Очистка отходящих газов от неорганических и органических компонентов Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

4. Марков, С.Н. Геологоразведочные работы по оценке промышленной значимости Хохловского месторождения урана/ С.Н.Марков, С.И.Долбилин.- с. Петропавлоское.-2003.- 173с. Государственный регистрационный №73-00-1/6

5. Мироненко, В.А. Динамика подземных вод / В.А.Мироненко.- М.: МГГУ, 1996.-519 с.

6. Роуч, П. Вычислительная гидродинамика /П. Роуч. - М.: Мир, 1980. - 616с.

УДК 66.074.3 О.И. Козинская

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ОЧИСТКА ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ОТ НЕОРГАНИЧЕСКИХ И ОРГАНИЧЕСКИХ КОМПОНЕНТОВ

A technological scheme is worked out for purifying exhaust gases containing ashes, soot, mixture of polycyclic, aromatic, saturated and un saturated hydrocarbons, NOx, SO2, HCl and other components.

Разработана технологическая схема для очистки отходящих газов, содержащих золу, сажу, смесь полициклических, ароматических, предельных и непредельных углеводородов, а также NOx, SO2, HCl и других компонентов.

Большую сложность вызывает очистка отходящих газов от смеси различных неорганических и органических компонентов, содержащих, например, золу, сажу, смесь полициклических, ароматических, предельных и непредельных углеводородов, а также оксидов азота и серы, хлористого водорода и других компонентов при температуре 400-600оС, поскольку нет единого метода очистки для их одновременного обезвреживания [1].

Очистка таких газов, как правило, происходит в несколько стадий (ступеней): пылеочистка, термическое окисление органических компонентов, абсорбционная очистка (NOx, SO2, HCl).

Пылеочистка. Традиционно пылеочистка осуществляется в электрофильтрах и рукавных фильтрах. В некоторых случаях используются специальные рукавные фильтры из графитизированной ткани или металлокерамические фильтры при высокой температуре отходящих газов (600 - 1000оС), когда понизить температуру не представляется возможным. В приведенном примере (температура 400 - 600оС) за пылеочисткой должна следовать термокаталитическая очистка, для которой нужна температура 350 -600оС, поэтому понижать температуру для пылеочистки не желательно и в данном случае будут использоваться специальные фильтры.

Термокатализ. Очистка от смеси полициклических, ароматических, предельных и непредельных углеводородов осуществляется термическими, термокаталитическими и адсорбционными методами. Наиболее подходящим методом для этого случая является термокатализ. Этот метод обезвреживания органических компонентов отходящих газов имеет значительные преимущества над другими методами (адсорбцией, термическим дожиганием). При термическом дожигании температура достигает 1000 - 1300оС и выше. В отличие от термического дожигания данный способ обеспечивает высокую степень очистки (свыше 99%) при более низких температурах (350 - 600оС), а следовательно, требует меньших затрат энергии, да и с конструкционными материалами проще. Каталитические методы дают возможность обезвреживать органические соединения различного содержания и концентрации. В связи с ростом стоимости энергоресур-

сов, в общем объеме природоохранных мероприятий доля термокаталитических методов очистки газов должна значительно возрасти.

К настоящему времени в нашей стране разработано несколько методов и аппаратов термокаталитической очистки [2]. Наиболее подходящим является устройство, предложенное специалистами ЗАО «Экологическая инженеринговая компания» при РХТУ им. Д. И. Менделеева. Ими разработаны термокаталитический способ очистки газов от органических веществ с использованием катализаторов глубокого окисления нанесенного типа на основе муллита и высокопористого кремнезема и конструкция термокаталитического реактора ТКР-КС-1. Муллит - это метасиликат алюминия (Al6Si2O13), обычно используемый для теплоизоляции. Муллит, с содержанием хрома, сам обладает хорошими каталитическими свойствами. Он хорошо газопроницаем, благодаря своей волокнистой структуре и термостоек до 1000оС.

Абсорбционные методы очистки. Для очистки от SO2, HCl и других компонентов (HF, SiF4), как правило, применяется известковое молоко, которое взаимодействует с SO2, HCl, HF и по следующим реакциям:

SO2 + Ca(OH)2 + H2O ^ CaSO3-2H2O и далее окисляется кислородом воздуха до CaSO4-2H2O

CaSO3-2H2O + O2 ^ CaSO4-2H2O, HCl + Ca(OH)2 ^ CaCl2 + H2O, HF + Ca(OH)2 ^ CaF2 + H2O.

Весьма сложной является очистка от оксидов азота. В этом случае при малых концентрациях оксидов азота используется сорбция (на активированном угле), при значительных и к тому же больших объемах отходящих газов используются аммиачно-каталитический или карбамидный методы.

1. Аммиачно-каталитический метод.

t°C

NO+ NO2 + NH3 ^ N2 + H2O. кат.

В нашей стране для этих целей разработан специальный алюмо-ванадиевый катализатор (АВК-10). Процесс восстановления протекает при 200-360 оС, степень очистки составляет 96 - 98.5%. Основным недостатком метода является необходимость точного дозирования аммиака, что при переменном составе отходящих газов (меняется концентрация оксидов азота) затруднительно, а зачастую и невозможно. При недостатке аммиака происходит проскок оксидов азота, а при избытке - проскок аммиака, и оба они токсичны. Со временем катализатор отравляется, что также сопряжено со значительными затруднениями.

2. Карбамидный метод. В РХТУ им. Д.И. Менделеева разработан карбамидный метод, позволяющий очищать дымовые газы от оксидов азота на 97-99% и практически полностью удалять оксиды серы и другие компоненты (например, HCl, HF) из них [3]. В общем виде процесс описывается следующими реакциями:

NO + NO2 + (NH2)2CO ^ N2 + H2O + CO2, SO2 + (NH2)2CO + H2O + O2 ^ (NHO2SO4 + CO2, HCl + (nH2)2CO + H2O^ NH4Cl + CO2, HF + (NH2)2CO + H2O^ NH4F + CO2.

Обезвреживание оксидов азота и диоксида серы осуществляется раствором карбамида (мочевины), с концентрацией не ниже 4 г/л при температуре 85 - 95 оС. Процесс не требует предварительной подготовки газов, в результате очистки образуются нетоксичные продукты - N2, CO2, H2O. Величина рН абсорбционного раствора ко-

леблется в пределах 5-9, поэтому коррозии аппаратуры не наблюдается. Эффективность метода практически не зависит от колебаний входных концентраций оксидов азота и других компонентов. Карбамидный метод очистки прекрасно зарекомендовал себя в разных производствах (на Змиевской ГРЭС, заводе ПЗЦМ (г. Касимов), Щелковском заводе ВДМ и др.). При высокой концентрации компонентов NOx, SO2 и HCl используется двухстадийная очистка с целью экономии карбамида: известковое молоко для очистки от SO2 и HCl и раствор карбамида для очистки от NOx.. Возможна и одностадийная очистка от NOx, SO2 и HCl только раствором карбамида.

Исходя из вышеприведенной информации о методах очистки, наиболее удобной для очистки отходящих газов, содержащих золу, сажу, смесь полициклических, ароматических, предельных и непредельных углеводородов, а также оксидов азота и серы, хлористого водорода и других компонентов представляется следующая аппара-турно-технологическая схема, изображенная на рис. 1.

(NH4)2SÜ4 , NH4CI И NH4F

Рис. 1. Аппаратурно-технологическая схема для очистки отходящих газов, содержащих золу, сажу, смесь полициклических, ароматических, предельных и непредельных углеводородов, а также оксидов азота и серы, хлористого водорода и других компонентов, I - с предварительной фильтрацией и II - без нее: 1 - фильтр, 2 - термокаталитический реактор ТКР-КС-1, 3 - кассета фильтра, встроенная в реактор, 4 - утилизатор тепла, 5 - абсорбционная колонна, 6 - емкость для рабочего раствора карбамида.

Если концентрация пыли в отходящих газах не превышает 2 г/м (II вариант), стадию пылеочистки - 1 можно исключить, поскольку в термокаталитическом реакторе ТКР-КС-1 - 2 имеется встроенная кассета фильтра - 3, где и происходит удаление золы (пыли). Температура отходящих газов на выходе из термокаталитического реактора всегда превышает их температуру на входе, за счет экзотермических реакций окисления органических веществ. В случае значительной температуры газов можно установить утилизатор тепла - 4, так как в зоне взаимодействия карбамида с КОх должна быть температура 85-95оС. В случае одностадийной абсорбционной очистки образуются растворы (КН4)2БО4 , КН4С1 и КН4Е, которые требуют специальной утилизации.

Таким образом, представленная технологическая схема позволяет очистить газы, содержащие золу, сажу, смесь полициклических, ароматических, предельных и непредельных углеводородов, а также оксидов азота и серы, хлористого водорода и других компонентов до санитарных норм.

Список литературы

1. Зайцев, В.А. Промышленная экология.- М.: РХТУ им. Д. И. Менделеева.- 1998.-140 с.

2. Кучеров, А.А. / А.А.Кучеров, А.Ю.Сулейманов, В.А.Зайцев// Химическая промышленность (Хим. пром.), 1997, № 11.- С. 754-758.

3. Зайцев, В.А. / В.А.Зайцев, А.А.Кучеров и др.//Хим. пром. 1993, №3-4.-С. 119-127.

УДК 616.15:577.115.083

Е.В. Дорская, Т.А. Черкасова, Ю.А. Лейкин

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СОРБЕНТОВ, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫХ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

Hemosorbents which are selective to lipoproteins with low density causing many deseases are investigated. Sorbents involved compared with other sorbents wich are used in medicine. Investigations of plas-masorbtion are carried out. Row data - the lipidic spectrum (triglycerides, general cholesterol, lipoproteins with high density, lipoproteins with low density, lipoproteins with very low density), prothrombin, antithrombin III and thrombin time - is obtained. Sorbents for cure cardiovascular deseas caused by excess quantity of cholesterol are recommended.

Исследованы гемосорбенты для селективного извлечения липопротеидов низкой плотности из биологических жидкостей организма, являющихся причиной многих заболеваний. Проведен сравнительный анализ свойств новых и известных сорбентов, в том числе используемых в настоящее время в медицине. Проведено исследование на плазме с оценкой ряда показателей: липидного спектра (триглицериды, общий холестерол, ЛПВП, ЛПНП, ЛПОНП), протромбина, антитромбина III и тромбинового времени. Выявлены сорбенты, которые могут быть рекомендованы для лечения сердечно-сосудистых заболеваний, связанных с повышенным содержанием холестерина в крови.

Одной из наиболее актуальных проблем современной медицины является повышенное содержание холестерина в плазме крови, что вызывает различные сердечнососудистые заболевания, в том числе ишемическую болезнь сердца (ИБС), уносящую больше жизней, чем любая другая болезнь России и являющуюся причиной 30 % ранних смертей. Источником холестерина являются липопротеиды, особенно липопроте-иды низкой плотности (ЛПНП) и липопротеиды очень низкой плотности (ЛПОНП). Соотношением липопротеидов низкой плотности (содержащих так называемый «плохой» холестерин) и липопротеидов высокой плотности (содержащих «хороший» холестерин) определяется риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Методом плазмосорбции позволяет эффективно удалять из плазмы различные компоненты липидного спектра. При плазмосорбции в отличие от гемосорбции не травмируются форменные элементы крови, кроме того, имеется возможность возвращения плазмы после сорбции в организм человека [1 - 3].

Ранее были синтезированы сорбенты анионного типа АМХ-1 и АМХ-2, и апробированы на плазме. Далее представляло интерес сравнить сорбционную способность по ЛПНП и ЛПОНП на сорбентах различной природы. Были исследованы нейтральные гранульные сорбенты и активированные угли, аниониты, катиониты, ряд специфических сорбентов и сорбенты на основе нетканых материалов с целью определить наиболее селективный к указанным липидам тип сорбента.

Критерием оценки эффективности был выбран параметр сорбционная емкость по различным компонентам липидного спектра. Время контакта сорбентов с плазмой составляло три с половиной часа. Анализы компонентов липидного спектра проводили в лицензированной лаборатории «Инвитро». В таблице 1 приведены результаты исследований