Экологические требования к установкам очистки газов

5. СВОЙСТВА ГАЗООБРАЗНЫХ ЗВ

5.1. Газообразные ЗВ (газообразные или парообразные вещества) в совокупности с очищаемым газовым потоком образуют однофазную систему. На практике, как правило, в технологических газах наряду с газообразными ЗВ присутствуют и взвешенные частицы (жидкие или твердые). Исключение составляют некоторые технологические процессы, связанные с химическими или нефтехимическими производствами.

5.2. Среди многочисленных газообразных ЗВ, образующихся в результате хозяйственной деятельности, следует выделить следующие основные группы:

- оксиды серы (SO, SO);

- оксиды азота (NO);

- оксиды углерода (СО, СО);

- газообразные углеводороды (СН).

Кроме перечисленных ЗВ, достаточно часто встречаются сероводород (HS), сероуглерод (CS), аммиак (NH), а также различные галогеносодержащие газы, в том числе хлорфторуглероды, фторид водорода (HF), хлорид водорода (HCI) и винилхлорид (СНСН

Сl).

5.2.1. Оксиды серы. Диоксид серы (SO) представляет собой бесцветный газ с раздражающим острым запахом. Он не взрывоопасен и не воспламеняется. Хорошо растворяется в воде (10,5 г/100 мл при 20 °С).

Триоксид серы (SO) образуется при горении вместе с SO в количестве 1-10% от SO. В атмосфере время жизни SO очень мало (10с), так как он быстро реагирует с парами воды, образуя серную кислоту. Триоксид серы - бесцветный газ.

Помимо энергетических установок, связанных с сжиганием природного топлива, стационарными источниками оксидов серы являются также металлургические предприятия и нефтеперерабатывающие заводы.

Главным источником выброса диоксида серы в химической промышленности является производство серной кислоты и кокса.

5.2.2. Оксиды азота. Из различных оксидов азота лишь оксид азота (П) NO и диоксид азота NO рассматриваются как атмосферные загрязнители.

Оксид азота (П) представляет собой бесцветный газ без запаха, негорючий и слаборастворимый в воде. На воздухе NO окисляется до NO; концентрацию поступающего в атмосферу оксида азота обычно указывают совместно с концентрацией NO.

Диоксид азота представляет собой красновато-оранжево-коричневый газ с острым едким запахом. Газообразный NO токсичен и коррозионно активен.

Основным источником выбросов NO являются процессы сжигания топлива. Кроме этого, стационарным источником выброса оксидов азота является производство азотной кислоты.

5.2.3. Оксиды углерода. Диоксид углерода СО представляет собой нетоксичный бесцветный газ, не имеющий запаха и хорошо растворимый в воде. Диоксид углерода совместно с водяными парами эффективно поглощает значительную часть земного излучения, т.е. действует как "защитный экран". "Парниковый эффект", связанный с присутствием в атмосфере СО - важный фактор, регулирующий температуру Земли. Поэтому диоксид углерода, поступающий в атмосферу из антропогенных источников, в глобальном масштабе в последнее время рассматривается как ЗВ (его увеличение в атмосфере может привести к значительному усилению "парникового" эффекта со всеми вытекающими отсюда последствиями).

Монооксид углерода СО представляет собой бесцветный горючий токсичный газ, не имеющий запаха. При 25 °С СО незначительно растворяется в воде (2,17 мг/100 мг НО). Из всех газообразных ЗВ монооксид углерода является наиболее распространенным. Он образуется при сжигании топлива в условиях недостатка кислорода и недостаточной температуре процесса сжигания. Приблизительно 55% СО образуется в результате эксплуатации двигателей транспортных средств (нестационарные источники выброса СО). Остальное количество СО образуется при сжигании топлива в стационарных условиях (энергетические установки, процессы переработки твердых отходов, производство газовой сажи).

5.2.4. Углеводороды. Существует исключительно большое количество разновидностей газообразных углеводородов. Они выделяются транспортными средствами, стационарными установками при сжигании топлива, а также в целом ряде промышленных процессов. На долю последних приходится примерно 10% от общего количества газообразных углеводородов, образующихся из антропогенных источников.

5.3. Растворимость - максимальное количество вещества, способное раствориться в данном растворителе при определенной температуре и давлении, т.е. концентрация насыщенного раствора данного вещества (ЗВ) в данном растворителе. С ростом давления растворимость газов в жидкостях возрастает, переходя при высоких давлениях через максимум. С ростом температуры растворимость газов в жидкости падает.

Свойство растворимости газов лежит в основе процесса абсорбции [15, 16] - поглощения газообразных ЗВ растворителем (абсорбентом).

Существует разделение газов на хорошо, плохо и умеренно растворимые. Это разделение достаточно условно, так как для одного и того же газа зависит от многих факторов. По отношению к воде (в качестве абсорбента) примерами хорошо растворимых газов являются аммиак (NH), фтористый и хлористый водород (HF и HCI); плохо растворимых - диоксид углерода (СО), умеренно растворимых - диоксид серы (SO).

5.4. Возгораемость и взрывоопасность. Подобно аэрозолям газовые смеси, содержащие горючие газообразные ЗВ, способны гореть, самовоспламеняться и образовывать взрывоопасные смеси. О взрывоопасных свойствах СО говорилось выше (см. п.3.5).

Газообразные ЗВ воспламеняются при определенной концентрации и температуре. Температурные пределы воспламенения газов определяются температурами, при которых в данной окислительной среде образуются насыщенные пары вещества в концентрациях, равных нижнему и верхнему пределам воспламенения. Эти величины используются при расчете пожаровзрывобезопасных температурных режимов работы технологического оборудования. С другой стороны, поскольку в области этих температур будет протекать процесс самоокисления, они используются в процессах огневого обезвреживания ЗВ.