Термохімічне знешкодження газових домішок

Очищення промислових газоподібних викидів, що містять токсичні речовини, у наш час є неодмінною вимогою на усіх виробництвах. Приблизний склад продуктів, що знаходяться у газоподібних промислових викидах, наведено у табл.

Крім механічних, фізико-хімічних і хімічних методів очищення газів широко застосовують термічні методи. Методи спалювання шкідливих домішок, здатних окиснюватися, знаходять все більше застосування для очищення дренажних і вентиляційних викидів. Ці методи вигідно відрізняються від інших (наприклад, мокрого очищення у скруберах) більш високим ступенем очищення, відсутністю корозійних середовищ і стічних вод. Домішки спалюють у камерних топках з використанням газоподібного або рідкого палива. Іноді на практиці є можливим окиснення органічних речовини, що знаходяться у газових викидах, на поверхні каталізатора, що дає можливість знизити температуру процесу.

Таблиця 2.1 - Склад газів за галузями промисловості

Значне поширення для знищення токсичних речовин у відхідних газах отримали установки факельного спалювання.

Хімічні реакції між складовими газових викидів, які у звичайних умовах практично непомітні, значно прискорюються з підвищенням температури. Система, що містить токсичні речовини, може бути знешкоджена за допомогою термооброблення, якщо реакції, які відбуваються у ній, призведуть до утворення менш токсичних компонентів. За типом реакцій методи термознешкодження можна розділити на відновлювальні та окиснювальні.

Термовідновлювальні методи специфічні і розробляються індивідуально для кожного конкретного забруднювача. З них до теперішнього часу у техніці газоочищення знайшли застосування способи термохімічного (з використанням аміаку) і термокаталітичного відновлення (NO... до N₂, SO₂ до S₂ та ін.).

З усіх термоокиснювальних процесів для термознешкодження придатні виключно реакції з киснем, оскільки за участю інших окиснювачів неможливо отримати нешкідливі продукти окиснення. Тому надалі під терміном «окиснення» мається на увазі процес у якому окиснювачем слугує кисень.

Термоокиснення газоподібних забруднювачів може відбуватися у газовій фазі (в об’ємі) або на межі розділу фаз (на поверхні). Газофазовий процес здійснюють безпосередньо вогневою обробкою (спалюванням у полум'ї) газових викидів при температурах, що перевищують температуру займання горючих компонентів викидів. Для організації процесу окиснення на межі розділу фаз використовують каталізатори - конденсовані речовини, здатні за рахунок активності поверхневих часток прискорювати процес окиснення того чи іншого забруднювача при температурах нижче температури займання.

Ступінь нейтралізації знешкоджених газових викидів визначають наступним чином

Забруднювачі, що містять, крім Н, С і О, сірку S, фосфор Р, галогени, метали та ін., не можна піддавати термоокиснювальному обробленню, так як продукти згоряння будуть містити високотоксичні сполуки. У реальних умовах навіть при спалюванні органічних сполук не вдається забезпечити абсолютно повне окиснення вихідних компонентів до практично нешкідливих вуглекислого газу СО₂ і пари води Н₂О. У димових газах завжди присутні оксид вуглецю СО та інші продукти хімічного недопалу (неповного окиснення). Крім того, при підвищених температурах помітно прискорюється реакція окиснення азоту, який надходить у зону горіння з паливом і повітрям. Деякі оксиди азоту чинять шкідливий вплив на організм людини і навколишнє середовище.

2.2.4