Очистка газов от аммиака.
Аммиак — токсичный газ, исходное сырье в производстве азотной кислоты. ПДК аммиака в воздухе населенных пунктов 0,2 мг/м 3 . Промышленные газы могут содержать аммиак в широком интервале концентраций. Очистка газов от аммиака основана на его хорошей растворимости в воде и щелочных свойствах.
Амиак легко удаляется из загрязненных газов промывкой водой, иногда добавляют дополнительную ступень доочистки раствором серной или фосфорной кислоты:
Адсорбцию аммиака водой проводят в системе, состоящей из последовательно включенных насадочных и тарельчатых колонн при давлении 1,6 МПа и температуре 60 О С с получением товарного продукта – аммиачной воды.
Наиболее экологичным является метод каталитического разложения аммиака при повышенных температурах:
Образующийся при этом газ содержит такое количество водорода, что может сгорать с выделением большого количества теплоты.
Очистку газов от аммиака при небольшом содержании этого компонента в газовых смесях можно проводить, используя активированные угли или крупнопористые иониты. На активированных углях имеет место процесс адсорбции аммиака. На ионитах – процесс ионообменной адсорбции, в котором участвует гидроксид аммония, образующийся в присутствии влаги в очищаемом газе:
Катионит регенерируют, промывая водой или слабым раствором кислоты.
Рассеивание в атмосфере выбросов промышленных предприятий.
Контроль качества атмосферного воздуха в зоне влияния выбросов про
мышленных предприятий. ПДВ.
Способы выброса загрязненных промышленных газов в атмосферу. Рас
сеивание выбросов в атмосфере.
Санитарно-защитная зона предприятия. Формирование фитофильтра в
санитарно-защитной зоне.
Аэродисперсные системы, газы, пары, образующиеся в технологическом процессе предприятия в виде отходов, как правило, содержат компоненты, способные оказывать негативное воздействие на биоту и человека в определенных концентрациях. При существующих технологиях получения целевых продуктов и существующих способах очистки выбросов уменьшение концентраций опасных загрязнений в окружающей среде обеспечивают путем рассеивания загрязненных газов через высокие трубы на больших расстояниях от источников выброса. При этом предполагают, что достигается только такой уровень аэротехногенного загрязнения окружающей среды, при котором еще возможно естественное самоочищение всех природообразующих сфер (воды, воздуха, почвы). В качестве критерия качества атмосферного воздуха устанавливаются ПДК – максимальная концентрация примесей в атмосферном воздухе, отнесенная к определенному времени осреднения, которая при периодическом воздействии или на протяжении всей жизни человека не оказывает на него вредного влияния, включая отдаленные последствия.
Максимальная разовая ПДК устанавливается для кратковременного воздействия вредных веществ на человека (до 30 мин). ПДК среднесуточная устанавливается для предупреждения прямого или косвенного влияния на организм человека при неопределенно длительном воздействии вредного вещества.
Наибольшая концентрация каждого вредного вещества См (мг/м 3 ) в приземном слое атмосферы не должна превышать максимальной разовой предельно допустимой концентрации ПДКМР:
Если в состав выброса входят несколько вредных веществ, то должно выполняться неравенство:
С1 — Сn – концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе в одной и той же точке
ПДК — предельно допустимые концентрации загрязняющих веществ (МР).
Наибольшая концентрация каждого вредного вещества См не должна превышать 0,8 ПДК для атмосферного воздуха населенных пунктов, на территориях санитарных охранных зон курортов, в местах размещения крупных санаториев и домов отдыха, в зонах отдыха городов с населением более 200 тыс.чел.
В целях ограничения загрязнения атмосферного воздуха для предприятий устанавливается ПДВ (предельно допустимый выброс) — максимальный выброс загрязняющих веществ для конкретного источника, устанавливаемый из условия, что выбросы от данного источника и всей совокупности источников выбросов данной территории (города, др.населенного пункта) с учетом их рассеивания и превращения в атмосфере , а также перспектив развития региона, не создадут в приземном слое атмосферы концентраций загрязнений, превышающих нормативы ПДКМР. Если по каким-либо причинам на некотором этапе невозможно выполнить норматив ПДВ, то по согласованию с Комитетом по природным ресурсам и охране ОС может быть установлен ВДВ-временно согласованный выброс. Норматив ПДВ пересматривается не реже, чем раз в 5 лет.
Загрязнение окружающей среды при рассеивании выбросов предприятий через высокие трубы зависит от многих факторов: высоты трубы, скорости выбрасываемого газового потока, расстояния от источника выброса, наличия нескольких близко расположенных источников выбросов, метеорологических условий и др.
Высота выброса и скорость газового потока. С увеличением высоты трубы и скорости выбрасываемого газового потока эффективность рассеивания загрязнений увеличивается, т.е. рассевание выбросов происходит в большем объеме атмосферного воздуха, над большей площадью поверхности земли.
График зависимости С(загр)= f (расстояния от источника)
Зона переброса факела зона задымления зона постепенного
(наибольшего загрязнения) снижения уровня
Схема рассеивания и распределения концентраций вредных веществ в приземном
слое атмосферы под факелом высокого и мощного источника выбросов.
Выбросы рекомендуется делать на эффективной высоте НЭ.
Н – высота подъема струи
НТР – высота трубы от
НЭ = НТР + Н
Трубы строят как можно выше (180 – 250 м и более). Для повышения скорости истечения газов из устья трубы применяют факельный способ выброса, который предусматривает наличие на конце трубы специального устройства (конфузора с направляющими насадками). Эти устройства позволяют увеличить дальнобойность выходящей струи газа. Значение величины Н находят по формуле (5):
— начальная скорость газовоздушной смеси в устье трубы,
— разница температур газов и атмосферного воздуха,
— температура атмосферного воздуха, 0 С.
Если выбросы холодные, т.е. =0, то величину Н находят по формуле (6):
V – количество газо-воздушной смеси, выбрасываемой в атмосферу, м 3 /с.
Если предприятие находится вблизи жилых домов (на расстоянии не более 5-кратной высоты зданий ), то рекомендуемая эффективная высота выброса должна быть не менее 2,5h(здания):
Горизонтальное перемещение выбрасываемого газового потока определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное – характером изменения температуры наружного воздуха в вертикальном направлении вблизи трубы.
Скорость ветра. Ветер – турбулентное движение воздуха над поверхностью земли. Направление и скорость ветра не остаются постоянными, скорость ветра возрастает при увеличении перепада атмосферного давления. Наибольшее загрязнение атмосферы возможно при слабых ветрах 0-5 м/с при рассеивании выбросов на малых высотах в приземном слое атмосферы. При выбросах из высоких источников наименьшее рассеивание загрязнений имеет место при скоростях ветра 1-7 м/с ( в зависимости от скорости выхода струи газа из устья трубы).
Температурная стратификация. Способность поверхности земли поглощать или излучать тепло влияет на вертикальное распределение температуры в атмосфере. В обычных условиях при подъеме вверх на 1 км температура уменьшается на 6,5 0 : градиент температуры равен 6,5 0 /км. В реальных условиях могут наблюдаться отклонения от равномерного уменьшения температуры с высотой – температурная инверсия. Различают приземные и приподнятые инверсии. Приземные характеризуются появлением более теплого слоя воздуха непосредственно у поверхности земли, приподнятые – появлением более теплого слоя воздуха(инверсионного слоя) на некоторой высоте. В инверсионных условиях ухудшается рассеивание загрязнений, они концентрируются в приземном слое атмосферы. При выбросе загрязненного газового потока из высокого источника наибольшее загрязнение воздуха возможно при приподнятой инверсии, нижняя граница которой находится над источником выброса и наиболее опасной скорости ветра 1 – 7 м/с. Для низких источников выбросов наиболее неблагоприятным является сочетание приземной инверсии со слабым ветром.
Рельеф местности. Даже при наличии сравнительно небольших возвышенностей существенно изменяется микроклимат в отдельных районах и характер рассеивания загрязнений. Так в пониженных местах образуются застойные, плохо проветриваемые зоны с повышенной концентрацией загрязнений. Если на пути загрязненного потока находятся здания, то над зданием скорость воздушного потока увеличивается, сразу за зданием – снижается, постепенно увеличиваясь по мере удаления, и на некотором расстоянии от здания скорость потока воздуха принимает первоначальное значение. Аэродинамическая тень – плохо проветриваемая зона, образующаяся при обтекании здания потоком воздуха. В зависимости от типа зданий и характера застройки образуются различные зоны с замкнутой циркуляцией воздуха, что может оказывать существенное влияние на распределение загрязнений.
Источник
Очистка газа от аммиака
Аммиак (NH3) является одним из важнейших составляющих химической промышленности. Большая его часть идет на изготовление азотной кислоты, удобрений и красителей. Вместе с тем, примеси NH3 существенно снижают качество некоторых веществ, воздействуют на промышленное оборудование, поэтому очистка газов от аммиака играет ключевую роль в производстве.
Химический ликбез
Аммиак представляет собой бесцветный газ с резким раздражающим запахом. Он легко растворяется в воде благодаря высокой полярности молекул. Жидкий аммиак является универсальным растворителем как для органических, так и для большинства неорганических соединений. В твердом виде напоминает белые кристаллы кубовидной формы.
Токсичность аммиака обусловлена нейротропным и удушающим действием на организм человека. Пары NH3 раздражают слизистые и кожные покровы, вызывают обильное слезотечение, резь в глазах, кашель и зуд. В жидкой форме аммиак при соприкосновении с кожей вызывает химические ожоги, язвы и обморожения (поскольку при испарении газ поглощает тепло). Запах аммиака начинает ощущаться при концентрации 37 мг/м3, однако ПДК рабочей зоны в норме не должна превышать 20 мг/м3.
Зачем необходимо проводить очистку газа от аммиака?
Несмотря на то, что большая часть аммиака производится путем прямого взаимодействия азота и водорода, часть газа синтезируется в качестве побочного продукта. Так, при коксовании каменного угля вместе с коксовым газом выделяется и NH3, который требует дальнейшей очистки по следующим причинам:
- Примеси аммиака снижают качество коксового газа, затрудняя улавливание бензольных углеводородов.
- Содержащийся в коксовом газе NH3 вызывает коррозию газопровода и промышленного оборудования.
- Дополнительное поступление аммиака в химическую промышленность экономически выгодно.
Однако не только промышленные газы нуждаются в очистке – поступление аммиака в атмосферу путем выброса с азотнотуковых комбинатов, коксохимических заводов, предприятий по производству солей аммония и азотной кислоты с каждым годом ухудшает экологическую обстановку в промышленных городах. Поэтому контроль поступающего в воздух аммиака является обязательным для этих видов промышленности.
Способы очистки газов
Благодаря своим физико-химическим свойствам, аммиак легко удаляется из посторонних газов с помощью промывки водой. Для этих целей на промышленных предприятиях установлены специальные очистные конструкции (скрубберы), предназначенные для промывания газов жидкостями с целью очистки и извлечения нужных компонентов. Поступая в скруббер, аммиак взаимодействует с молекулами воды с получением гидрата аммония:
Однако наибольшей популярностью в промышленности пользуется метод очистки от аммиака путем поглощения серной кислотой. Процесс, проходящий в сатураторе (аппарате барботажного типа) отражает следующая химическая реакция:
С точки зрения экологической безопасности, оптимальным методом является каталитическая очистка от аммиака. При воздействии высоких температур молекула NH3 претерпевает следующие изменения:
При этом образующийся в больших количествах водород может сгорать с выделением тепла.
Для чего необходим аммиак?
Поскольку аммиак является основой многих отраслей химической промышленности, его суммарное мировое производство в год достигает 150 миллионов тонн. В большей степени он используется для следующих процессов:
- производство азотных удобрений — мочевины, сульфата и нитрата аммония;
- производство азотной кислоты;
- в качестве хладагента в холодильной технике;
- в медицинских целях;
- в качестве противоморозной добавки в сухих строительных растворах.
Исходя из этого, можно сделать очевидный вывод: несмотря на токсичность аммиака, заменить его не представляется возможным благодаря уникальным химическим свойствам данного соединения. Поэтому очистка газов от аммиака необходима не только для улучшения качества самих веществ, но и с экономической точки зрения.
Источник