Описание изобретения

Изобретение относится к сорбционно-каталитической очистке воздуха от загрязняющих веществ и может быть использовано для систем очистки от токсичных компонентов выхлопных газов выбрасываемой в атмосферу вентиляционной вытяжки из многоэтажных, наземных и подземных гаражей-стоянок закрытого типа, станций техобслуживания, автодорожных тоннелей, складских помещений и терминалов с заездом внутрь автомобильного транспорта, а также для очистки приточной вентиляции помещений в случае забора воздуха в местах его высокого загрязнения выхлопными газами бензиновых и дизельных двигателей внутреннего сгорания. Главными загрязняющими веществами воздуха для рассматриваемых объектов с концентрациями, существенно превышающими ПДК, являются окись углерода СО, оксиды азота NO и NO2, углеводороды и другие органические соединения, двуокись серы SO2, а также аэрозоли и частицы сажи и пыли.

Известны установки и способы для очистки (регенерации) воздуха в закрытых помещениях для очистки воздуха, подаваемого в помещения, от загрязняющих веществ, присутствующих в повышенных концентрациях в атмосфере в местах его забора, и для очистки воздушно-газовых смесей, являющихся отходящими газами различных производств и ТЭЦ и автомобильного выхлопа.

Например, известны способы очистки отходящих газов различных производств, в частности, образующихся при плазменной обработке материалов, содержащих оксиды азота, углерода и пр. (RU, патент 2035976, кл. B 01 D 53/02, 1995), или для очистки воздуха от свинца, олова, канифоли и других соединений, выделяющихся при электротехнических работах (RU, патент 2112587, кл. B 01 D 53/02, 1998).

Способы предусматривают адсорбцию загрязняющих веществ специальными сорбентами. Способы непригодны для очистки воздуха от окиси углерода, так как она не адсорбируется на используемых в этих способах сорбентах.

Широко известен способ очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания путем глубокого каталитического окисления окиси углерода и углеводородов с их превращением в углекислый газ и воду, а также способ каталитического восстановления окислов азота до азота на базе проведения реакций на поверхности катализаторов.

Аналогичный способ применяется для очистки отходящих газов различных производств и ТЭЦ. Разработанные на основе этого способа нейтрализаторы выхлопных газов устанавливаются в настоящее время практически на всех зарубежных автомобилях и на автомобилях некоторых отечественных марок. Соответствующие устройства очистки отходящих газов широко используются для оборудования промышленных установок. Все эти способы и устройства предполагают протекание каталитических реакций при высоких температурах (200-400oC) и, как правило, с использованием дорогостоящих катализаторов на основе благородных металлов (платина, родий, палладий). Однако необходимость проведения реакций при высоких температурах делает невозможным применение указанных каталитических систем для очистки огромных воздушных вентиляционных потоков по соображениям экономии энергии.

Наиболее близким к предлагаемому способу очистки воздуха от токсичных компонентов по технической сущности является способ очистки воздуха, описанный в патенте (ЕР 0438282 B1, кл. B 01 D 53/04, 1991), посвященном производству особо чистого азота из воздуха для нужд электронной промышленности. Описанный в данном изобретении способ очистки воздуха заключается в последовательной очистке исходного воздуха: (1) от паров воды и CO2; (2) от окиси углерода; (3) от водорода и (4) повторно от паров воды и CO2.

Удаление паров воды из воздуха на 1-й стадии очистки осуществляют сначала путем его сжатия до 10 атм. с разогревом с последующим охлаждением и отделением жидкой воды, затем путем пропускания воздуха через слой сорбента, поглощающего воду и CO2 (окись алюминия, силикагель, цеолиты и их комбинация). Очистку воздуха от СО (вторая стадия) осуществляют пропусканием воздуха (после обезвоживания) через слой окислительно-восстановительного катализатора типа гопкалита на основе окислов переходных металлов (никель, марганец и медь), работающих при низких температурах (-20 - +50oC) (по прототипу при 5-20oС), при этом СО превращается в CO2. Для очистки от водорода воздух пропускают через слой катализатора на основе нанесенного палладия (для превращения H2 в H2O). Затем воздух повторно пропускают через новый слой сорбента, поглощающего воду и CO2. Из очищенного таким образом воздуха затем выделяют чистый азот. Производительность способа очистки воздуха 8,4 м3/час.

Существенными недостатками способа-прототипа являются его сложность, высокая энергоемкость и очень низкая производительность, что делает его неприемлемым для очистки больших объемов воздуха. Важно отметить, что при очистке воздуха от токсичных компонентов не требуется удаления из воздуха паров воды, CO2 и водорода, так как вода и CO2 нетоксичны, а водород присутствует в воздухе в чрезвычайно малых концентрациях (5·10-5 об. %). В способе-прототипе удаление воды на первой стадии очистки помимо решения задачи получения высокочистого воздуха позволило избежать отравления парами воды окислительно-восстановительного катализатора на основе окислов переходных металлов, так как известно, что такие катализаторы (в том числе гопкалит) резко снижают каталитическую активность под воздействием адсорбируемой на его поверхности воды (см., например, Беркман С., Моррелл Д. и Эглофф Г., Катализ в неорганической и органической химии, пер. с англ., кн. 1-2, М.-Л., 1949).

Еще статьи по теме

Разработка мероприятий по защите и охране атмосферного воздуха при работе сталелитейного завода
Цель работы: Разработка проекта мероприятий по защите атмосферного воздуха в условиях сталелитейного завода с детальной разработкой санитарно-защитной зоны предприятия Задачи: Создать оптимальные конфигурации СЗЗ. Рассчитать и графичес ...

Разработка проекта организационно-технических мероприятий по совершенствованию природоохранной деятельности
Одним из основных направлений, обеспечивающих эффективное и устойчивое экономическое развитие предприятий, является применение экологически ориентированных информационных систем управления, которые являются частью общей системы администрат ...