Скруббер

Эта статья об устройстве контроля загрязнения. Чтобы узнать о других значениях, см. Скруббер (значения) .

Скрубберные системы (например, химические скрубберы, газовые скрубберы) представляют собой разнообразную группу устройств контроля загрязнения воздуха , которые можно использовать для удаления некоторых твердых частиц и/или газов из потоков промышленных выхлопов. Первое применение скруббера углекислого газа было на подводной лодке « Иктинео I» в 1859 году; роль, для которой они продолжают использоваться сегодня. Традиционно термин «скруббер» относится к устройствам контроля загрязнения, в которых используется жидкость для вымывания нежелательных загрязняющих веществ из потока газа. В последнее время этот термин также стал использоваться для описания систем, которые впрыскивают сухой реагент или суспензию в поток грязных выхлопных газов для «вымывания» кислых газов . Скрубберы являются одним из основных устройств, контролирующих выбросы газов, особенно кислых газов. Скрубберы также могут использоваться для рекуперации тепла горячих газов путем конденсации дымовых газов . Они также используются для высоких расходов в солнечных, фотоэлектрических или светодиодных процессах.

Существует несколько методов удаления токсичных или коррозийных соединений из выхлопных газов и их нейтрализации.

Горение

Сгорание иногда является причиной вредных выхлопов, но во многих случаях сжигание также можно использовать для очистки выхлопных газов, если температура достаточно высока и имеется достаточно кислорода.

Влажная чистка

Выхлопные газы сгорания могут содержать вещества, которые считаются вредными для окружающей среды, и скруббер может удалить или нейтрализовать их. используется Мокрый скруббер для очистки воздуха , топливного газа или других газов от различных загрязняющих веществ и частиц пыли . Мокрая очистка осуществляется за счет контакта целевых соединений или твердых частиц с очищающим раствором. Вода является наиболее распространенным растворителем, используемым для удаления неорганических загрязнений, особенно пыли, но также можно использовать растворы реагентов, специально нацеленных на определенные соединения.

Технологические выхлопные газы также могут содержать водорастворимые токсичные и/или коррозийные газы, такие как соляная кислота (HCl) или аммиак (NH ₃ ). Их можно очень хорошо удалить влажной скребком.

Эффективность удаления загрязняющих веществ повышается за счет увеличения времени пребывания в скруббере или за счет увеличения площади поверхности раствора скруббера за счет использования распылительной насадки , насадочных башен или аспиратора . Мокрые скрубберы могут увеличить долю воды в газе, что приведет к появлению видимого шлейфа в дымовой трубе, если газ направляется в дымовую трубу.

Мокрые скрубберы также могут использоваться для рекуперации тепла горячих газов путем конденсации дымовых газов . В этом режиме, называемом конденсационным скруббером, вода из дренажа скруббера циркулирует через охладитель к форсункам в верхней части скруббера. Горячий газ поступает в скруббер снизу. Если температура газа выше точки росы воды , его первоначально охлаждают за счет испарения капель воды. Дальнейшее охлаждение приводит водяных паров к конденсации , увеличивая количество циркулирующей воды.

При конденсации воды выделяется значительное количество низкотемпературного тепла из-за высокого значения удельной скрытой теплоты испарения воды (более 2 гигаджоулей (560 кВтч) на тонну воды). ), который может быть использован охладителем, например, для целей централизованного теплоснабжения .

Излишек конденсата необходимо постоянно удалять из оборотной воды.

Сухая чистка

Система сухой или полусухой очистки, в отличие от мокрого скруббера , не насыщает поток дымовых газов, который обрабатывается влагой. В некоторых случаях влага не добавляется, а в других добавляется только то количество влаги, которое может испариться с дымовым газом без конденсации. Таким образом, сухие скрубберы обычно не предъявляют требований к дымовому шлейфу или очистке/утилизации сточных вод . Системы сухой очистки используются для удаления кислых газов (таких как SO ₂ и HCl ), главным образом, из горения источников .

Существует несколько конструкций систем очистки сухого типа. Однако все они состоят из двух основных секций или устройств: устройства для введения кислый газ, материала, сорбирующего в газовый поток и устройства контроля твердых частиц для удаления продуктов реакции, избытка сорбирующего материала, а также любых твердых частиц, уже находящихся в дымовом газе .

Системы сухой очистки можно разделить на инжекторы сухих сорбентов (DSI) или на распылительные сушильные поглотители (SDA) . Абсорберы распылительной сушилки также называются полусухими скрубберами или распылительными сушилками.

Системы сухой очистки часто используются для удаления неприятных запахов и агрессивных газов при работе очистных сооружений . Используемая среда обычно представляет собой активированное соединение оксида алюминия, пропитанное материалами для работы с определенными газами, такими как сероводород . Используемые среды можно смешивать друг с другом, чтобы обеспечить широкий диапазон удаления других пахучих соединений, таких как метилмеркаптаны , альдегиды , летучие органические соединения , диметилсульфид и диметилдисульфид .

Впрыск сухого сорбента включает добавление щелочного материала (обычно гашеной извести , кальцинированной соды или бикарбоната натрия ) в газовый поток для реакции с кислыми газами . Сорбент можно впрыскивать непосредственно в несколько различных мест: в процесс горения, в дымоход (перед устройством контроля твердых частиц) или в открытую реакционную камеру (если таковая имеется). Кислые газы реагируют со щелочными сорбентами с образованием твердых солей , которые удаляются в устройстве контроля твердых частиц. Эти простые системы могут обеспечить лишь ограниченную эффективность удаления кислых газов (SO ₂ и HCl). дымовых газов Более высокая эффективность сбора может быть достигнута за счет увеличения влажности (т.е. охлаждения с помощью водяного распыления). Эти устройства использовались на печах для сжигания медицинских отходов и нескольких установках для сжигания бытовых отходов .

В абсорбентах распылительной сушилки дымовые газы вводятся в абсорбирующую башню (осушилку), где газы контактируют с мелко распыленной щелочной суспензией . Кислые газы поглощаются суспензионной смесью и реагируют с образованием твердых солей , которые удаляются устройством контроля твердых частиц. Тепло дымовых газов используется для испарения всех капель воды, в результате чего ненасыщенный дымовой газ выходит из башни абсорбера . Распылительные сушилки способны достигать высокой (80+%) эффективности удаления кислых газов. Эти устройства использовались в промышленных и коммунальных котлах , а также бытовых отходов в установках для сжигания .

Адсорбировать

Многие химические вещества можно удалить из выхлопных газов также с помощью адсорбента. Дымовой газ проходит через картридж, заполненный одним или несколькими адсорбирующими материалами и адаптированный к химическим свойствам удаляемых компонентов. Этот тип скруббера иногда также называют сухим скруббером. Материал адсорбера необходимо заменять после насыщения его поверхности. Примечание: адсорбция – поверхностное явление, поглощение охватывает весь материал. Пример: Активированный уголь — адсорбент, используемый для адсорбции пахучих соединений.

Удаление ртути

Ртуть — высокотоксичный элемент, обычно встречающийся в угле и бытовых отходах. Мокрые скрубберы эффективны только для удаления растворимых форм ртути, таких как окисленная ртуть, Hg ²⁺ . Пары ртути в элементарной форме, Hg ⁰ , нерастворим в суспензии скруббера и не удаляется. Поэтому дополнительный процесс Hg ⁰ для полного улавливания ртути требуется конверсия. Обычно для этой цели в дымовые газы добавляют галогены. Тип сжигаемого угля, а также наличие установки селективного каталитического восстановления влияют на соотношение элементарной и окисленной ртути в дымовых газах и, следовательно, на степень удаления ртути.

В июле 2015 года одно исследование показало, что некоторые ртутные скрубберы, установленные на угольных электростанциях, ПАУ (полициклических ароматических углеводородов). также непреднамеренно улавливают выбросы

Отходы скруббера

Скруббер при установке на судно TIMBUS ( ИМО : 9198680) номер

Одним из побочных эффектов очистки является то, что в результате этого процесса нежелательные вещества из выхлопных газов перемещаются только в жидкий раствор, твердую пасту или порошок. Его необходимо безопасно утилизировать, если его невозможно использовать повторно.

Например, удаление ртути приводит к образованию отходов, которые либо нуждаются в дальнейшей переработке для извлечения необработанной ртути, либо должны быть захоронены на специальной свалке опасных отходов , которая предотвращает просачивание ртути в окружающую среду. С этим есть проблемы, поскольку они чрезвычайно опасны для окружающей среды, и многие заводы не могут их перерабатывать или вывозить на свалку.

В качестве примера повторного использования можно привести скрубберы на основе известняка на угольных электростанциях, которые могут производить синтетический гипс достаточного качества, который можно использовать для производства гипсокартона и других промышленных товаров.

Распространение бактерий

Плохо обслуживаемые скрубберы могут способствовать распространению болезнетворных бактерий. Проблема возникает из-за неправильной очистки. Например, причиной вспышки болезни легионеров в Норвегии в 2005 году стало всего несколько заражённых скрубберов. Вспышка привела к гибели 10 человек и более 50 случаев заражения.

Скрубберы на кораблях

Скрубберы впервые использовались на борту судов для производства инертного газа для операций на нефтяных танкерах .

Позже, готовясь к глобальному ограничению содержания серы в 0,5% в 2020 году, Международная морская организация (ИМО) приняла рекомендации по одобрению, установке и использованию скрубберов выхлопных газов (систем очистки выхлопных газов) на борту судов для обеспечения соблюдения правил по сере. к Приложения VI МАРПОЛ . Государства флага должны одобрить такие системы, а государства порта могут (в рамках контроля со стороны государства порта ) обеспечить правильное функционирование таких систем. Если скрубберная система не работает должным образом (и процедуры ИМО в отношении таких неисправностей не соблюдаются), государства порта могут наложить на судно санкции. Конвенция ООН по морскому праву также наделяет портовые государства правом регулировать (и даже запрещать) использование скрубберов открытого типа в портах и ​​во внутренних водах.

См. также

• Обессеривание дымовых газов
• Конденсация дымовых газов
• Меркурий (стихия)
• Цикл Меркурия
• Десульфурация нефти
• Электрофильтр
• BS4994 Оборудование химического завода из стеклопластика
• Каталитический нейтрализатор
• Мокрый скруббер
  • Скруббер с перегородкой
  • Эжекторный скруббер Вентури
  • Соотношение жидкость-газ
  • Скруббер с механическим приводом
  • Распылительная башня
  • Распылительная насадка
  • Зачистка (химия)
  • Скруббер Вентури

Дальнейшее чтение

• Аткинсон, Криспен (февраль 2016 г.), «Сокращение выбросов с судов», Ежемесячно отгрузки : 28–31.
• Йеспер Ярл Фано (2019). Обеспечение соблюдения международного морского законодательства по загрязнению воздуха посредством ЮНКЛОС . Харт Паблишинг.