02.12.2014
Каталитическая очистка газовых выбросов
Чаще всего выбросы промышленных предприятий в атмосферу вредных веществ содержат оксиды азота (NO, NO2), монооксид углерода (СО), разнообразные органические вещества (такие, как продукты неполного сгорания топлива; стирол, фенол, другие производные бензола, альдегиды, кетоны; растворители – спирты, эфиры, ароматические соединения).
Наибольшее количество загрязнений поступает в атмосферу от автотранспорта и предприятий органического синтеза (производителей каучука, резинотехнических изделий, обуви), кабельной промышленности, переработчиков и изготовителей пластмасс и смол; предприятий, применяющих лаки, краски и органические растворители.
Немалый вклад в загрязнение атмосферы вносят и многочисленные сжигающие топливо малые котельные, стационарные дизельные установки.
Специфическим «загрязнителем» являются источники выделения газообразного водорода (Н2). В этом случае опасность исходит не от токсичности, а от возможности создания взрывоопасных
концентраций.
На сегодняшний день в процессах очистки газовых выбросов в мире все большее место занимают каталитические технологии.
Суть каталитического процесса очистки выбросов заключается в том, что на катализаторе происходит окислительное или восстановительное разложение токсичных примесей до безвредных веществ – воды, азота, двуокиси углерода.
Оксиды азота, наоборот, восстанавливаются до азота.
Непревзойденными по эффективности в процессах экологического катализа остаются катализаторы, содержащие в качестве активного вещества металлы платиновой
группы: платину, палладий, родий.
Несмотря на многочисленные научные исследования и регулярно появляющиеся сообщения о возможностях замены платиноидов в процессах каталитической очистки газов, эти металлы пока равноценно заменить не удалось и вряд ли в обозримом времени удастся.
Схема установки каталитической очистки газовых выбросов
Нередко встречаются газовые выбросы, содержащие одновременно и оксиды азота, и окисляемые токсичные соединения (СО, СН) — например, выхлопы стационарных дизельных установок.
Для этих случаев созданы более сложные каталитические системы, в состав которых входит не один, а несколько катализаторов, позволяющих одновременно вести
процессы окисления и восстановления.
Несмотря на относительно высокие первоначальные затраты, каталитический способ очистки имеет много преимуществ, в том числе и по сравнению с термическим дожиганием (способ, применяемый для органических примесей).
Во-первых, это экономичность в эксплуатации:
многолетняя устойчивость катализатора (зафиксирована работа катализатора очистки вентиляционных выбросов участка покрытия эмальпровода лаком в течении 28 лет),
возможность многократной регенерации катализатора за период пробега,
рабочая температура каталитического процесса существенно ниже температуры термического дожигания, как следствие — более мягкие условия эксплуатации оборудования и более длительный срок его службы,
драгметаллы по завершению пробега возвращаются в свежий катализатор.
Во-вторых, использование каталити ческих технологий позволяет проводить очистку газовых выбросов с низкой концентрацией вредных веществ (порядка 50 ppm).
Устойчивая работа катализаторов и надежность каталитических установок проверены многими годами эксплуатации.
Работает установка каталитической очистки следующим образом (см. схему)
Технологические газы, загрязненные оксидами азота, углерода, парами органических веществ и другими при помощи вентилятора направляются через теплообменник-рекуператор тепла (при необходимости через камеру сгорания) в реактор каталитической очистки.
Теплообменник и камера сгорания необходимы для подогрева загрязненного газа до температуры начала каталитической реакции. Реактор каталитической очистки представляет собой одно- или многополочный аппарат, на полки которого загружен катализатор. Последний может быть гранулированным или монолитным — в виде блоков с каналами.
Газ в реакторе очищается от токсичных примесей в результате протекания реакций каталитического окисления или восстановления.
После реактора, отдав тепло реакции в рекуператоре поступающему на очистку загрязненному потоку, газ сбрасывается в атмосферу.
Весь технологический процесс оснащается устройствами автоматизированного управления (контроля температуры потока, его скорости, температуры подогрева и т.д.).
Подобные системы очистки газовых выбросов эффективно работают на предприятиях России («Рудгормаш» г. Воронеж, «Уралкалий» г. Березники, «Северсталь» г. Череповец, Уфимском НПЗ, «Пластик» г. Сызрань) и стран СНГ.