Scrubber a gas umido
Che cos'è?
Il lavaggio a umido (o assorbimento) è un trasferimento di massa tra un gas solubile e un solvente, spesso acqua, in contatto tra loro. Il lavaggio fisico è preferito per il recupero chimico, mentre il lavaggio chimico è limitato alla rimozione e all'abbattimento dei composti gassosi. Il lavaggio fisico-chimico assume una posizione intermedia. Il composto viene sciolto nel liquido assorbente e coinvolto in una reazione chimica reversibile, che consente il recupero del composto gassoso.
A seconda degli inquinanti da rimuovere, vengono utilizzati diversi liquidi di lavaggio acquosi tra cui:
A seconda degli inquinanti da rimuovere, vengono utilizzati diversi liquidi di lavaggio acquosi tra cui:
- Water, per rimuovere solventi e gas come alogenuri di idrogeno o ammoniaca, con l'obiettivo principale di recuperare e riutilizzare questi contaminanti.
- Soluzioni alcaline (es. soda caustica – cioè idrossido di sodio – e carbonato di sodio), per rimuovere composti acidi come alogenuri di idrogeno, anidride solforosa, acido solfidrico (H2S), fenoli, cloro.
Il valore del pH dello scrubber alcalino dipende dall'inquinante da rimuovere; Il pH è spesso mantenuto tra 8.5 e 9.5 (per SO2 rimozione è necessario un intervallo di pH compreso tra 6.5 e 7.5, mentre per H2S rimozione è richiesto un pH di 10 o più). Il valore del pH non deve essere troppo alto a causa dell'assorbimento di CO2 in acqua. Un valore di pH pari o superiore a 10 causerà la CO . disciolta2 essere presente nell'acqua come carbonato, causando un aumento drammatico del tasso di consumo alcalino. Il carbonato di calcio si depositerà anche sulle guarnizioni, aumentando la caduta di pressione. Per evitare ciò, l'acqua addolcita può essere utilizzata in uno scrubber a gas alcalino. - Soluzioni ossidanti alcaline , ovvero soluzioni alcaline con ossidanti quali ipoclorito di sodio (NaOCl), biossido di cloro (ClO2), ozono (O3) o perossido di idrogeno (H2O2); questi sono particolarmente indicati per la rimozione degli odori.
- Soluzioni di sodio idrogeno solfito , per rimuovere gli odori (es. aldeidi).
- Soluzioni acide , per rimuovere composti alcalini, ad es. ammoniaca, ammine ed esteri. Il dosaggio dell'acido avviene mediante regolazione del pH. Nella maggior parte dei casi, il pH si mantiene tra 3 e 6. Acido solforico (H2SO4) è spesso l'acido di scelta per ragioni economiche. Per applicazioni specifiche, ad esempio la rimozione di NH3, acido nitrico (HNO3) viene usato.
- Soluzioni di monoetanolammina e dietanolammina , idoneo per l'assorbimento e il recupero di idrogeno solforato.
- Solventi organici a bassa volatilità , ad esempio nonano refrigerato per il recupero di VOC leggeri come butani e pentani.
- Scrubber per imballaggi fibrosi;
- Spazzole a letto mobile;
- Lavapavimenti a pacco;
- Scrubber a piastre d'urto;
- Torri di nebulizzazione.
- Requisiti per l'efficienza delle prestazioni,
- Fabbisogno energetico,
- Reagenti,
- Proprietà del flusso di gas di scarico.
Design, manutenzione ed efficienza
Una progettazione ottimale dei sistemi di lavaggio per ottenere basse concentrazioni di uscita include un'elevata affidabilità, un funzionamento automatico e un flusso in controcorrente di liquido e gas. Gli scrubber sono comunemente azionati con preraffreddatori (es. camere di nebulizzazione e quencher) per abbassare la temperatura del gas in ingresso e contemporaneamente saturare il flusso di gas, evitando così tassi di assorbimento ridotti ed evaporazione del solvente. Tali dispositivi aggiuntivi esercitano basse perdite di carico.
L'efficienza di abbattimento degli scrubber a gas dipende dal tempo di permanenza del gas nella sezione di assorbimento, dal tipo di baderna utilizzato, dal rapporto liquido/gas (L/G), dalla velocità di raffreddamento, dalla temperatura dell'acqua e dall'aggiunta di sostanze chimiche.
Nel caso degli scrubber alcalino-ossidativi, l'efficienza di abbattimento dipende dall'ossidabilità dei composti e dal tempo di permanenza nello scrubber. Un aumento del tempo di residenza richiede installazioni più grandi e maggiori costi di investimento. I test pilota sono essenziali per ottenere un buon design.
Il consumo di acqua di lavaggio dipende in larga misura dalle concentrazioni in entrata e in uscita dei composti gassosi. Le perdite per evaporazione sono determinate principalmente dalla temperatura e dall'umidità del flusso di gas in ingresso. Il flusso di gas in uscita è, nella maggior parte dei casi, completamente saturato di vapore acqueo.
Il lavaggio genera acque reflue che necessitano di un trattamento, se il liquido di lavaggio con il suo contenuto non viene utilizzato diversamente.
La misurazione di routine è necessaria per:
Quando si utilizza uno scrubber ossidativo alcalino con NaOCl, a bassi valori di pH potrebbero formarsi fumi tossici di cloro. Uno scrubber alcalino potrebbe quindi essere posizionato in serie allo scrubber ossidativo alcalino per rimuovere questi fumi di cloro.
L'assorbimento è potenziato da:
L'efficienza di abbattimento degli scrubber a gas dipende dal tempo di permanenza del gas nella sezione di assorbimento, dal tipo di baderna utilizzato, dal rapporto liquido/gas (L/G), dalla velocità di raffreddamento, dalla temperatura dell'acqua e dall'aggiunta di sostanze chimiche.
Nel caso degli scrubber alcalino-ossidativi, l'efficienza di abbattimento dipende dall'ossidabilità dei composti e dal tempo di permanenza nello scrubber. Un aumento del tempo di residenza richiede installazioni più grandi e maggiori costi di investimento. I test pilota sono essenziali per ottenere un buon design.
Il consumo di acqua di lavaggio dipende in larga misura dalle concentrazioni in entrata e in uscita dei composti gassosi. Le perdite per evaporazione sono determinate principalmente dalla temperatura e dall'umidità del flusso di gas in ingresso. Il flusso di gas in uscita è, nella maggior parte dei casi, completamente saturato di vapore acqueo.
Il lavaggio genera acque reflue che necessitano di un trattamento, se il liquido di lavaggio con il suo contenuto non viene utilizzato diversamente.
La misurazione di routine è necessaria per:
- La caduta di pressione attraverso lo scrubber, come mezzo per scoprire anomalie operative che potrebbero richiedere manutenzione;
- La portata dell'acqua di reintegro dello scrubber;
- La portata dell'acqua di riciclo;
- La portata del reagente;
- In alcuni casi pH, temperatura, conducibilità elettrica e potenziale di riduzione.
Quando si utilizza uno scrubber ossidativo alcalino con NaOCl, a bassi valori di pH potrebbero formarsi fumi tossici di cloro. Uno scrubber alcalino potrebbe quindi essere posizionato in serie allo scrubber ossidativo alcalino per rimuovere questi fumi di cloro.
L'assorbimento è potenziato da:
- Superfici di contatto più grandi;
- Rapporti liquido/gas più elevati;
- Concentrazioni più elevate nel flusso di gas;
- Temperature più basse.
applicabilità
Si segnala che lo scrubbing ossidativo alcalino viene utilizzato in settori quali l'industria alimentare, i macelli, la produzione di agenti aromatizzanti e l'industria tessile.
Tabella 1 mostra i limiti applicativi e le restrizioni associate al lavaggio a umido (adattato da EIPPCB, 2016, Tabella 3.307).
Tabella 1. Limiti di applicazione e restrizioni associati al lavaggio a umido.
Tabella 1 mostra i limiti applicativi e le restrizioni associate al lavaggio a umido (adattato da EIPPCB, 2016, Tabella 3.307).
Tabella 1. Limiti di applicazione e restrizioni associati al lavaggio a umido.
| Problema | Limiti/Restrizioni |
|---|---|
| Flusso di gas (Nm3/ H) | 50-500000 |
| Temperatura (° C) | 5-80 |
| Pressione (MPa) | atmosferico |
| Caduta di pressione (mbar) | ~ 12 |
| Contenuto di particolato (mg/Nm3) | <10 |
