Очистка воздуха очистных сооружений и КНС. Удаление запахов.

Очистка воздуха очистных сооружений и КНС. Фильтры очистки сероводорода: методы и установки для удаления, улавливания или нейтрализации H₂S

Очистка воздуха очистных сооружений и КНС актуальна для всех городов. Неприятные запахи являются проблемой и раздражителем живущих по соседству людей.

Сульфидводород является одним из распространенных индустриальных загрязнителей. В больших количествах образующихся на множестве предприятий энергетического комплекса, химической, нефтехимической и нефтегазовой сферы.

Наряду с аммиаком, в немалых количествах дигидросульфид образуется и на городских очистных сооружениях и КНС. А также в крупных свинофермах и птицефабриках, в телятниках, конюшнях, овчарнях, навозохранилищах.

В микроскопических количествах эндогенный сульфид водорода выполняет важные функции сигнального клеточного газ трансмиттера. В малых дозах нередко используется в составе лечебных сероводородных ванн.

Очистка воздуха очистных сооружений и КНС, как и промышленная фильтрация выбросов сернистого водорода обеспечивает не только сохранение здоровья персонала и людей, но защиту металлических газовоздушных коммуникаций, газопроводов, воздуховодов, насосов, компрессоров, вентиляторов. Так же, в силу высокой кислой активности крайне негативно влияние сероводорода на стальные трубы очистных сооружений.

Очистка воздуха очистных сооружений. Опасность для рабочего персонала и оборудования.

Сернистый водород при обычных условиях – сладковатый газ. Одно из наиболее реакционных соединений серы. Оно, как и все серосодержащие вещества, обладает крайне неприятным запахом. Относится к сильнодействующим ядовитым веществам (СДЯВ).

Таблица характеристик воздействия на организм

Параметр	Значение
Токсикологический класс опасности	3
Действие	Нейротоксин. Даже при небольших концентрациях вызывает тошноту, рвоту, головокружение, помутнение сознания и судорожные состояния
Летальная доза	При содержании H2S в воздухе ≈1000 ppm летальный исход может наступить после первого вдоха. При 800 ppm – через 5 минут
Прямой контакт с жидкостью	обморожение, ледяные ожоги
Попадание в глаза	ожоги слизистой оболочки, вплоть до полной слепоты

Одна из критических особенностей дигидросульфида заключается в том, что при превышении некоторого индивидуального порога концентрации, он блокирует обонятельную систему человека, что воспринимается как исчезновение неприятного запаха. Это чувство обманчиво. Если Вы перестали чувствовать запах гниющих яиц, это значит, что концентрация опасного газа в воздухе очень высока.

Вторичную опасность представляет H₂S как соединение, способное связываться другими окислителями. Например, хлороводородом в дымовых и отходящих газах. Это ведет к образованию в прилегающей к предприятию атмосфере серной кислоты.

Помимо прочего, дигидросульфид очень пожаро и взрывоопасен. Причем взрывоопасные воздушные смеси могут образовываться в очень широком диапазоне концентраций. Так, в 2003 году из-за взрыва сероводородного хранилища в Китае, (провинция Чуангдонгбей), погиб, по меньшей мере, 191 человек. Интересный факт: существует мнение, что сероводород, растворенный в гигантских количествах в Черном Море (на глубине более 150 метров), может однажды выйти на поверхность и вызвать катастрофу мирового масштаба, напитав воздушный бассейн Причерноморья критическим количеством губительного газа. Эта версия рассматривается учеными с большой долей скептицизма. Но – так или иначе – подоплека для глобального инцидента существует.

Очистка воздуха очистных сооружений. Основные типы фильтров и методов утилизации, нейтрализации и устранения сероводорода.

Несмотря на все негативные эффекты H₂S, его химические и физические свойства хорошо изучены. И на сегодняшний день фильтры удаления сероводорода показывают высокую результативность в утилизации, устранении или ликвидации опасного газа.

Основными методами нейтрализации, захвата и утилизации сероводорода являются адсорбционная очистка. А также мокрая сорбция / хемосорбция (щелочные сиборд-процессы), аминовая очистка. Ликвидация с помощью каустика – фенолята натрия – и термическое разложение / сжигание.

ПДК вредных газов нормируется в России через гигиенический стандарт ГН 2.2.5.1313-03.

Среди других подходов к нейтрализации H2S и поли сероводородов (сульфанов) можно выделить никель- и феррокс-процессы. Метод Куэтта-Тейлора, хемосорбцию через фирменные калий-фосфатные абсорбенты «AlkaCid» немецкого технологического концерна «BASF» и некоторые другие, не находящие широкого применения.

Адсорбционные / угольные очистители

Промышленный каталитический захват газов через сухую угольную адсорбцию известен с начала прошлого века. С тех пор разработано множество новых адсорбентов. И технологии активации угля драматически улучшились. Это позволяет современным маркам актикарбона осуществлять эффективный и тонкий захват широкого спектра загрязнителей газовой природы.

Адсорбция, представляющая собой частный тип сорбции, описывает удержание атомных или молекулярных конденсатов на поверхности адсорбционного материала.

Наиболее высокий КПД устранения сульфидоводорода показывают очистительные фильтры на базе слоя активированного угля. А также алюмосиликатов (цеолитов), металлизированных полимеров, высокопористых керамических субстратов.

^{Типы адсорбирующих материалов (слева направо – шарики силикагеля, угольные пеллеты, гранулы цеолита)}

При практически 100%-ной эффективности удаления из воздуха сернистого водорода и возможности последующей экстракции полезного вещества из адсорбирующей подложки, адсорбционные установки имеют две особенности, которые нужно брать в расчет еще на этапе проектирования газоочистной системы.

1. Необходимость периодической регенерации и полной перезагрузки фильтра, (первая в некоторых случаях может быть совмещена с десорбцией). По мере работы адсорбера происходит забивание микропор улавливаемым веществом, что ведет к постепенной потере эффективности удаления поллютанта из газовоздушного потока. Для активированного угля полная перезагрузка требуется раз в ≈ 100 фильтрующих циклов.
2. Применимость адсорбционных колонн только для газа с влажностью не выше 70%. В случае присутствия влаги и / или пыли в очищаемой струе необходима установка предварительного осушителя и / или пылеуловителя.

Впрочем, это ничуть не умаляет достоинств сухой каталитической фильтрации. На некоторых крупных производствах системы очистки сероводорода работают в тяжелых режимах. Требуется ежедневная перезагрузка десятков тонн адсорбента. И при этом, именно адсорбционный подход является наиболее экономически предпочтительным.

Сиборд-процесс, сорбция и хемосорбция

Аппараты, использующие в своей работе принцип мокрой сорбции, (а также хемосорбции), известны с 19 века. Что же касается непосредственно удаления сернистого водорода, то, наверное, пионером в создании фильтров для H₂S была американская компания «Koppers Company».

Отличие хемосорбции от физиосорбции заключается в том, что в первом случае имеет место образование ковалентных связей. Физиосорбция же подразумевает поглощение абсорбата без возникновения новых химсвязей.

Хемосорбционное взаимодействие (обратимое) кальцинированной соды с дигидросульфидом в Seabord-процессе выглядит так:

Na₂CO₃ + H₂S ⇌ NaHCO₃ (пищевая сода) + NaHS (гидросульфид натрия)NaHS – кислая соль, при дегидрировании превращается в кристаллы, которые при взаимодействии с водой вновь начинают выделать газообразный дигидросульфид. Эта особенность активно эксплуатируется во множестве технологических процедур.

В целом, свойство сернистого водорода активно реагировать с основаниями и легло в основу его современного отфильтровывания и утилизации.

Хемосорбционный метод взаимодействия с основаниями используется и при аминовой магистральной очистке водород-сульфида в нефтегазовой сфере. Каустик – фенолят натрия C₆H₅ONa – также является основанием и нередко используется для тонкой, управляемой деактивации H₂S.

Сорбционно-химический фильтр

Очистка воздуха от сероводорода производится с помощью системы фильтров типа ФЛОС и ФЛОС-ФК. Фильтры реализуют очистку газовой смеси от токсичных и вредных примесей, растворённых в воздухе, а также отравляющих аэрозолей. Это могут аэрозоли различных кислот, диоксид серы, аммиак, углеводороды и другие вещества. Которые необходимо своевременно фильтровать для обеспечения безопасности производства. Сегодня это актуально для металлургии, строительства, машиностроения, химической отрасли и других областей.

Система функционирования таких фильтров достаточно проста и очень надёжна, поэтому есть возможность универсального применения фильтров в качестве встроенного компонента вытяжных или приточных вентиляционных систем, систем рециркуляции воздуха.

Фильтрация воздуха производится за счёт того, что между молекулами фильтра и газовой смесью, поступившей в систему, происходит активная реакция. Это становится возможным за счёт того, что фильтрующие элементы в системе представлены специальными волокнистыми материалами.

Для проведения очистки необходимо соблюдать следующие условия:
• Температура газа не должна выходить за пределы от 1 до 40 градусов Цельсия;
• Концентрация веществ, которые не растворяются водой, не должна превышать 5 мг на 1 куб.м.

Те фильтры, которые имеют одиночный модуль, представляют собой прямоугольный корпус, внутри которого вертикально располагаются фильтрующие элементы, состоящие из специальных волокнистых элементов для эффективной фильтрации. Верхняя часть фильтра при этом содержит устройство для распределения регенерирующего вещества, нижняя часть оснащена коллектором для сбора регенерирующего раствора. Сам корпус выполняется из особо стойких прочных материалов, устойчивых к возникновению коррозии.

Регенерация фильтра

Фильтры обязательно оснащаются устройство для проведения регенерации фильтров. Процесс регенерации осуществляется с применением воды или специального регенерирующего раствора. Раствор или вода находятся внутри установки вплоть до того момента, когда полностью насыщаются веществом, от которого происходит фильтрация. После этого раствор или воду необходимо ликвидировать из установки, направить на утилизацию или переработку для полной очистки.

Регенерация в такого рода фильтрах на основе ионообменных материалов может проводиться вручную или в автоматическом режиме. Срок эффективного использования ионообменных волокнистых материалов составляет до трёх лет. Очистка воздуха от кислот в процессе своей работы образует нейтральные безвредные соли.

Абсорберы и газопромыватели. Очистка воздуха очистных сооружений.

Сорбционный принцип удержания нежелательных компонентов газового потока используется и в абсорберах (поглотителях), и в скрубберах.

Не вдаваясь в подробности, стоит отметить, что абсорберы в большей степени нацелены на нейтрализацию химически активных компонентов, в то время как преимущественное назначение скруббинг-систем – одновременная обработка потоков, обильно загрязненных и механическими (пылевыми), и газообразными, в том числе, – кислыми – включениями.

 

Термическое разложение / сжигание

В силу высокой взрывоопасности газа термическое разложение газа применяется очень редко. Главным недостатком термической диссоциации является продукт реакции горения SO₂ (диоксид серы), который также представляет биологическую опасность и нуждается в обязательной хемосорбционной, каталитической или физиосорбционной дезактивации.

2H₂S + 3O₂ → 2H₂O + 2SO₂

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

ПОДОБРАТЬ ОБОРУДОВАНИЕ