Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Московский государственный университет
Экономический факультет
Курсовая работа
по курсу «Экономика природопользования»
На тему: «Классификация методов очистки газового потока от сероводорода»
Введение
1. Загрязняющее вещество
2. Классификация методов очистки сероводорода
3. Преимущества и недостатки методов очистки
4. Расчет показателей оценки абсорбционных методов очистки газового потока
Заключение
Список используемой литературы
Одной из важнейших проблем в природоохранной деятельности является защита атмосферы от загрязнений, которые в значительных масштабах выбрасываются промышленностью, энергетическими производствами и транспортом. Из всех составных частей биосферы для нормальной жизнедеятельности человека, прежде всего, нужен воздух. Без еды человек может прожить до пяти дней, без воздуха не более пяти минут. Жизнь начинается с дыхания и заканчивается с его прекращением. Газовая оболочка Земли в основном состоит из кислорода и азота. В небольшом количестве в ней содержатся углекислый газ, а также инертные газы – озон, гелий, ксенон и др. Человек может отказаться от приема недоброкачественной пищи, не пить загрязненную воду, но не дышать он не может. В процессе своей жизнедеятельности человек, так или иначе, вмешивается в природу и изменяет ее. Таким образом, сохранение природы в первозданном виде там, где живет человек, практически невозможно.
Цель данной курсовой работы есть анализ преимуществ и недостатков классифицированных методов очистки выбросов в атмосферу загрязняющих веществ, а также расчет показателей оценки методов очистки для сероводорода.
В ходе работы будут рассмотрены методы очистки вещества (в данном случае сероводород), загрязняющего атмосферу, а также будет сделан детальный обзор одного метода очистки газового потока, на основе которого будут рассчитаны коэффициенты очистки, экономичность и эффективность очистки, по данным которых будут построены графики зависимости показателей оценки.
Загрязнение воздуха – результат выбросов загрязняющих веществ из различных источников. Причинно-следственные связи этого явления нужно искать в природе земной атмосферы. Так, загрязнения переносятся по воздуху от источников появления к местам их разрушающего воздействия; в атмосфере они могут претерпевать изменения, включая химические превращения одних загрязнений в другие, еще более опасные вещества.
Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом превращения первичных загрязнителей. Одним из основных первичных загрязнителей является сероводород.
Сероводород поступает в атмосферу раздельно или вместе с другими соединениями серы. Основными источниками выброса сероводорода являются предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара, коксохимические и нефтеперерабатывающие предприятия, а также нефтепромыслы.
Сероводород содержится как примесь в топливе. Топочные газы, содержащие сероводород, очень коррозионноактивны.
Для очистки газов от сероводорода применяются различные хемосорбционные методы.
1) Вакуум-карбонатные методы. В этих методах сероводород поглощается из газов водным раствором карбоната натрия или калия. Затем раствор регенерируют нагреванием под вакуумом, охлаждают и снова возвращают на абсорбцию.
Если производится регенерация раствора без рекуперации сероводорода, то раствор нагревают в регенераторе и из него воздухом обдувают сероводород.
2) Абсорбционные методы:
А) Фосфатный процесс. Для абсорбции сероводорода фосфатным методом применяют растворы, содержащие 40 – 50% фосфата калия.
Из раствора сероводород удаляют кипячением.
Б) Мышьяково-щелочные методы. В зависимости от абсорбента эти методы разделяются на мышьяково-содовый и мышьяково-аммиачный.
Очищаемый газ поступает в абсорбер, где происходит его очистка от сероводорода. Далее насыщенный сероводородом раствор перекачивают через теплообменник, где он нагревается до 40°С и затем поступает на регенерацию. В регенератор подают сжатый воздух, который барботирует через раствор. После окисления кислородом воздуха и отделения серы, которая всплывает вместе с пузырьками воздуха в сепараторе, раствор возвращают на абсорбцию. Серу отделяют на вакуум-фильтре.
На интенсивность абсорбции влияет концентрация мышьяка в поглотителе и рН раствора.
Технологические схемы и аппаратура мышьяково-содового и мышьяково-аммиачного способов идентичны.
В) Процесс «Stгеtfогd». В этом процессе сероводород абсорбируют щелочным раствором (рН = 8,5–9,5), содержащим кроме карбоната натрия эквимолекулярное количество ванадата натрия-аммония и антрахинон – 2,6–2,7 – дисульфоната (АДА). Кроме того, к раствору добавляют натрий-калиевую соль винной кислоты, чтобы ванадат не выпадал в осадок.
Достоинством процесса является возможность исключить очень токсичные арсениты.
4) Хемосорбционные методы:
А) Железо-содовый метод. В этом процессе для поглощения используют взвесь гидроксидов двух- и трехвалентного железа. Суспензию приготавливают смешением 10%-го раствора Nа2СО3 с 18%-м раствором железного купороса.
Метод позволяет достичь степени очистки более 80%.
Б) Щелочно-гидрохиноновый метод. Сущность метода заключается в поглощении сероводорода щелочными растворами гидрохинона. При регенерации растворов выделяются элементная сера и тиосульфат натрия. Гидрохинон является катализатором. Чем выше концентрация хинона в растворе, тем активнее раствор. Метод состоит из следующих стадий: взаимодействие сероводорода с карбонатом натрия (содой); окисление гидросульфида натрия хиноном (окисленная форма гидрохинона); регенерация соды; регенерация хинона.
Метод позволяет очищать газ от начального содержания сероводорода.
5) Адсорбционные методы очистки. Наиболее глубокую очистку газов от H2S обеспечивают адсорбционные методы с использованием гидроксида железа, активного угля, цеолитов и других поглотителей.
Процесс очистки газов от H2S гидроксидом железа, используется давно. При прохождении газа через слой гидроксида железа H2S поглощается. Одновременно образуется некоторое количество FeS. Присутствующий в очищаемом газе кислород окисляет сульфидную серу с образованием гидроксида железа.
Очистку проводят при «близком к атмосферному» давлении и температуре 28–30°С.
Рекуперацию серы из отработанного поглотителя обычно проводят путем его обжига, направляя образующиеся в этом процессе газы в сернокислотное производство.
Эффективным поглотителем H2S является активный уголь. Высокая экзотермичность процессов окисления H2S при значительных концентрациях его в очищаемых газах обусловливает интенсивный разогрев слоя поглотителя и связанный с этим риск возгорания активного угля. В этой связи использование активного угля для очистки газов от H2S обычно ограничивают.
Абсорбционные и хемосорбционные методы широко применяют для очистки газов от сероводорода.
Сущность метода заключается в поглощении удаляемых компонентов жидкими поглотителями - абсорбентами и хемосорбентами, в качестве которых используют растворы минеральных и органических веществ, суспензии и органические жидкости. В процессе хемосорбционной очистки выделяемые из газов компоненты вступают в химические реакции с хемосорбентами, при этом образуются новые вещества, регенерирующиеся и возвращающиеся вновь на абсорбцию.
Хемосорбционные методы подразделяют по типу хемосорбента и по типу получаемого продукта.
Процесс абсорбции (хемосорбции) газов проводят в пленочных, насадочных (с неподвижной и подвижной насадкой), тарельчатых и других аппаратах, называемых абсорберами. При этом абсорберы должны иметь высокую пропускную способность по газу, высокую эффективность, низкое гидравлическое сопротивление, простоту конструкции и удобство эксплуатации, небольшую металлоемкость; кроме этого аппаратура не должна забиваться осадками и коррозировать.
Очистка газов от диоксида серы ведется преимущественно хемосорбционными методами на основе извести или известняка. Достоинства этих методов - доступность и дешевизна абсорбентов, простая технологическая схема процесса, низкие капитальные и эксплуатационные затраты, а недостатками методов являются - невысокая эффективность, недостаточная степень использования известняка, образование отходов в виде шлама или загрязненного гипса.
Адсорбционные методы - избирательное поглощение одного или нескольких компонентов из газовой фазы твердыми телами - адсорбентами.
При адсорбционных методах газы поглощаются твердыми пористыми веществами. Поглощаемые молекулы газа удерживаются на поверхности твердых тел за счет физической адсорбции (силы Ван-дер-Ваальса) либо химическими силами.
Адсорбция рекомендуется для очистки газов с невысокой концентрацией вредных компонентов. Адсорбированные вещества удаляются из адсорбентов десорбцией инертным газом или паром. В некоторых случаях проводят термическую регенерацию. Достоинствами этого процесса являются высокая степень очистки, газы не охлаждаются, и отсутствуют жидкости.
Адсорбционную очистку газов проводят в аппаратах адсорберах с неподвижным, движущимся и псевдосжиженным слоем сорбента в установках периодического и непрерывного действия. Наиболее часто этот метод применяют при регенерации органических растворителей.