🗊Презентация Рациональное использование воздуха (газоочистка)

Рациональное использование воздуха (газоочистка)

Ниже представлен вклад (%) в загрязнение атмосферного воздуха основных отраслей промышленности:

Источники образования загрязняющих веществ и источники загрязнения воздушной среды. Источники выброса 1.К источникам образования загрязняющих веществ относится любое технологическое оборудование, порождающее вредные компоненты, которые потенциально способны переместиться в атмосферу.

источники загрязнения атмосферы По происхождению: технологические - состоят из хвостовых газов после улавливания на установках, продувание аппаратуры и воздушных вытяжек; вентиляционные выбросы - местные выбросы от оборудования.

источники загрязнения атмосферы по месту расположения: не заниженные, или высокие, которые находятся в зоне воздушного недеформированного потока; заниженные, или низкие - расположенные на высоте в 2.5 раза ниже высоты строения; надземные, размещенные близко к земной поверхности; по геометрической форме: точечные, линейные; по режиму работы: беспрерывные, периодического действия.

Источники выбросов примесей Организованные Выброс поступает в атмосферу в виде компактного направленного потока через специально сооруженные вентиляционные системы или их элементы. Неорганизованные. Выброс поступает в атмосферу в виде ненаправленных потоков в результате нарушения герметичности зданий, сооружений, установок, а также отсутствия вентиляционных систем. Распределенные. Выбросы в основном связаные с автотранспортом и авиацией. Значительной мерой загрязняют атмосферу самолеты. Так, выбросы четырех моторного реактивного самолета на взлете с полной нагрузкой эквивалента выброса 6850 автомобилей марки "Фольксваген".

Аэрозоли в атмосфере Аэрозолями называют дисперсные системы, содержащие твердые или жидкие частицы, суспендированные в газовой фазе. Твердая фаза представляет собой продукты конверсии примесей, либо частицы золы и минеральной пыли. Жидкая фаза состоит из воды, продуктов превращения примесей и растворимых компонентов.

Аэрозоли в атмосфере Аэрозоли в атмосфере Твердая фаза представляет собой продукты конверсии примесей, либо частицы золы и минеральной пыли. Жидкая фаза состоит из воды, продуктов превращения примесей и растворимых компонентов. Превращения примесей сопровождаются постоянным взаимодействием между газовой, жидкой и твердой фазами, присутствующими в тропосфере. Химические реакции, протекающие в этих сложных системах, часто называют гетерогенными химическими реакциями.

Критерии устойчивости аэрозольных частиц Критерии устойчивости аэрозольных частиц Для существования устойчивого аэрозоля (аэродисперсной системы) необходимы следующие условия: 1) скорость седиментации частиц мала; 2) силами инерции при перемещении частиц можно пренебречь (отношение сил инерции к силам вязкости мало); 3) броуновское движение частиц весьма эффективно; 4) система характеризуется высокой удельной поверхностью.

W = 2*r2 *ρ*g/9μ

Поступление частиц из различных источников в атмосферу (млн. т. в год)

Сколько аэрозольных частиц присутствует в каждом кубическом сантиметре воздуха при концентрации, равной ПДКр.з. = 6 мг. куб. м. Плотность частицы принять равной 1 г/см3 Диаметр частиц 1 мкм.

Аэрозоли в атмосфере По типу происхождения и по размерам аэрозоли обычно подразделяют на две большие группы: микро- и макрочастицы. Микрочастицы радиуса меньше 0,5 -1,0 мкм образуются в процессах коагуляции и конденсации. Макрочастицы возникают в основном при дезинтеграции поверхности Земли.

Крупные частицы — больше чем 100 микрон. Быстро падают из воздуха (оседают на пол и горизонтальные поверхности) включает волосы, снег, грязь от насекомых, комнатную пыль, скопление сажи, крупный песок Могут попасть в нос и рот в процессе дыхания. Эффективно задерживаются в дыхательных путях и бронхах, не проникая в легкие. Опасны в очень больших концентрациях, увеличивают нагрузку на дыхательные пути, могут вызывать рак, аллергические реакции. Задерживаются обычными фильтрами грубой очистки.

Средний размер частиц — в пределах до 10 микрон.  Относятся к PM10 по принятой классификации размеров частиц. Медленно падают из воздуха (оседают на пол и горизонтальные поверхности) Это - цветочная пыльца, большие бактерии, частицы золы в воздухе, угольную пыль, мелкий песок, и мелкая пыль Частицы, которые через дыхательные пути попадают в легкие, но не попадают в зону газообмена и не всасываются в кровь. Зашлаковывают легкие, могут вызывать рак, астму, аллергические реакции. Задерживаются фильтрами тонкой очистки.

Мелкие частицы — менее 1 микрона Относятся к PM1 по принятой классификации размеров частиц. Очень медленно падают из воздуха (оседают на пол и горизонтальные поверхности). В спокойной атмосфере процесс может занять от дней до годов для оседания. В возмущенной атмосфере они могут никогда не осесть. Включает вирусы, мелкие бактерии, металлургическую копоть, сажу, пары масла, табачный дым, копоть. Эти частицы проникают в зону легких, отвечающую за газообмен. Через альвеолы могут всасываться в кровь, вызывая зашлаковывание сердечно-сосудистой системы, аллергические реакции, интоксикацию адсорбированными на поверхности частиц химическими соединениями. Задерживаются фильтрами высокой эффективности.

Классификация частиц по размерам Ядра Айткена менее 0,1 мкм Большие частицы от 0,1 до 1 мкм Гигантские частицы более 1 мкм

Концентрация аэрозолей (см-3) Антарктида 100 -1000 Природные территории 1000 – 10000 Городской воздух 10000000 ---------------------------------------------------------- Ядра Айткена Большие Гигантские N (см-3) 105 100 1 N (мкг/м3) 40 20 20

Зависимость эффективности улавливания от фракционного состава твёрдых частиц и аэрозолей в газовом потоке для различных типов оборудования

Очистка от газообразных примесей Абсорбционные методы.  Основаны на поглощении  газов водными растворами, суспезиями или органическими жидкостями.

Очистка от газообразных примесей Адсорбционные методы. Основаны на поглощении гозовых примесей твердыми сорбентами

Схема трансформации соединений серы в тропосфере

Антропогенные источники серы В природе нет ископаемого топлива, которое состояло бы из одних углеводородов. Всегда имеется примесь других элементов, и один из них — сера. Даже природный газ содержит по крайней мере следы серы. В сырой нефти, в зависимости от месторождения, содержится от 0,1 до 5,5 процента серы; уголь содержит от 0,2 до 7 про­центов серы. Сжигание топлива дает 80—90 % всего антропогенного сернистого газа, причем больше всего (70 про­центов и более) дает сжигание угля. 10—20 процентов приходятся на выплавку цветных металлов и производство серной кислоты.

Антропогенные источники серы Сырьем для получения меди, свинца и цинка служат главным образом руды, содержащие большое количество серы (до 45 процентов). Эти руды и другие богатые серой минералы служат сырьем для получения серной кислоты.

Оценка масштабов антропогенных поступлений соединений серы и азота в атмосферу Оцените мольное отношение и общую массу диоксида серы и оксидов азота, поступающих в атмосферу в течение суток с выбросами тепловой электростанции, работающей на угле. Содержание серы в угле равно 1,5%. В сутки на станции сжигается 10 тыс. т угля. Концентрация оксидов азота в газовых выбросах составляет 150 млн-1. Для сжигания угля используется стехиометрически необходимое количество воздуха. При оценке принять, что уголь состоит из углерода и содержит в качестве примеси только серу.

Решение Появление диоксида серы в выбросах отходящих газов при сжигании топлива связано с процессом окисления соединений серы, присутствующих в исходном топливе. В рассматриваемом случае процесс можно представить уравнением: S + O2 = SO2

m (S) = 10000 * 0,015 = 150 (т/сутки)

Ответ: с отходящими газами тепловой станции в сутки в атмосферу поступает 300 т диоксида серы и 5,1 т оксида азота, мольное соотношение диоксида серы и оксида азота примерно равно 28

Концентрация диоксида серы в отходящих газах составит: α = vSO2 / Vобщ. = 4,69*106 / 11,34 *108 α = 4,13 *10-3 Или 413 млн-1 Или 1180 мг/куб. м.

Превышение ПДК а.в. составит

Очистка топочных газов от диоксида серы Известняковый (известковый) метод Основан на поглощении SO2 суспензией СаСО3 или Са(ОН)2 с образованием CaSO3*0,5H2O и CaSO4*2H2O, В варианте с осуществлением процесса по типу распылит. сушки при т-ре газа более 150°С влага суспензии испаряется, и сухой продукт р-ции улавливается в рукавном фильтре или электрофильтре.

Очистка топочных газов от диоксида серы

Схема трансформации соединений азота в тропосфере

Процессы окисления азота воздуха Константа равновесия реакции образования оксида азота из азота и кислорода при 800 К равна 3 *10-11. Какого равновесного значения может достигнуть концентрация оксида азота в смеси, если исходная смесь –воздух?

Процесс образования молекул оксида азота из азота и кислорода воздуха может быть представлен следующим уравнением: N2 + O2 = 2 NO Константу равновесия можно представить уравнением: Кр = Р(NO)2 / Р(N2) * Р(O2)

Представим равновесные значения компонентов смеси в виде таблицы

При расчете можно воспользоваться приближенными равновесными значениями парциальных давлений компонентов смеси

Методы минимизации образования NOx

Методы минимизации образования NOx

Методы очистки отходящих газов от NOx

Очистка отходящих газов от оксидов азота Адсорбционные методы В случае небольших объемов газов нашли применение адсорбционные методы. Хорошим сорбентом оксидов азота служит активированный уголь, но его применение затрудняется из-за легкой окисляемости, что может привести к сильному разогреву и даже к возгоранию угля (при значительных концентрациях оксидов азота). Силикагель по адсорбционным свойствам несколько уступает углю, но он более прочен и не окисляется кислородом, а окисление NO в NO2 в его присутствии протекает даже быстрее. Однако широкому распространению этих методов препятствует то, что одновременно сорбируются и другие примеси, в результате снижается адсорбционная емкость сорбентов и осложняются процесс десорбции и использование ценных компонентов.

Очистка отходящих газов от оксида углерода и углеводородов Основным методом очистки от углеводородов и оксида углерода в промышленности являются сжигание в пламени, а также термическое и каталитическое окисление. Наиболее известным примером сжигания является широко применяемое в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности сжигание в факеле, т.е. в открытой горелке, направленной вверх. К недостаткам процесса, помимо потерь углеводородов при горении следует отнести образование оксидов азота, а следовательно, вторичное загрязнение атмосферы.