slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla PowerPoint Presentation
Download Presentation
Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 41

Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla - PowerPoint PPT Presentation


  • 241 Views
  • Uploaded on

Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla. Sposoby separacji ditlenku węgla z gazów : Absorpcja Adsorpcja Separacja membranowa Separacja kriogeniczna. Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla. Absorpcja Absorpcja fizyczna

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Oczyszczanie gazów odlotowych z dwutlenku węgla' - phailin


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Oczyszczanie gazów odlotowych

z dwutlenku węgla

  • Sposoby separacji ditlenku węgla z gazów:
  • Absorpcja
  • Adsorpcja
  • Separacja membranowa
  • Separacja kriogeniczna
slide2

Oczyszczanie gazów odlotowych

z dwutlenku węgla

  • Absorpcja
  • Absorpcja fizyczna
  • Absorpcja przy niskich temperaturach i wysokim ciśnieniu; desorpcja proces odwrotny.
  • Absorpcja chemiczna
  • Wstępnie oczyszczony CO2 ; rozpuszczalniki to aminy np.: monoetyloamina, dietyloamina, roztwór amoniaku, kwaśny nwęglan potasu
slide3

Oczyszczanie gazów odlotowych

z dwutlenku węgla

Adsorpcja

Adsorbenty: węgiel aktywny, koks aktywny, zeolity, żel glinowy i krzemnionkowy.

Dwa cykle:

1.Adsorpcja

2. Odzysk ditlenku węgla (regeneracja adsorbenta)

zmiennociśnieniowa

zmiennotemperaturowa

slide4

Oczyszczanie gazów odlotowych

z dwutlenku węgla

Schemat instalacji do pochłaniania CO2z gazów spalinowych w elektrowni węglowej

slide5

Oczyszczanie gazów odlotowych

z dwutlenku węgla

Separacja membranowa

Separacja membranowa oparta jest na selektywnej przepuszczalności CO2 przez membrany ze środowiska gazow spalinowych.

Membrany ceramiczne i polimerowe. Układy wielostopniowe.

slide6

Oczyszczanie gazów odlotowych

z dwutlenku węgla

Metody membranowe

slide7

Oczyszczanie gazów odlotowych

z dwutlenku węgla

  • Separacja kriogeniczna
  • Sprężanie i chłodzenie gazu, a następnie wydzielenie CO2 w postaci ciekłej.
  • Geologiczne składowanie CO2
  • Głębokie poziomy wodonośne-solankowe.
  • Wyeksploatowane i częściowo wyeksploatowane złoża ropy i gazu.
  • Głębokie nieeksploatowane pokłady węgla, zawierające metan.
slide8

Oczyszczanie gazów odlotowych

z zanieczyszczeń związkami organicznymi

  • Do usuwania związków organicznych z gazów odlotowych wykorzystuje się następujące procesy:
  • adsorpcję
  • absorpcję
  • kondensację (skraplanie par)
  • utlenianie (głównie do CO2, H2O)
  • ultrafiltrację
  • Metody regeneracyjne
  • Metody regenaracyjne usuwania organicznych rozpuszczalników z gazów odlotowych są to przeważnie metody wykorzystujące zjawisko kondensacji, absorpcji,adsorpcji, filtracji.
slide9

Oczyszczanie gazów odlotowych

z zanieczyszczeń związkami organicznymi

Metody regeneracyjne

ADSORPCJA

  • Sposób usuwania par rozpuszczalników organicznych z powietrza, oparty na ich:
  • -adsorpcji- adsorbenty: węgiel aktywny, silkażel, zeolity, glinokrzemiany
  • -desorpcji:
  • -z węgla aktywnego- za pomocą strumienia pary wodnej.
  • -z glinokrzemianów- ogrzewanie warstwy adsorbenta do temperatury wrzenia zaadsorbowanej substancji, przepływ (przedmuchiwanie) gazu obojętnego przez warstwę nasyconego adsorbenta oraz przez kombinację wymienionych metod.
  • Adsorbenty jednorazowego i wielokrotnego stosowania.
  • Wady
  • wymagają dokładnego odpylenia gazów i ich wstępnego osuszenia,
  • są to metody kosztowne, wymagające stosowania wielostopniowych instalacji.
slide10

Oczyszczanie gazów odlotowych

z zanieczyszczeń związkami organicznymi

Metody regeneracyjne

ABSORPCJA

Sposób usuwania par rozpuszczalników organicznych z powietrza, oparty na ich:

- absorpcji w wysoko-wrzącym rozpuszczalniku organicznym,

- desorpcji,

- ewentualnie spaleniu katalitycznym desorbowanych mediów.

Stosowane absorbenty:

Chloro-, nitro- i alkilo- pochodne węglowodorów aromatycznych, alkohole, aldehydy, ketony, estry kwasów organicznych, węglowodory alifatyczne, węglowodory heterocykliczne, olejewysokowrzące, eter polietylenoglikolowy.

Wady: wtórne zanieczyszczanie środowiska toksycznymi i odoroczynnymi parami i ściekami oraz wysoki koszt cieczy absorpcyjnych.

slide11

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

Metody regeneracyjne

Metody membranowe

Separacja membranowa oparta jest na selektywnej przepuszczalności lotnych związkỏw organicznych (LZO) przez membrany ze środowiska powietrza.

Membrany

– organiczne np.:guma silikonowa (polidimetylosiloksan),

- ceramiczne

Strumienie stężone LZO > 1000 ppm.

Często jest stosowana razem z kondensacją jako drugi etap oczyszczania.

slide12

Oczyszczanie gazów odlotowych

z zanieczyszczeń związkami organicznymi

  • Metody nieregeneracyjne
  • Utlenianie związków organicznych :
  • spalanie bezpośrednie (w płomieniu)(temp. ~1500 K)
  • spalanie termiczne (900-1400 K)
  • utlenianie katalityczne (500-900 K)
  • metody biologiczne (280-330 K, opt. 310 K)
slide13

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

Metody nieregeneracyjne

Utlenianie węglowodorów

Spalanie węglowodorów przebiega zgodnie z równaniem:

CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 nCO2 + (n+1)H2O

CnH2n+2 + (O)  [Cn-1H2n-1COO]  n(HCOOH)

(HCOOH) + O2 CO2 + H2O + (O)

slide14

Oczyszczanie gazów odlotowych

z zanieczyszczeń związkami organicznymi

  • Metody nieregeneracyjne
  • Bezpośrednie spalanie w płomieniu
  • Wymagane duże stężenia związków organicznych.
  • Zastosowanie –spalanie odpadowych gazów palnych:
  • w rafineriach
  • na polach naftowych
  • niekiedy w oczyszczalniach scieków (gazy fermentacyjne)
slide15

Oczyszczanie gazów odlotowych

z zanieczyszczeń związkami organicznymi

Metody nieregeneracyjne

Spalanie termiczne polega na dozowaniu odpadów gazowych palnych do palnika zasilanego gazem ziemnym. Ten rodzaj spalania jest bardzo energochłonny i kosztowny.

Temp. 800 – 1200oC. Temp <1400oC.

Konwersja CO do CO2w dużym stopniu zależy odzawartości pary wodnej w gazach.

CO +OH* = CO2 + H* szybkość >> CO +1/2O2 = CO2(w temperaturach niższych).

slide16

Oczyszczanie gazów odlotowych

z zanieczyszczeń związkami organicznymi

  • Metody nieregeneracyjne
  • Spalanie termicznestosuje się gdy:
  • stężenie LZO jest zbyt małe, aby podtrzymywać płomień
  • nie można wykorzystać metod katalitycznych (mieszanina gazów zawiera składniki, które mogą powodować szybką dezaktywację katalizatora)
  • Zastosowanie:
  • lakierowania i emaliowania,
  • suszenia powłok malarskich
  • żelowania PCV
  • przeróbki asfaltów
  • drukarnie
slide17

Oczyszczanie gazów odlotowych

z zanieczyszczeń związkami organicznymi

Spalanie termiczne

slide18

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

Katalityczne utlenianie węglowodoróww przypadku niskich stężeń węglowodorów w gazach odlotowych.

Temperatura rzędu 250-400oC.

Katalizatory- metale osadzone na nośniki nieorganiczne.

Katalizatory pełnego spalania węglowodorów - zawierają platynę i pallad. Mniej aktywne - tlenki metali Cu, Mn, Cr. Fe, Co, Sn, Ni, Zn.

slide19

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

Katalityczne utlenianie węglowodorów

Nośniki można podzielić na dwie grupy:

Nośniki nasypowe – różnego rodzaju kulki, walce, pierścienie. Są one wytwarzane najczęściej z różnych odmian tlenku glinu i dwutlenku krzemu. Charakteryzują się one dużą powierzchnią- właściwą ( 100 – 350m2/g ). Ich wadą są jednak dość znaczne opory przepływu.

Nośniki monolityczne o strukturze komórkowej (metaliczne lub ceramiczne- Al2O3)– składają się z systemu regularnych przelotowych kanalików równoległych do kierunku przepływu gazu. Ich najważniejsze zalety to bardzo małe opory przepływu, równomierne nagrzewanie złoża, wysoka odporność mechaniczna i termiczna, brak ścierania substancji aktywnej. Wadą ich jest wysoka cena.

slide20

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

Katalityczne utlenianie węglowodorów

slide21

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

Katalityczne utlenianie węglowodorów

Budowa i działanie katalizatora trójfunkcyjnego1 - warstwa katalityczna2- warstwa pośrednia z aktywatorami3 - nośnik ceramiczny

slide23

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

Metody biologiczne 

Biodegradacja lotnych związków organicznych za pomocą mikroorganizmów:

- bakterie aerobowe (tlenowe) które przekształcają LZO do ditlenku węgla i wody lub mineralizują zawarte w nich heteroatomy,

- bakterie anaerobowe(beztlenowe) przekształcają LZO do biogazu ( do 75 % metanu).

Wytwarzana w tym procesie energia jest zużywana przez bakterie.

Najważniejsząprzewagą biologicznych metod oczyszczania gazów, jest możliwość prowadzenia procesu w temperaturze otoczenia (10-40C) i ciśnieniu atmosferycznym

slide24

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

Metody biologiczne 

  • Biologiczne oczyszczanie gazów odlotowych opiera się na dwóch głównych procesach:
  • absorpcja zanieczyszczeń w wodzie,
  • biologiczny rozkład pochłoniętych zanieczyszczeń przez mikroorganizmy.
  • Efekt wspólnego oddziaływania w/w procesów jest taki, że:
  • wskutek absorpcji gazy zostają oczyszczone,
  • wskutek biologicznego rozkładu zanieczyszczeń zachodzi regeneracja sorbentu.
slide25

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

Metody biologiczne 

  • Warunki i ograniczenia prowadzenia procesu biologicznego oczyszczania gazów:
  • usuwane z gazów odlotowych zanieczyszczenia muszą być podatne na rozkład biologiczny,
  • zanieczyszczenia muszą być rozpuszczalne, choćby tylko słabo, w wodzie stanowiącej środowisko życia mikroorganizmów,
  • temperatura oczyszczanych gazów musi się mieścić w zakresie aktywności biologicznej mikroorganizmów (0-55 oC, optimum 37-40 oC),
  • oczyszczane gazy nie mogą zawierać substancji trujących dla mikroorganizmów, np. związków metali ciężkich czy oparów kwasów
  • Najbardziej podatne na biodegradację są węglowodory alifatyczne, alkohole, estry, czyli związki typowe dla gazów odlotowych z oczyszczalni ścieków, najmniej – wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, chlorowcopochodne węglowodorów i związki nitrowe
slide26

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

Metody biologiczne 

  • Gazy są oczyszczane biologicznie przede wszystkim w takich instalacjach jak:
  • biopłuczki (płuczki biologiczne, bioskrubery)
  • biofiltry (filtry biologiczne)
slide27

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

BIOPŁUCZKI

Biopłuczki (bioskrubery)

Specyfiką płuczek biologicznych jest to, że medium roboczym jest wodna zawiesina mikroorganizmów tzw. osad czynny.Osad czynnyjest to żywa, kłaczkowata zawiesina złożona głównie z bakteriiheterotroficznych. Bakterie heterotroficzne – mikroorganizmy, które korzystają z uprzednio zsyntetyzowanych związków organicznych jako źródła węgla.

BIOSKRUBER

Absorber - wymiana masypomiędzy zanieczyszczonym gazem a absorbentem

Jednostka biodegradacyjna - komora napowietrzania osadu czynnego - regeneracja wody

slide28

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

BIOPŁUCZKI

BIOSKRUBER

Absorber - wymiana masypomiędzy zanieczyszczonym gazem a absorbentem

Jednostka biodegradacyjna - komora napowietrzania osadu czynnego - regeneracja wody

slide29

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

BIOPŁUCZKI

Proces absorpcji i biodegradacji w jednym reaktorze

slide30

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

Metody biologiczne 

BIOFILTRY 

Głównym elementem filtra biologicznego jest warstwa materiału filtracyjnego (porowatego wypełnienia), który  zasiedlony jest przez mikroorganizmy tlenowe. Zanieczyszczenia absorbowane w cieczy dyfundują do błony biologicznej (biofilmu na powierzchni wypełnienia), gdzie ulegają biodegradacji zachodzącej poprzez utlenianie.  

slide31

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

BIOFILTRY

  • Dobry materiał filtracyjny powinien mieć:
  • dużą porowatość,
  • dużą powierzchnię właściwą,
  • małe opory przepływu gazu,
  • dużą zdolność zatrzymywania wody,
  • słaby zapach własny,
  • niskie koszty pozyskania,
  • dostępność,
  • dużą gęstość zasiedlenia mikroorganizmami,
  • dużą trwałość,
  • niewielkie wymogi pielęgnacyjne.
slide32

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

BIOFILTRY

Wypełnienia biofiltrów:

kompost z odpadów miejskich lub odpadów zielonych,

torf,

kora drzew liściastych,

liście, wrzos, chrust, wióry drzewne lub mieszaniny tych materiałów,

mieszaniny materiałów naturalnych z nośnikami syntetycznymi lub inertnymi, jak żużel wulkaniczny, polistyren piankowy, kruszywo ceramiczne, kulki szklane i polistyrenowe.

Warunki procesu:

Przepływ gazu: od 50 do 300 m3/m3 reaktora/h, a czas zatrzymania gazu w urządzeniu jest w zakresie 10 - 70 s, przy stężeniach zanieczyszczeń wynoszących od kilku mg do kilku g w m3 gazu

slide34

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

BIOFILTRY

Warunek aktywności złoża:

odpowiednia wilgotność wypełnienia - od 40 do 70% maksymalnej pojemności wodnej

Dezaktywacja złoża:

- nagromadzenie związków nieorganicznych, między innymi chlorków, azotynów i azotanów

- zmiana odczynu materiału wypełniającego

Zalety

- zużyte złoże biologiczne nie stanowi wtórnego zanieczyszczenia środowiska

- niskie koszty inwestycyjne i eksploatacyjne.

- stopień konwersji nawet ok. 95% przy niskich stężeniach zanieczyszczeń (rzędu ppm).

slide35

Oczyszczanie gazów odlotowych z LZO

Szacunkowe koszty inwestycyjne i eksploatacyjne oczyszczania gazów odlotowych

slide36

„Woda nie jest produktem komercyjnym takim jak każdy inny, lecz raczej dobrem, które musi być chronione, bronione i traktowane jak dziedzictwo...”Parlament Europejski i Rady Unii Europejskiej"Ustanowienie ram dla działalności Wspólnoty w dziedzinie polityki wodnej"Dyrektywa 2000/60/EC

slide37

1810 – wynaleziono płuczkę ustępową

1815 – ścieki bez oczyszczania do Tamizy

1855 – Faraday udokumentował ogromne zanieczyszczenie Tamizy

1883 – odkrycia Pasteura

1891 – pierwsze oczyszczalnie ścieków - złoża biologiczne

1933 – 2/3 miast amerykańskich oczyszcza ścieki biologicznie

1965 – usuwanie związków azotu i fosforu ( związki biogenne).

slide38

Bilans wody

Pod pojęciem ochrony wód rozumie się zespół środków technicznych, ekonomicznych i administracyjnych, mających na celu ochronę wód powierzchniowych, podziemnych, wód kontynentalnych, śródlądowych i morskich przed zanieczyszczeniem. Ochrona wód jest częścią problemu ochrony środowiska.

slide39

Bilans wody

Ilości wody zużywane w przemyśle chemicznym są ogromne np.:

-do wyprodukowania 1t amoniaku potrzeba 200 t wody

-1t sody kalcynowanej (węglan sodu) – w zależności od pory roku 150-190t

-1t papieru – 700t

-1t włókien syntetycznych – 1000t

-1t kauczuku syntetycznego – 1000t

-1t suchej masy roślinnej – 500t

-1kg streptomycyny – 2t

W krajach o wysokim stopniu uprzemysłowienia 85-95%

slide40

Bilans wody

W przemyśle chemicznym woda jest

-surowcem

do otrzymywania wodoru i tlenu

do otrzymywania gazu wodnego (mieszaniny tlenku węgla i wodoru)

do produkcji substancji organicznych i nieorganicznych

-środowiskiem licznych reakcji chemicznych

-środkiem pomocniczym w różnych procesach technologicznych (np. flotacja, krystalizacja)

-woda jest nośnikiem ciepła w procesach ogrzewania i chłodzenia

-czynnikiem czyszczącym, myjącym i chłodzącym. 

slide41

Bilans wody

Woda w przyrodzie

Wody pokrywają 71% powierzchni naszego globu.  

Woda na Ziemi

Wody słone – 98%

Wody słodkie 2%

w postaci lodu 97%

w postaci ciekłej 2%

w postaci pary 1%