широкий перечень доступных к загрузке в рабочий контур активных растворов делает возможным эффективную обработку множества токсичных и опасных, (в том числе, взрыво- и пожароопасных) газосмесей и пылевых композиций.

Примеры хемосорбционных реакций

Некоторые примеры щелочной очистки компонентов топочных выбросов на примере загруженного в скруббер / абсорбер раствора гидроксида натрия:

• Нейтрализация диоксида азота: 2NO₂ + 2NaOH → NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O (результанты – нитрид, нитрат натрия и вода);
• Абсорбционный захват сероводорода: H₂S + NaOH → NaHS + H₂O (сульфид / гидросульфид натрия и вода);
• Реакция с диоксидом серы: SO₂ + NaOH → Na₂SO₃ + H₂O (сульфит натрия и вода).

В некоторых случаях химические скрубберы генерируют активные кислые или щелочные шламы (пульпы), сливать которые напрямую в промышленную канализацию или во внешнюю среду недопустимо. Учитывая эту особенность, мы также опционально комплектуем мокросорбционное оборудование компактными и эффективными станциями нейтрализации стоков.

^{Сердце абсорбера – стационарная насадка, орошаемая форсуночным блоком}

Пример хемосорбционного захвата формальдегида в водном растворе гидроксида кальция:

• 6CH₂O + H₂O·Ca(OH)₂ → C₆H₁₂O₆ (декстроза / глюкоза – т. н. реакция Бутлерова).

Очистка от аммиака раствором лимонной кислоты:

• 2NH₃ + H₂O·C₆H₈O₇ → (NH₄)2HC₆H₅O₇ (продукт реакции – цитрат аммония, безопасное соединение).

Очевидным преимуществом физио- и хемосорбционной очистки сред является возможность последующей экстракции захваченных или полученных в результате химреакции соединений и их дальнейшее возвращение в рабочий цикл или экономически выгодная утилизация. Один из примеров – очистка дымовых газов каустическим раствором, что позволяет получать в качестве побочного продукта гипс высокой чистоты).

^{Образование гипса в результате щелочной обработки дымокомпонентов в скруббере}

Завод «ПЗГО» предлагает к производству, доставке и вводу в эксплуатацию надежные, неприхотливые и экономичные полые, пенные, стационарно- и подвижно-насадочные скрубберы и абсорберы для высокорезультативной очистки газовоздушных потоков от пылегазовых примесей в любых отраслях и направлениях профессиональной деятельности. КПД до 99.9%.

Адсорбционная очистка газовых выбросов

Важной ветвью газоочистных технологий является сухой адсорбционный метод. В отличие от абсорбирования, процесс адсорбции – это захват нежелательных соединений на поверхности микропористого носителя, например, актикарбона, цеолита, иных алюмосиликатов, сухих кремниевых гелей, полимеров с металлической матрицей.

^{Крупногабаритный обессеривающий адсорбер, этап отгрузки оборудования на предприятие}

Основным «коньком» угольных и иных твердосорбционных фильтров является эффективный захват токсичных и высокоагрессивных, едких и дурнопахнущих соединений, что наделяет их исключительной рациональностью в процессах тонкой / санитарной очистки газов, а также промышленной, полу-промышленной дезодорации и финальной осушки газовых сред.

Максимальный КПД демонстрируют адсорбционные модули в задержании летучих / ароматических углеводородов – этим обусловлено широкое использование угольно-сорбционных блоков в системах аварийной нейтрализации бензиновых / топливных выбросов на участках хранения и пунктах перелива.

^{Монолитная двухадсорберная система подготовки биогаза (удаление H₂O и H₂S). Желтым цветом выделен контур осушения биометана}

Особенностью, которую необходимо учитывать при использовании адсорберов, является постепенное насыщение сорбента уловленными соединениями:

• скромная стоимость и долгий – в большинстве случаев – срок службы адсорбента обеспечивает экономичность работы и финансовую доступность регулярной замены / перезагрузки наполнителя;
• при значительных объемах очищаемых сред можно рассматривать возможность периодической регенерации и десорбции захваченных веществ и элементов высокой чистоты, (например, ртути, серы, масел).

Перспективным адсорбентом являются белые кристаллы оксида олова SnO₂, которые, помимо многих других соединений, позволяют захватывать оксиды углерода – углекислый и угарный газ. В природе встречается в виде минерала касситерита.

Специализированные адсорбционные установки, утилизирующие принцип изменения парциальных давлений компонентов, также позволяют проводить сепарацию компонентов воздуха – азота, кислорода, инертных и других газов.

Также стоит подчеркнуть результативность адсорбционных узлов в очистке мусорных газов, в том числе, после сжигания медицинских отходов и других высокотоксичных продуктов – именно эти аппараты способны на эффективный захват наиболее опасных соединений – ПАУ, бензапирена, фуранов и диоксинов.

^{Аварийная система твердосорбционного типа для обезвреживания выбросов топливных паров, процесс монтажа}

Мы предлагаем к разработке и производству эффективные, высокопроизводительные и компактные аппараты адсорбционной очистки газа от сернистых соединений, летучих углеводородов, хлора, галогенидов и промышленной фильтрации запахов. Внимательное и педантичное сопровождение каждого Заказа.

Химическая и каталитическая газоочистка

Собственный отдел статистики «ПЗГО» фиксирует интерес Пользователей к такому понятию как каталитическая очистка газов.

Говоря о каталитических газофильтрах, следует уточнить, что сам термин, использующийся для описания их работы, не вполне соответствует ультимативному энциклопедическому определению.

Технически правильно было бы именовать каталитическими те устройства и наполнители, где место катализатора известно и точно определено.

На практике же каталитическими часто именуют любые, (особенно, твердосорбционные) фильтры, где имеет место химически обратимое взаимодействие очищаемой и очищающей сред.

Рассмотрим магниевый или угольный адсорбент с алюминиевым катализатором. Несмотря на то, что и уголь, и магний активно взаимодействуют со множеством соединений, в данном разрезе они являются т.н. носителями или подложкой для катализатора (оксида или иного соединения алюминия).

^{Типы твердых сорбентов: слева направо – бурый железняк, магниевая матрица, гранулы цеолита}

Путаницу в терминологию вносит и то, что нередко активные свойства проявляет как сам катализатор, так и его носитель. Так, в случае дехлорирования воздушного потока угольно-алюминиевым сорбентом, алюминий вступает с хлором в реакцию (2Al + 3Cl₂ → 2AlCl₃), а Carbo Activatus тандемно осуществляет задержание Cl₂ на физическом принципе молекулярного сита.

Вдобавок, уголь не меняет своих свойств после реакции и, строго говоря, он выступает в роли автокатализатора, поэтому, угольные, цеолитовые или схожие фильтры часто называют каталитическими даже в том случае, если фильтросубстрат не содержит никаких усиливающих добавок.

Термическая диссоциация

Иногда нейтрализацию газовых, паровых / аэрозольных компонентов потока проводят термически – нагревая среду в окислительной или бескислородной среде. Искомые соединения либо диссоциируют на менее вредные, либо связываются с другими составляющими среды, образуя новые соединения.

^{Горение сероводорода, видео с Youtube-канала "Школа 2.0 - познавательный канал"}

Впрочем, сжигание не всегда целесообразно. Так, термическое разложение ядовитого сероводорода в обычных атмосферных условиях приводит к образованию не менее ядовитого диоксида серы SO₂, который в обязательном порядке нуждается в обезвреживании.

• 2Н₂S + 3O₂ → 2SO₂ (диоксид серы) + 2H₂O – с избытком кислорода;
• 2H₂S + O₂ → 2S (элементарная сера) + 2H₂O – в условиях принудительного охлаждения или недостатка O₂.

Очистка дымовых, печных, топочных, доменных, пиролизных и коксовых газов

Основными поставщиками опасных выбросов являются теплоэнергетическая отрасль (ТЭЦ, ТЭС, котельные) и металлургия (пирометаллургия, сталеплавильная и чугунная промышленность).

^{Барботажный (пенный) дымозолоуловитель – быстрая презентация и обзор преимуществ аппарата}

Дымовые газы, генерируемые этими индустриальными сферами, являются продуктами распада органической материи (каменного угля, кокса, мазута, торфа) и в значительной степени сходны по составу. Выхлопы содержат такие соединения как оксиды серы, окислы азота, хлороводород, сероводород, альдегиды, кетоны и некоторые второстепенные опасные компоненты.

Наиболее эффективными дымоочистителями являются мокрые скрубберы / абсорберы.

Скруббинг дымовых, топочных или пиролизных газов в мокрых пылегазоуловителях позволяет одновременно обеззараживать вышеперечисленные компоненты потока и осуществлять высокорезультативное улавливание золы, сажи, пепла и другой механики. Вдобавок, влажные (водные или абсорбентные) фильтры «по умолчанию» охлаждают горячие газопотоки, что как упрощает их последующую обработку, так допускает безопасное отведение в атмосферу или промышленную зону.

^{Процесс запуска горизонтального скруббера для обезвреживания пиролизных газов}

Преимущества газоочистных установок «ПЗГО»

Все агрегаты, установки (и многоступенчатые комплексы), изготавливаемые на наших современных производственных линиях персоналом высшей квалификации, отличаются следующим набором преимуществ:

• Степень очистки газов – до 99% при объемах обработки от нескольких десятков кубометров до сотен тысяч м³ / час;
• Широкий выбор твердых и жидких сорбентов для сухих и мокрых аппаратов позволяет точно настроить оборудование для физического захвата или хемосорбции необходимых пылегазовых включений;
• Возможность эффективного процессинга сред высокой температурной (до + 900 градусов Цельсия), химической и абразивной агрессивности;
• Полная автоматизация систем на базе современных контроллеров и чувствительных датчиков;
• Низкое сопротивление установок – практически отсутствующее влияние на давление в магистралях Заказчика;
• Богатая комплектность поставки, включающая полный перечень вспомогательного оборудования: газоходы, вентиляторы, холодильники / теплообменники, насосы, клапана, буферные емкости, обслуживающие конструкции, электрокабельную продукцию, документацию;
• Безотказность, компактность, универсальность, долговечность и высокая ценовая доступность даже для предприятий средней и малой руки.

Заказ, проектирование, изготовление, доставка и монтаж оборудования

По впопросам индивидуальной разработки, конструирования и приобретения установок очистки газа сухого или мокрого принципа действия, пожалуйста, не стесняйтесь контактировать с нами любым удобным способом или заполняйте Опросник Заказчика.

Быстро произведем и оперативно доставим оборудование до любого региона России, СНГ, Европы и Азии. По требованию проведем профессиональный монтаж аппаратов или комплексов. Обучим персонал. Гарантия производителя.

ООО «ПЗГО» – дышите легко!