Абсорбер для очистки газа — промышленный аппарат для очистки вредных выбросов

Абсорбер для очистки газа – эффективный аппарат для промышленной очистки воздуха и газов от вредных или нежелательных включений

Абсорбер для очистки воздуха и газов — эффективный аппарат газоочистки. Мощный технологический всплеск, закономерно подтолкнул исследователей и ученых к разработке целого пантеона новых газоочистных устройств. Особое место среди которых занял абсорбер – универсальный аппарат для эффективного улавливания нежелательных и опасных газовых.

Отличие Абсорберов от скрубберов

Оба типа установок относятся к мокрому типу оборудования для очистки газов и воздуха. На практике между ними, как правило, проводится некоторое разграничение.

Скруббер – он же газопромыватель – используется, в основном приложении, как комплексный, высокопроизводительный промышленный очиститель. Захват пыли ≥0.5 мкм + химически реактивные газы. В то время как основное назначение реагентного или водяного абсорбера – химическая или около химическая очистка газо и воздухопотоков. Хотя он также способен на улавливание ультра мелкодисперсной механической пыли.

В целом же, принципы действия агрегатов обоих видов настолько схожи, что нередко различие заключается только в наименовании.

Абсорбер для очистки газов или адсорбер

Правилен и первый, и второй вариант. Смотря, что имеется в виду. Оба понятия – «абсорбция» и «адсорбция» – представляют собой два из трех частных случаев  как сорбция (поглощение одного вещества другим). Третья «ипостась» сорбции – ионный обмен.

Этимологически оба слова восходят к старому латинскому корню sorbeo, что значит поглощать, захватывать, всасывать, вбирать.

Физико-химический принцип диффузионной сорбции

Если рассматривать физическую сорбцию на молекулярном уровне, то силами, ответственными за диффузию (проникновение одного вещества в другое), являются силы Ван-дер-Ваальса, названные в честь своего первооткрывателя – голландского физика Йоханнеса Дидерика Ван-дер-Ваальса.

Не погружаясь в мистические глубины квантовой физики, следует, все же, уточнить, что сорбционные взаимодействия обусловлены магнитным притяжением молекулярных диполей, которые, поляризуясь (ориентируясь) в трехмерной сетке пространственных координат, начинают взаимно притягиваться, пытаясь обеспечить электрическое уравновешивание поверхностных потенциалов.

Хемосорбция

Помимо взаимного физического (диффузионного) захвата, вещества могут взаимно контактировать с образованием на поверхности новых или разрывом имеющихся химических связей. В этом случае имеет место т.н. хемосорбция (химическая абсорбция).

Особенностью химической абсорбции является непременное изменение температуры межфазного слоя: обычно – нагрев (экзотермическая реакция), редко – охлаждение зоны взаимодействия.

В разрезе взглядов на производство систем очистки воздуха увеличение температуры внутри рабочего отсека аппарата может накладывать дополнительные требования к термостойкости конструкционных или защитных материалов.

Отходы / Шламы после мокрых абсорберов

Помимо прочего, хемосорбционные интеракции, результат которых в наши дни с достаточной точностью прогнозируется, могут быть использованы для получения жидких шламов / пульп с определенным химическим составом.

Так, например, очистка дымовых выбросов после сгорания органического топлива (SOx, NOx) с помощью углекислого кальция позволяет получить в бункере чистый синтетический гипс, в то время как безопасный азот, водяной пар и углекислый газ отводятся в воздушный бассейн (или на рециркуляцию).

Абсорбер для очистки газов. Сферы применения и назначение.

Газовые распылительные абсорберы используются как основные или вспомогательные ступени в процедурах промышленной очистки газов от таких соединений как оксиды серы, оксиды азота, формальдегид, бензолы, фенолы, кетоны (ацетон), эфиры, летучие ароматические углеводороды, спирты, щелочи и кислоты (в виде паров и аэрозолей).

Таблица: распределение и состав загрязняющих веществ в различных типах промышленности

Абсорбер для очистки газов. Комплектность поставки, масса, размеры и габариты.

Все аппараты имеют приблизительно одинаковую комплектность, которая может незначительно отличаться (в зависимости от конкретного исполнения).

Абсорбер для очистки газов состоит из следующих функциональных узлов:

• Собственно башня, колонна или горизонтальная рама с массообменной секцией;
• Бак для воды или реагента, входной и выходной патрубки, насос подачи абсорбента, трубная обвязка и запорная арматура;
• Комплект насадочных тел (кольца Рашига, кольца Паля или другие);
• Форсуночная секция и туманоуловитель;
• pH-метр, панель управления, силовые кабеля и электрическая оснастка;
• Приемник шлама (опционально может быть оборудован автоматическим очистителем);

Опционально система может быть оборудована станцией нейтрализации кислых или щелочных стоков. Аппарат может быть также оснащен квенчинг-камерой для предварительного охлаждения потоков экстремально высокой температуры.

Абсорбер (схема аппарата)

Устройство, типы и принципы работы абсорберов распылительного действия

Принцип работы абсорбер для очистки воздуха вертикального или горизонтального типа схож: основным функтором является жидкость в виде микро пленки (в насадочных и тарельчатых моделях) или микро тумана (в Вентури). Осаждение абсорбата происходит в межфазном слое (жидкость-газ) вследствие диффузионных или химических взаимодействий, описанных в предыдущих параграфах.

Полый распыливающий абсорбер Вентури

Исходя из того, что модели газоочистителей, в которых имплементирован принцип сужения / уменьшения диаметра рабочей зоны трубы, реализуют принцип промывки газов, такие аппараты технически правильнее называть скрубберами Вентури. Впрочем, иногда в технической литературе можно встретить это же устройство под именем турбулентный скоростной абсорбер для очистки воздуха.

Базовый принцип работы таких конструкций основан на использовании т.н. трубок или конусов Вентури. Джованни Вентури, базируясь на принципе Бернулли, открыл, что сужение просвета трубы, в которой движется воздушный или жидкостный поток, ведет к пропорциональному увеличению скорости струи в трубке Вентури.

Таким образом, в конфузора рабочей трубы газовая фаза может разгоняться до сотен метров в секунду. На стыке конфузора и диффузорной (расширяющейся) секции установлен форсуночный блок, распыляющий жидкостный реагент.

Скоростной турбулентный поток разбивает орошающую жидкость в микро туман, на поверхности микро капель которого происходит активное осаждение нежелательных и / или токсичных веществ газовой и механической природы.

Параллельно с этим идет драматическое снижение скорости газовой среды, и, как результат, конденсация микротумана (с уловленным сорбатом) в более крупные жидкостные шламовые конгломераты, отводящиеся в приемник для шлама.

Как и в других моделях мокрых газоочистных аппаратов, перед выходным патрубком Вентури установлен туманоуловитель, предотвращающий унос влаги.

Особенностями абсорберов Вентури является способность обрабатывать потоки, обильно загрязненные липкой / цементирующейся пылью, что делает эти устройства незаменимыми в сферах пищевой (масла, аэрозоли, сиропы, крахмал), строительной (цемент, каменная пыль, сыпучие смеси), обрабатывающей, перерабатывающей, нефтехимической, химической и металлургической промышленности.

Читайте подробнее о скрубберах Вентури на нашем сайте.

Насадочный абсорбер с неподвижным слоем

Если не указано иное, то обычно абсорбером именуется именно насадочная модель аппарата с т.н. неподвижным слоем. Важнейшие функциональные элементы насадочных моделей:

1. Неподвижная массообменная насадка, представляющая собой массив тел с высокой удельной поверхностью, уложенных хаотично, навалом (нерегулярная насадка) или с сохранением определенной пространственной структуры (регулярная насадка);
2. Химически активный абсорбент, чьи свойства выбираются на этапе расчета и проектирования и зависят от конкретных условий газоочистных мероприятий (нередко для обеспечения надлежащей эффективности воздухоочистки достаточно использования обычной технической воды).

Форсуночный блок непрерывно распыляет абсорбент на насадочные тела, создавая на их поверхности тонкий межфазный слой, где и происходит улавливание вредных, токсичных или технологически нежелательных компонентов газовой струи.

Абсорбер (система абсорберов)

Шлам, содержащий захваченный абсорбент, удаляется в приемник для шлама, а оставшийся жидкостный аэрозоль задерживается каплеуловителем. Выбросы абсорбера представляют собой безопасный белый пар, содержащий воду, азот, кислород (оксиген), углекислый газ и другие безопасные вещества.

Абсорбер для очистки газов. Насадки.

Насадки – геометрические тела определенной топологии, которые имеют большую удельную поверхность, то есть большую площадь поверхности при малом объеме. Среди наиболее эффективных насадочных тел для абсорберов – кольца Паля, кольца Рашига, седла Intallox, хорды, полухорды, спирали (тела) Левина.

Широкое разнообразие нерегулярных  насадочных тел

Материалом насадки может быть как инертный полимер (полипропилен, полиэтилен), так и активные металлсодержащие пластмассы, металлы и сплавы – медь, никель, алюминиевые, магниевые и другие сплавы.

Барботажный, пенный и тарельчатый абсорбер

Другим типом устройств данной категории являются барботажные, пенные или тарельчатые абсорберы. Конструкция таких газоочистителей сильно напоминает насадочные колонны. Но рабочая камера оборудована одним или несколькими ярусами с опорными перфорированными тарелками (друг над другом).

Загрязненный поток подается в рабочую камеру; параллельно с этим форсуночный блок орошает тарелки. Воздушная струя, проходящая через перфорацию, образует слой нестабильной пены. На поверхности пузырьков и происходит осаждение нежелательных составляющих газового потока. Такой процесс продувки со вспениванием называется процесс барботажа.

Излишки абсорбента переливаются через край тарелок и направляются либо на рециркуляцию. Либо в приемник для шлама. В остальном, пенные тарельчатые абсорберы конструкционно и принципиально схожи с устройствами насадочного типа.

Полусухой / полувлажный абсорбер

Отдельно следует упомянуть полувлажные (полусухие) модели. Их принцип действия, в целом, коррелирует с принципом мокрых аппаратов очистки воздуха. С той разницей, что конденсации в видимую жидкость / пар в рабочей камере не происходит вообще, (несмотря на то, что в составе потока она присутствует).

Топливный автомобильный абсорбер

В автомобилестроении также используется технология сорбции. Автомобильный топливный абсорбер призван улавливать пары бензина, естественным образом испаряющегося из бензобака. Узел может работать в режиме захвата сорбата и продувки (десорбции).

1. Мотор выключен. Испаряющийся в баке бензиновый аэрозоль сначала встречает на своем пути сепаратор. Где топливо конденсируется и сливается обратно в бензобак. Остаточные же пары попадают непосредственно в абсорбер, где и происходит их окончательное задержание.
2. Мотор работает. Во время работы двигателя происходит обратная продувка. Остаточные пары бензина «выдуваются» из узла воздушной струей и уносятся на впускной тракт для дожига.

Сигналом к замене топливного блока является непостоянство (гуляние) оборотов двигателя и повышение давления в бензобаке.

Также, для улавливания остаточного выхлопа в автомобилях используются каталитические адсорберы или – в просторечии – катализаторы.

Классификация по гидравлическому сопротивлению

В международной газоочистной практике приняты следующие классификации абсорбционных колонн в зависимости от гидравлического сопротивления систем.

• Высоконапорные – сопротивление свыше 3700 Па (0.037 Бар);
• Средне- / Низконапорные – от 1200 до 3700 Па (0.012 –0.037 Бар);
• Эжекторные – сопротивление системы ниже или равно 1200 Па (0.012 Бар).

Осуществляя расчет и изготовление абсорберов колонного или горизонтального типа, мы, помимо прочего, стараемся создать аппараты с низким пневмогидравлическим сопротивлением.

Материалы

В зависимости от тонкостей газоочистного процесса (агрессивности и температуры очищаемой среды), абсорберы могут быть изготовлены как из полипропилена, фторопласта, полиэтилена, так и из стеклопластика, нержавеющей стали или титана.

В целях продления срока службы агрегатов в условиях очистки воздуха или газа от экстремально кислых и / или высокотемпературных потоков рабочие камеры могут быть дополнительно футерованы кислотостойким бетоном.

Абсорбер для очистки промышленный. Преимущества.

Как и любое оборудование, абсорбционные башни, имеют свои особенности. Заключаются они в определенном соответствии установок тем или иным газоочистным требованиям.

Среди очевидных плюсов абсорберных аппаратов и систем:

• Экономичность, способность к перенастройке под другие режимы воздухоочистки, низкие капитальные и минимальные эксплуатационные расходы;
• Широкая вариативность размеров. Пространственных ориентаций, выливающаяся в повышенное удобство монтажа устройств даже в условиях ограниченных промышленных зон, а также возможность установки абсорберов в качестве ведущей воздухоочистной системы на морских судах;
• Работа с высоконасыщенными, а также горячими, взрывоопасными и пожароопасными газовыми средами;
• Химическая стабильность шлама исключает вторичное загрязнение производственной / природной атмосферы. Шламовая пульпа легко и безопасно транспортируется, (например, до участка переработки);
• Возможность получения экономически ценных шламов;
• Низкое пневмогидравлическое сопротивление позволяет практически без помех внедрять газоочистные блоки в существующую воздухоочистную инфраструктуру предприятия;
• Высокая стойкость к перепадам давления входящего потока (без потери производительности);
• Простота в обслуживании, возможность полной автоматизации очистных процедур.

Впрочем, применение абсорберов в технологическом цикле может порождать некоторые проблемы, (для каждой из которых, впрочем, есть рациональные решения):

• Недостаточная сопротивляемость коррозии, ведущая к ускоренному механическому износу внутренних стенок рабочей камеры. Решается использованием стойких материалов или футерованным отсеком с массообменной насадкой;
• У турбулентных абсорбционных агрегатов модели Вентури – повышенный износ при обработке абразивных пылей (решается футеровкой или установкой сменных износостойких втулок;
• В некоторых случаях – затрудненный или невозможный выход полезного шлама, сложность эффективного дегидрирования шламов;
• При обработке агрессивных кислых или щелочных сред выявляются проблемы с утилизацией реактивных шламов (решается приобретением станции нейтрализации кислых или щелочных стоков);
• Для особо крупных производств – необходимость возведения отдельных очистных сооружений.

Абсорбер для очистки воздуха входит в справочник наилучших доступных технологий (НДТ (22 раздел) Очистка вредных выбросов).

ПОДОБРАТЬ АБСОРБЕРВСЕ ВИДЫ СКРУББЕРОВ