OCHRONA ATMOSFERY

Wykład 10

Dr hab. inż. Krzysztof GOSIEWSKI

Profesor AJD

Usuwanie składników

palnych

i węglowodorów z gazów

odlotowych

Usuwanie składników palnych z

gazów odlotowych

• W przypadku usuwania składników palnych

mamy

do

czynienia

z

całą

gamą

najróżnorodniejszych składników gazowych,

które przy odpowiednim stężeniu mogłyby

spalać się w powietrzu bez katalizatora.

• Zwykle są to węglowodory, lecz także mogą

to być inne gazy jak CO lub H

2

S.

• Najczęściej jednak stężenie tych gazów jako

zanieczyszczeń jest zbyt niskie, by można

było spalić bez dodatku innego paliwa,

lub zastosowania katalizatora.

Lotne związki organiczne LZO

(

VOC Volatile Organic Compounds

).

• LZO (VOC) to związki, które w temperaturze

i przy ciśnieniu otoczenia łatwo przechodzą

z fazy ciekłej w gazową.

• Najczęściej są to rozpuszczalniki takie jak

np. trójchloroetylen, utleniające dodatki do

benzyn takie jak np. eter metylo-tert-

butylowy (MTBE), czy inne łatwo parujące

związki.

• W spalinach samochodowych może to być

np. benzen.

• I wiele innych

Metody usuwania LZO

• metody

adsorpcyjne

(zwykle

połączone z odzyskiem LZO w fazie

desorpcji);

• spalanie termiczne (homogeniczne)

(w którym następuje co najwyżej

odzysk ciepła spalania – ale bez

odzysku reagentów);

• spalanie katalityczne (również z

możliwością odzysku ciepła – ale

również bez odzysku reagentów).

Adsorpcyjne metody usuwania

lotnych związków organicznych

(LZO)

• Adsorber

A (Adsorpcja LZO)

• Adsorber

D (Desorpcja LZO)

Instalacja adsorpcyjna z próżniową regeneracją warstwy adsorbenta

1- adsorbery, 2 – pompa próżniowa, 3 – pompy cieczowe, 4 – chłodnica, 5 – separator, 6 - skruber

zawór otwarty

zawór zamknięty

A

D

D

A

Adsorpcyjny odzysk

rozpuszczalników

Instalacja adsorpcyjna dla

odzysku rozpuszczalników.

1 - adsorbery

2 - kondensatory (chłodnice)

3 - separator

4 - odpylacz
5 - chłodnica gazu oczyszczanego

1

2

3

4

5

• Gaz kierowany do adsorbera pracującego w cyklu adsorpcji jest najpierw

odpylany w odpylaczu 4, a następnie chłodzony w chłodnicy 5 (przeponowy

wymiennik ciepła).

Do ogrzewania w cyklu desorpcji można stosować gorące powietrze lub

inny czynnik np. parę wodną. W instalacji pokazanej na rysunku desorpcję

uzyskuje się podgrzewając złoże parą.

Instalacja z obrotowym

adsorberem

Gaz zimny

zawierający

LZO

Gorące

powietrze

Adsorpcja

w niskiej

temperaturze

Desorpcja

w wysokiej

temperaturze

Spalanie

lub odzysk

Usuwanie zanieczyszczeń metodą

spalania termicznego

(homogenicznego)

Skuteczność spalania węglowodorów

pochodzących z suszarni lakierniczych.

Stężenie węglowodorów [ppm]

Temperatura procesu

spalania [K]

wlot

wylot

Skuteczność spalania

[%]

700

3300

1400

58

810

3200

480

85

920

3300

250

92

1000

3300

90

97

Skuteczność spalania zbliża się do 100%

dopiero dla temperatur powyżej 1000 K.

Skuteczne spalanie musi się więc odbywać
w odpowiednio wysokiej temperaturze!

Schemat blokowy prostej instalacji

spalania termicznego

• By takie spalanie było odpowiednio

ekonomiczne stosuje się zwykle
autotermiczny odzysk ciepła spalin
wg następującego schematu:

Komora spalania

powietrze

Wymiennik

ciepła

gaz do oczyszczenia

gaz oczyszczony

paliwo

Schemat pieca do termicznego

spalania zanieczyszczeń ze

zintegrowanym wymiennikiem ciepła

(wg prospektu firmy Envirotec

Gesellschaft)

zintegrowany wymiennik

ciepła

komora spalania

wymiennik odzysku

ciepła spalania

wlot oczyszczanych

gazów

Spalanie z regeneracyjnym odzyskiem ciepła

spalania

do atmosfery

Złoże 1

Złoże 2

Złoże 3

Wypełnienie

ceramiczne

Wlot

oczyszczanego

gazu

powietrze oczyszczające

Schemat urządzenia regeneracyjnego do spalania LZO z fazą odgazowywania

złoża regeneratora (wg prospektu firmy HADEN Drysys Environmental).

Katalityczne spalanie zanieczyszczeń

gazowych

katalizator

nieaktywne

wypełnienie
ceramiczne

wylot

wlot zanieczyszczonego gazu

paliwo

zawór przełączający

Katalityczne

spalanie

zanieczyszczeń

z

regeneracyjnym

odzyskiem ciepła

(wg prospektu

firmy Envirotec

Gesellschaft)

Reaktor

rewersyjny !

Zużycie energii dla różnych

systemów spalania

zanieczyszczeń

1. - Spalanie termiczne z zewnętrznym

systemem wymiany ciepła

2. -

Spalanie

katalityczne

z

zewnętrznym systemem wymiany
ciepła

3. –

Spalanie

termiczne

z

regeneratorem ciepła

4. -

Spalanie

katalityczne

z

regeneratorem

(w

układzie

rewersyjnym)

Oznaczenia:

E – roczne zużycie energii w milionach kWh
V - natężenie przepływu gazów w tysiącach

Nm

3

/h

Orientacyjne temperatury pracy

katalizatorów używanych przy

utlenianiu LZO

Zanieczyszczenie

Orientacyjna

temperatura pracy

[

o

C]

Formaldehyd

100 – 150

Tlenek węgla

250

Styren

350

Rozpuszczalniki lakiernicze

350

Fenol / formaldehyd

400

fenol / kresol

400

Octan etylu

350 - 400

Wygląd rzeczywistego reaktora

rewersyjnego do katalitycznego

spalania zanieczyszczeń.