RU2112589C1 - Method and apparatus for low-concentration toxic vaporized impurities from industrial gases - Google Patents
Method and apparatus for low-concentration toxic vaporized impurities from industrial gases Download PDFInfo
- Publication number
- RU2112589C1 RU2112589C1 RU96123881A RU96123881A RU2112589C1 RU 2112589 C1 RU2112589 C1 RU 2112589C1 RU 96123881 A RU96123881 A RU 96123881A RU 96123881 A RU96123881 A RU 96123881A RU 2112589 C1 RU2112589 C1 RU 2112589C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- aerosol
- ionization
- zone
- chamber
- Prior art date
Links
Landscapes
- Treating Waste Gases (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области защиты окружающей среды и может быть использовано на промышленных предприятиях для очистки газовых выбросов от паров токсичных жидкостей. Известны различные химические способы очистки воздуха от паров токсичных жидкостей, в частности окисление органических примесей на гетерогенных катализаторах, адсорбционные и абсорбционные методы (Матрос Ю.Ш., Носков А.С., Чумаченко В.А. Каталитическое обезвреживание отходящих газов промышленных производств. Новосибирск: Наука, 1991. 224 с). К числу физико-химических следует отнести конденсационные методы очистки ("Способ и устройство для удаления загрязнений из дымовых газов" - патент США 5346674, B 01 D 53/02; "Способ удаления парообразных веществ из воздуха и технических газов" - заявка ФРГ 4303670, F 25 J 3/08, F 25 B 9/06). The invention relates to the field of environmental protection and can be used in industrial enterprises for the purification of gas emissions from vapors of toxic liquids. Various chemical methods are known for purifying air from toxic fumes, in particular the oxidation of organic impurities on heterogeneous catalysts, adsorption and absorption methods (Matros Yu.Sh., Noskov A.S., Chumachenko V.A. Catalytic neutralization of industrial exhaust gases. Novosibirsk : Science, 1991.224 s). Physicochemical methods include condensation cleaning methods ("Method and device for removing contaminants from flue gases" - US patent 5346674, B 01 D 53/02; "Method for removing vaporous substances from air and industrial gases" - application of Germany 4303670, F 25 J 3/08, F 25 B 9/06).
Согласно способам, предложенным в указанных источниках, очистка газа осуществляется посредством конденсации паров удаляемых органических и неорганических веществ с последующим удалением капель или увлажненного сорбента. Конденсация паров осуществляется при охлаждении потока очищаемого газа до температуры конденсации удаляемых веществ. В качестве хладагента используется, например, жидкий азот (патент США 5346674). Глубина процесса очистки будет определяться величиной давления насыщенных паров при температуре, до которой охлаждается очищаемый газ. При очистке газа от легколетучих веществ требуется значительное снижение температуры. Кроме того, эти методы трудно реализуемы и экономически невыгодны при больших объемах выбросов. According to the methods proposed in these sources, gas purification is carried out by condensing the vapors of the removed organic and inorganic substances, followed by the removal of drops or a moistened sorbent. Vapors are condensed by cooling the stream of gas to be purified to the condensation temperature of the removed substances. As a refrigerant, for example, liquid nitrogen is used (US Pat. No. 5,346,674). The depth of the cleaning process will be determined by the pressure of saturated vapors at a temperature to which the gas to be purified is cooled. When cleaning gas from volatile substances, a significant decrease in temperature is required. In addition, these methods are difficult to implement and economically disadvantageous for large volumes of emissions.
Существуют также процессы плазмохимической очистки воздуха с использованием различных видов электрических разрядов, например дугового ("Узел очистки потока воздуха от химических загрязнений" - патент США 5380355, B 03 C 3/10). Удаление загрязнений из воздуха согласно патенту основано на реакциях окисления примеси, инициируемых радикалами, озоном и возбужденными молекулами в газовой фазе. Применение плазмохимических методов позволяет добиться высокой степени очистки, однако "энергетическая стоимость" удаления одной молекулы оказывается высокой, что ограничивает широкое применение этих методов. There are also processes of plasma-chemical air purification using various types of electric discharges, for example, arc discharges ("Unit for cleaning the air flow from chemical contaminants" - US patent 5380355, B 03 C 3/10). The removal of contaminants from air according to the patent is based on oxidation reactions of an impurity initiated by radicals, ozone and excited molecules in the gas phase. The use of plasma-chemical methods allows to achieve a high degree of purification, however, the "energy cost" of removing one molecule is high, which limits the widespread use of these methods.
Примером совместного использования электрофизических методов и явления конденсации является патент США 3564457, B 03 C 3/16 - "Аппарат для электростатической очистки газа". Согласно предложенному здесь способу, отходящие газы подвергаются быстрому охлаждению водой или разбавленной серной кислотой, для концентрации примесей и насыщения газа водой. При охлаждении газа происходит образование перенасыщенных паров удаляемых веществ и воды, которые конденсируются и поступают в конденсатор, где частицам и каплям сообщается электростатический заряд. Частицы осаждаются на стенках конденсатора и смываются жидкостью. Конденсация пара будет продолжаться до тех пор, пока его давление не станет равным давлению насыщения при данной температуре, этим и будет определяться эффективность очистки. Эффективность очистки будет повышаться при охлаждении газа до более низких температур, однако это ограничивается техническими и экономическими факторами, особенно для очистки больших объемов очищаемого газа. An example of the sharing of electrophysical methods and the phenomenon of condensation is US Pat. No. 3,564,457, B 03 C 3/16 - "Apparatus for electrostatic gas purification." According to the method proposed here, the exhaust gases are subjected to rapid cooling with water or dilute sulfuric acid, for the concentration of impurities and saturation of the gas with water. When the gas is cooled, oversaturated vapors of the removed substances and water are formed, which condense and enter the condenser, where electrostatic charge is imparted to particles and drops. Particles are deposited on the walls of the capacitor and washed off with liquid. Steam condensation will continue until its pressure becomes equal to the saturation pressure at a given temperature, this will determine the cleaning efficiency. The cleaning efficiency will increase when the gas is cooled to lower temperatures, but this is limited by technical and economic factors, especially for cleaning large volumes of gas to be purified.
Наиболее близким к заявляемому способу может являться способ очистки промышленных газов от низкоконцентрированных токсичных парообразных примесей, имеющих парциальное давление ниже давления насыщения, описанный в материалах семинара (Применение электронных пучков и импульсных разрядов для очистки дымовых газов. -М.: ИВТАН, 1991, с.37-41), в котором осуществляется очистка промышленных газов от низкоконцентрированных токсичных парообразных примесей, имеющих парциальное давление ниже давления насыщения, включающий непрерывную прокачку газа через зону воздействия ионизаторов с образованием в газе заряженных частиц под действием ионизаторов. Closest to the claimed method may be a method of purification of industrial gases from low concentrated toxic vapor impurities having a partial pressure below the saturation pressure, described in the materials of the seminar (The use of electron beams and pulsed discharges for cleaning flue gases. -M .: IVTAN, 1991, p. 37-41), in which industrial gases are cleaned from low-concentration toxic vaporous impurities having a partial pressure below the saturation pressure, including continuous pumping of gas through impact ionizer zone to form a gas of charged particles under the action of ionizers.
Задачей настоящего изобретения является снижение энергоемкости процесса очистки газа от паров, содержащих, например, токсичные вещества, имеющие парциальное давление ниже насыщения при данной температуре. The objective of the present invention is to reduce the energy intensity of the process of gas purification from vapors containing, for example, toxic substances having a partial pressure below saturation at a given temperature.
Поставленная задача может быть решена путем создания в очищаемом потоке газа заряженных частиц (ионов), причем скоростью прокачки и интенсивностью ионизации, общее их количество регулируется в пределах 1 ион на 2-6 молекул примеси. Ионы служат центрами конденсации молекул примеси в микрокапли. После выхода газа из зоны воздействия ионизаторов при рекомбинации ионов происходит коагуляционный рост микрокапель, а образующийся аэрозоль непрерывно удаляется из газа. The problem can be solved by creating charged particles (ions) in the gas stream to be cleaned, with pumping speed and ionization intensity, their total number is regulated within 1 ion per 2-6 impurity molecules. Ions serve as centers of condensation of impurity molecules in microdrops. After the gas leaves the ionization zone during ion recombination, coagulation growth of microdrops occurs, and the aerosol formed is continuously removed from the gas.
Физическую суть процесса конденсации ненасыщенного пара можно описать следующим образом. Известно, что ионизация газа приводит не только к образованию радикалов и протеканию химических реакций окисления, но и вызывает конденсацию паров. Центрами конденсации служат ионы, причем образование микрокапель на зарядах происходит даже в условиях ненасыщенного газа. Размеры этих капель составляют единицы нанометров, а количество молекул в капле - около 30 (см., например, Н.Дас Гупта, С.Гош. Камера Вильсона и ее применение в физике. Изд. Иностр. литературы, 1947, с.25 и далее). The physical essence of the process of condensation of unsaturated steam can be described as follows. It is known that gas ionization leads not only to the formation of radicals and chemical oxidation reactions, but also causes vapor condensation. Ions serve as condensation centers, and the formation of microdrops on charges occurs even in an unsaturated gas. The sizes of these droplets are units of nanometers, and the number of molecules in a droplet is about 30 (see, for example, N. Das Gupta, S. Gauche. Wilson's chamber and its application in physics. Publishing House of Foreign Literature, 1947, p.25 and Further).
Известно также, что "энергетическая стоимость" создания одного иона составляет 12-15 эВ для случая ионизации газа электронными пучками и 20 - 30 эВ для случая ионизации газа разрядами (см., например, Пикаев А.К. Современная радиационная химия. Радиолиз жидкостей и газов. -М.: Наука, 1986, с.8; Райзер Ю. П. Физика газового разряда. -М.: Наука, 1987, с.125). Таким образом "энергетическая емкость" конденсации одной молекулы пара составит 0,5 - 1 эВ, что на 1,5 - 2 порядка ниже, чем "энергетическая стоимость" окисления. It is also known that the "energy cost" of creating one ion is 12-15 eV for the case of gas ionization by electron beams and 20 - 30 eV for the case of gas ionization by discharges (see, for example, A. Pikaev. Modern radiation chemistry. Radiolysis of liquids and of gases. -M .: Nauka, 1986, p. 8; Reiser Yu.P. Physics of gas discharge.-M .: Nauka, 1987, p. 125). Thus, the "energy capacity" of condensation of one vapor molecule will be 0.5 - 1 eV, which is 1.5 - 2 orders of magnitude lower than the "energy cost" of oxidation.
В наших экспериментах показано также, что при рекомбинации ионов происходит коагуляционный рост капель и они могут достигать размеров от 1 до 10 мкм, что достоверно регистрируется с помощью оптических методов зондирования аэрозоля. Такие капли могут быть удалены из газа с помощью хорошо известных методов очистки газа от частиц (в частности аэрозольных). Процессом, противодействующим конденсации пара, является испарение с поверхности капель, поскольку окружающий пар является ненасыщенным, поэтому реальная "энергетическая стоимость" конденсации превышает теоретические оценки, однако, при подборе условий ионизации, для различных температур газа и видов удаляемых паров, она может составлять 5 - 15 эВ на удаляемую молекулу, при этом необходимо создавать в газе 1 ион на 2-6 удаляемых молекул. Эти цифры получены нами экспериментально, часть соответствующих опытов описана ниже. In our experiments, it was also shown that, upon the recombination of ions, coagulation of droplets occurs and they can reach sizes from 1 to 10 μm, which is reliably recorded using optical methods of aerosol sensing. Such droplets can be removed from the gas using well-known methods of gas purification from particles (in particular aerosol). The process that counteracts vapor condensation is evaporation from the surface of the droplets, since the surrounding vapor is unsaturated, therefore, the real "energy cost" of condensation exceeds theoretical estimates, however, when choosing ionization conditions for various gas temperatures and types of vapor removed, it can be 5 - 15 eV per molecule to be removed; in this case, it is necessary to create 1 ion in the gas for 2-6 molecules to be removed. These figures were obtained experimentally by us; part of the corresponding experiments is described below.
Для создания необходимой концентрации заряженных частиц в очищаемом газе нами был использован импульсный коронно-стримерный разряд, могут быть также использованы другие виды электрических разрядов, создающих неравновесную низкотемпературную плазму, такие как барьерный, коронный, тлеющий и др.; может использоваться также инжекция в газ электронных пучков. To create the necessary concentration of charged particles in the gas to be cleaned, we used a pulsed corona-streamer discharge, and other types of electric discharges that create a nonequilibrium low-temperature plasma, such as a barrier, corona, glow, and others; Injection of electron beams into gas can also be used.
Для удаления образованного аэрозоля из газа нами использован метод абсорбции на водяных каплях (скруббер). Разработанность этого метода позволяет нам не решать в рамках поставленной задачи проблему выделения абсорбированной примеси из воды. В качестве других способов удаления аэрозоля из газа можно применить метод электрофильтрации, очистку с помощью циклонных аппаратов. To remove the formed aerosol from the gas, we used the method of absorption in water droplets (scrubber). The development of this method allows us not to solve the problem of the allocation of absorbed impurities from water within the framework of the task. As other methods of removing aerosol from gas, one can apply the method of electrostatic filtration, cleaning using cyclone apparatuses.
Таким образом, существенным признаком данного изобретения является использование ионизации газа, а отличительным признаком является то, что очистка газа осуществляется путем конденсации ненасыщенных паров примеси на ионах с последующим удалением образующихся капель из газа в определенной зоне. Thus, the essential feature of this invention is the use of gas ionization, and the distinguishing feature is that the gas is purified by condensation of unsaturated impurity vapors on the ions, followed by the removal of droplets from the gas in a certain area.
Наиболее близким к заявленному устройству является устройство для очистки промышленных газов от низкоконцентрированных токсичных парообразных веществ, имеющих парциальное давление ниже давления насыщения, описанное в заявке Японии 5817819, B 01 D 53/14, 1983, которое содержит генератор для образования заряженных частиц в очищаемом газе, систему прокачки газа и ионизационную камеру. Closest to the claimed device is a device for purifying industrial gases from low concentrated toxic vaporous substances having a partial pressure below the saturation pressure described in Japanese application 5817819, B 01 D 53/14, 1983, which contains a generator for generating charged particles in the gas to be cleaned, gas pumping system and ionization chamber.
Устройство, с помощью которого реализуется предложенный способ (см. чертеж), представляет собой последовательно соединенные камеру ионизации (1) с входным трубопроводом (2) для подачи загрязненного газа, камеру коагуляции (3), камеру удаления аэрозоля (4), вывод очищенного газа осуществляется из камеры удаления аэрозоля через выходной трубопровод (5). The device by which the proposed method is implemented (see the drawing) is a series-connected ionization chamber (1) with an inlet pipe (2) for supplying contaminated gas, a coagulation chamber (3), an aerosol removal chamber (4), and a purified gas outlet carried out from the aerosol removal chamber through the outlet pipe (5).
Образование заряженных частиц в очищаемом газе производится с помощью импульсного коронного разряда. Возбуждение разряда осуществляется с помощью генератора высоковольтных импульсов (6) при подаче импульса напряжения через изолятор (7) на высоковольтный электрод (8). Для удаления образующегося аэрозоля нами использован метод абсорбции на водных каплях, которые образуются в системе диспергирования (9). Вода с абсорбированной примесью удаляется из устройства через трубопровод (10). Генератор высоковольтных импульсов (6) представляет из себя источник импульсного напряжения с амплитудой 50 кВ и частотой 10 Гц. Длительность импульса составляет 5 нс. The formation of charged particles in the gas to be cleaned is performed using a pulsed corona discharge. The discharge is excited using a high-voltage pulse generator (6) when a voltage pulse is applied through an insulator (7) to a high-voltage electrode (8). To remove the resulting aerosol, we used the absorption method on water droplets that are formed in the dispersion system (9). Water with absorbed impurities is removed from the device through a pipeline (10). The high-voltage pulse generator (6) is a source of pulse voltage with an amplitude of 50 kV and a frequency of 10 Hz. The pulse duration is 5 ns.
Очистка газа от низкоконцентрированных токсичных парообразных примесей происходит в предлагаемом устройстве следующим образом. Через входной трубопровод (2) в камеру ионизации (1) подается газ, содержащий токсичные пары. При подаче импульсов напряжения от генератора высоковольтных импульсов в камере ионизации (1) между высоковольтным электродом (8) и заземленными стенками камеры ионизации (1) возбуждается импульсный коронно-стримерный разряд. Ионы, имеющиеся в плазме разряда, становятся центрами конденсации пара. Поток газа из камеры ионизации (1) поступает в коагуляционную камеру (3), где одновременно с рекомбинацией плазмы импульсного разряда происходит коагуляционное укрупнение капель. В результате в очищаемом газе образуется аэрозоль, состоящий из конденсированных токсичных паров. Образованный аэрозоль является нестабильным и постепенно испаряется, поскольку парциальное давление токсичного вещества, из которого состоит аэрозоль, ниже давления насыщения. Поэтому размер камеры конденсации (3) выбран таким, чтобы на выходе из нее размер аэрозоля был максимальным. Этот размер определяется экспериментально, при конструировании устройства, например, визуально или инструментальными методами по светорассеянию. Последовательно с камерой конденсации (3) соединена камера удаления аэрозоля (4), где капли аэрозоля абсорбируются на поверхности водяных капель и удаляются из газового потока. Водяные капли (душ) создаются, в свою очередь, системой диспергирования воды (9). Очищенный газ выходит из камеры удаления аэрозоля через выходной трубопровод (5), а вода с абсорбированной примесью удаляется через трубопровод (10). Gas purification from low concentrated toxic vaporous impurities occurs in the proposed device as follows. Through the inlet pipe (2), a gas containing toxic fumes is supplied to the ionization chamber (1). When voltage pulses are supplied from the high-voltage pulse generator in the ionization chamber (1) between the high-voltage electrode (8) and the grounded walls of the ionization chamber (1), a pulsed corona-streamer discharge is excited. Ions present in the discharge plasma become centers of vapor condensation. The gas flow from the ionization chamber (1) enters the coagulation chamber (3), where, simultaneously with the recombination of the plasma of a pulsed discharge, coagulation of droplets coalesces. As a result, an aerosol consisting of condensed toxic fumes is formed in the gas being cleaned. The aerosol formed is unstable and gradually evaporates, since the partial pressure of the toxic substance of which the aerosol consists is lower than the saturation pressure. Therefore, the size of the condensation chamber (3) is chosen so that at the exit from it the aerosol size is maximum. This size is determined experimentally when designing the device, for example, visually or by instrumental methods for light scattering. In series with the condensation chamber (3), an aerosol removal chamber (4) is connected, where aerosol droplets are absorbed on the surface of water droplets and are removed from the gas stream. Water drops (showers) are created, in turn, by a water dispersion system (9). The purified gas leaves the aerosol removal chamber through the outlet pipe (5), and the absorbed water is removed through the pipe (10).
В проведенных экспериментах в качестве газа-носителя использовался воздух, а в качестве загрязнителя - пары стирола при парциальном давлении 1 - 10% от давления насыщения. Основной целью проведения экспериментов было сравнение энергозатрат на удаление одной молекулы примеси ("Энергетической цены") методом окисления в разряде (согласно патенту - прототипу) и методом конденсационной очистки. Поскольку известны также и абсорбционные методы очистки, то для сравнения эффективности были проведены три вида экспериментов с описанным устройством. In the experiments, air was used as a carrier gas, and styrene vapors were used as a pollutant at a partial pressure of 1-10% of the saturation pressure. The main purpose of the experiments was to compare the energy consumption for removing one impurity molecule (the "Energy Price") by the oxidation method in the discharge (according to the patent prototype) and the condensation purification method. Since absorption cleaning methods are also known, three types of experiments with the described device were carried out to compare the effectiveness.
1. Удаление стирола при возбуждении разряда и абсорбционном удалении аэрозоля. 1. Removal of styrene upon excitation of the discharge and absorption removal of the aerosol.
2. Удаление стирола при возбуждении коронного разряда и выключенной системе диспергирования воды, т.е. без удаления аэрозоля. 2. Removal of styrene upon excitation of a corona discharge and a water dispersion system switched off, i.e. without aerosol removal.
3. Удаление паров стирола только путем абсорбции паров на водяных каплях, при включенной системе диспергирования, но без возбуждения коронного разряда. 3. Removal of styrene vapor only by absorption of vapor in water droplets, with the dispersion system turned on, but without excitation of a corona discharge.
Пример 1. Example 1
Способ удаления паров стирола из воздуха. Процесс проводят в описанном устройстве (см. чертеж) при атмосферном давлении. Содержание стирола в воздухе до и после очистки измеряется хроматографически. Параметры аэрозоля в зоне коагуляции определяются оптическими методами. The method of removing styrene vapor from the air. The process is carried out in the described device (see drawing) at atmospheric pressure. The styrene content in the air before and after purification is measured chromatographically. The aerosol parameters in the coagulation zone are determined by optical methods.
Условия и результаты процесса:
1. Объемный расход воздуха - 600 л/ч.Process conditions and results:
1. The volumetric air flow rate is 600 l / h.
2. Температура воздуха - 20oC.2. The air temperature is 20 o C.
3. Содержание стирола в исходном воздухе - 2,16 г/м3.3. The styrene content in the source air is 2.16 g / m 3 .
4. Электрическая мощность, поглощаемая разрядом - 7,5 Вт. 4. The electric power absorbed by the discharge is 7.5 watts.
5. Частота повторения импульсов - 100 Гц. 5. The pulse repetition rate is 100 Hz.
6. Расход воды в системе диспергирования - 30 л/ч. 6. Water consumption in the dispersion system is 30 l / h.
7. Параметры аэрозоля в зоне коагуляции
концентрация - 106 см-3
размер капель - 1 мкм.7. Aerosol parameters in the coagulation zone
concentration - 10 6 cm -3
the size of the drops is 1 μm.
8. Содержание стирола в обработанном воздухе - 0,09 г/м3.8. The styrene content in the treated air is 0.09 g / m 3 .
9. Снижение концентрации стирола - 2,07 г/м3.9. The decrease in the concentration of styrene - 2.07 g / m 3 .
10. Эффективность очистки воздуха - 96%. 10. The efficiency of air purification - 96%.
11. "Энергетическая стоимость очистки" - 13 эВ/молекулу, или 1 ион на 2-3 удаленных молекулы. 11. "Energy cost of purification" - 13 eV / molecule, or 1 ion per 2-3 removed molecules.
Пример 2. Example 2
Удаление паров стирола в импульсном коронном разряде. Эксперимент проводился для доказательства преимущества конденсационной очистки над окислительной. Процесс проводился в описанном устройстве (см. чертеж) при инициировании коронного разряда в зоне (3), но без удаления аэрозоля из газа, т.е. без использования системы диспергирования воды (11). При этом основным механизмом удаления стирола являлось его окисление. Имелось также незначительное количество продуктов полимеризации. Неудаляемый аэрозоль испарялся. Прочие условия процесса идентичны примеру 1. Removal of styrene vapor in a pulsed corona discharge. The experiment was conducted to prove the advantages of condensation treatment over oxidative. The process was carried out in the described device (see drawing) when a corona discharge was initiated in zone (3), but without removing the aerosol from the gas, i.e. without using a water dispersion system (11). In this case, the main mechanism of styrene removal was its oxidation. There was also a small amount of polymerization products. Non-removable aerosol evaporated. Other process conditions are identical to example 1.
Условия процесса и результаты:
1. Объемный расход воздуха - 600 л/ч.Process conditions and results:
1. The volumetric air flow rate is 600 l / h.
2. Температура воздуха - 20oC.2. The air temperature is 20 o C.
3. Содержание стирола в исходном воздухе - 2,16 г/м3.3. The styrene content in the source air is 2.16 g / m 3 .
4. Электрическая мощность, поглощаемая разрядом - 7,5 Вт. 4. The electric power absorbed by the discharge is 7.5 watts.
5. Частота повторения импульсов - 100 Гц. 5. The pulse repetition rate is 100 Hz.
6. Параметры аэрозоля в зоне коагуляции
концентрация - 106 см-3
размер капель - 1 мкм.6. Aerosol parameters in the coagulation zone
concentration - 10 6 cm -3
the size of the drops is 1 μm.
7. Содержание стирола в обработанном воздухе - 0,98 г/м3.7. The styrene content in the treated air is 0.98 g / m 3 .
8. Снижение концентрации стирола - 1,18 г/м3.8. The decrease in the concentration of styrene - 1.18 g / m 3 .
9. Эффективность очистки воздуха - 54,6%. 9. The efficiency of air purification - 54.6%.
10. "Энергетическая стоимость" - 23 эВ/молекулу, или 1 ион на 1-1,3 удаленных молекулы. 10. "Energy value" - 23 eV / molecule, or 1 ion per 1-1.3 remote molecules.
Сравнение эффективностей очистки воздуха в примерах 1 и 2 свидетельствует о том, что использование только коронного разряда дает значительно меньшую эффективность очистки при прочих равных условиях и подтверждает важную роль системы удаления аэрозоля. "Энергетическая стоимость" конденсационной очистки (13 эВ/молек.) в 1,8 раза ниже, чем окислительной очистки (23 эВ/молек.). Снижение концентрации стирола под воздействием коронного разряда происходит как вследствие его окисления, так и самопроизвольного оседания аэрозоля на стенки камеры с последующей полимеризацией. Из измерений концентрации и размеров аэрозольных частиц следует, что значительная часть остающегося в воздухе после зоны ионизации стирола находится в конденсированном виде, однако, если аэрозоль не удаляется из воздуха в зоне (5), то образовавшиеся капли вновь испаряются и стирол переходит в газовую фазу. A comparison of the air cleaning efficiencies in Examples 1 and 2 indicates that the use of corona discharge alone gives a significantly lower cleaning efficiency, all other things being equal, and confirms the important role of the aerosol removal system. The "energy value" of condensation purification (13 eV / mol.) Is 1.8 times lower than that of oxidative purification (23 eV / mol.). A decrease in the concentration of styrene under the influence of a corona discharge occurs both as a result of its oxidation and spontaneous sedimentation of the aerosol on the chamber walls with subsequent polymerization. From measurements of the concentration and size of aerosol particles, it follows that a significant part of the styrene remaining in the air after the ionization zone is in condensed form, however, if the aerosol is not removed from the air in zone (5), the droplets formed again evaporate and the styrene passes into the gas phase.
Пример 3. Example 3
Для доказательства положительного влияния аэрозоля на процесс удаления стирола путем абсорбции на водных каплях в описанном устройстве (см. чертеж) проведен эксперимент при включенной системе диспергирования воды (10) и выключенном генераторе высоковольтных импульсов (7). Для создания идентичных условий начальная концентрация стирола в воздухе была выбрана примерно равной конечной концентрации стирола, полученной в примере 2 - (1 г/м3). Эта величина совпадает с концентрацией стирола в зоне конденсации для примера 1. Таким образом, отличительной чертой примера 3 является тот факт, что стирол содержится в воздухе в паровой фазе, при прокачке воздуха через зону абсорбции (зону удаления аэрозоля), в то время как в примере 1 стирол содержался в конденсированной фазе. Самопроизвольная конденсация стирола, без воздействия разряда, исключена, так как его содержание составляет всего 3% от давления насыщенных паров при данной температуре. Отсутствие аэрозоля подтверждается также результатами оптических измерений.To prove the positive effect of aerosol on the removal of styrene by absorption on water droplets, an experiment was carried out in the described device (see drawing) with the water dispersion system turned on (10) and the high-voltage pulse generator turned off (7). To create identical conditions, the initial concentration of styrene in the air was chosen approximately equal to the final concentration of styrene obtained in example 2 - (1 g / m 3 ). This value coincides with the concentration of styrene in the condensation zone for example 1. Thus, a distinctive feature of example 3 is the fact that styrene is contained in the air in the vapor phase when air is pumped through the absorption zone (aerosol removal zone), while Example 1 styrene was contained in a condensed phase. Spontaneous condensation of styrene, without the effect of a discharge, is excluded, since its content is only 3% of the saturated vapor pressure at a given temperature. The absence of aerosol is also confirmed by the results of optical measurements.
Условия процесса и результаты:
1. Объемный расход воздуха - 600 л/ч.Process conditions and results:
1. The volumetric air flow rate is 600 l / h.
2. Температура воздуха - 20oC.2. The air temperature is 20 o C.
3. Содержание стирола в исходном воздухе - 1 г/м3.3. The styrene content in the source air is 1 g / m 3 .
4. Расход воды - 30 л/ч. 4. Water consumption - 30 l / h.
5. Содержание стирола в обработанном воздухе - 0,5 г/м3
6. Снижение концентрации стирола - 0,5 г/м3.5. The styrene content in the treated air is 0.5 g / m 3
6. The decrease in the concentration of styrene - 0.5 g / m 3 .
7. Степень очистки воздуха - 50%. 7. The degree of air purification - 50%.
Анализ вышеприведенных примеров позволяет сделать следующие выводы. Эффективность очистки воздуха от паров стирола достигает 96% при использовании конденсации, в то время как при аналогичной начальной концентрации стирола, без его предварительной конденсации, эффективность очистки составляет 50%, а эффективность удаления стирола при использовании только коронного разряда в условиях эксперимента составила 54,6%. В примере 1 потребовалось создание 1 иона на 2-3 удаляемых молекулы. Analysis of the above examples allows us to draw the following conclusions. The efficiency of air purification from styrene vapors reaches 96% when using condensation, while at the same initial concentration of styrene, without its preliminary condensation, the cleaning efficiency is 50%, and the styrene removal efficiency using only corona discharge under experimental conditions was 54.6 % In example 1, it was required to create 1 ion per 2-3 deleted molecules.
Эта величина в значительной мере зависит от температуры очищаемого газа, вида удаляемой примеси. Минимальная величина "энергетической стоимости" была получена нами при очистке воздуха, имеющего комнатную температуру, от паров этанола и составила 4-5 эВ/молекулу. Это соответствует общему количеству созданных ионов примерно 1 ион на 5-6 удаленных молекул и эта величина близка к предельной. Поэтому нужно заключить, что общее число ионов, созданных в зоне ионизации, должно находиться в пределах 1 ион на 2-6 молекул примеси и выбираться при реализации конкретного процесса очистки. При создании концентрации ионов более 1 иона на 2 молекулы примеси предложенный метод приблизится к уже известным методам окислительной очистки (см. пример 2). Добиться снижения "энергетической цены" очистки существенно ниже 4 эВ/молекулу (что соответствует одному иону на 5-6 удаленных молекул) также невозможно из-за описанных выше физических ограничений. Таким образом, указанный диапазон 1 ион на 2-6 удаляемых молекул определяется достаточно жестко. This value largely depends on the temperature of the gas being cleaned, the type of impurity being removed. The minimum value of "energy value" was obtained by us when cleaning air at room temperature from ethanol vapor and amounted to 4-5 eV / molecule. This corresponds to the total number of created ions of approximately 1 ion per 5-6 removed molecules and this value is close to the limit. Therefore, we must conclude that the total number of ions created in the ionization zone should be within 1 ion per 2-6 impurity molecules and selected during the implementation of a specific cleaning process. When creating an ion concentration of more than 1 ion per 2 impurity molecules, the proposed method will approach the already known methods of oxidative purification (see example 2). It is also impossible to achieve a reduction in the "energy price" of purification substantially below 4 eV / molecule (which corresponds to one ion per 5-6 removed molecules) due to the physical limitations described above. Thus, the indicated range of 1 ion per 2-6 removed molecules is determined rather rigidly.
Результаты экспериментов подтверждают возможность использования явления конденсации пара на ионах для повышения эффективности очистки газа от конденсирующихся примесей и снижения энергоемкости процесса. The experimental results confirm the possibility of using the phenomenon of vapor condensation on ions to increase the efficiency of gas purification from condensing impurities and reduce the energy intensity of the process.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96123881A RU2112589C1 (en) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | Method and apparatus for low-concentration toxic vaporized impurities from industrial gases |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96123881A RU2112589C1 (en) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | Method and apparatus for low-concentration toxic vaporized impurities from industrial gases |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2112589C1 true RU2112589C1 (en) | 1998-06-10 |
| RU96123881A RU96123881A (en) | 1999-02-20 |
Family
ID=20188291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96123881A RU2112589C1 (en) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | Method and apparatus for low-concentration toxic vaporized impurities from industrial gases |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2112589C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2175880C2 (en) * | 1998-06-17 | 2001-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Простор Плюс-М" | Method for vapor condensation |
| RU2288021C2 (en) * | 2004-05-24 | 2006-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара" | Method of condensation of the steam from the gas and the device for its realization |
| RU2483786C1 (en) * | 2012-02-24 | 2013-06-10 | Алексей Алексеевич Палей | Method of cleaning gases from aerosols |
-
1996
- 1996-12-24 RU RU96123881A patent/RU2112589C1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2175880C2 (en) * | 1998-06-17 | 2001-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Простор Плюс-М" | Method for vapor condensation |
| RU2288021C2 (en) * | 2004-05-24 | 2006-11-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара" | Method of condensation of the steam from the gas and the device for its realization |
| RU2483786C1 (en) * | 2012-02-24 | 2013-06-10 | Алексей Алексеевич Палей | Method of cleaning gases from aerosols |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kohno et al. | Destruction of volatile organic compounds used in a semiconductor industry by a capillary tube discharge reactor | |
| Masuda et al. | Novel plasma chemical technologies—PPCP and SPCP for control of gaseous pollutants and air toxics | |
| Mizuno et al. | Indoor air cleaning using a pulsed discharge plasma | |
| US4650555A (en) | Method for corona discharge enhanced flue gas clean-up | |
| AU2006310457B2 (en) | Combined treatment of gaseous effluents by cold plasma and photocatalysis | |
| US6680033B2 (en) | Composite deodorization system and ion deodorization system | |
| KR20100073304A (en) | Apparatus for cleaning air and clenaing method used the same | |
| EA024968B1 (en) | Device and method for purifying air from non-desired components and for eliminating such components | |
| US5308589A (en) | Odor control system | |
| CN105311931B (en) | Industrial VOCs exhaust gas decomposing, purifying processing method and equipment | |
| RU2112589C1 (en) | Method and apparatus for low-concentration toxic vaporized impurities from industrial gases | |
| CN110227338B (en) | System for wet-type low temperature plasma handles sludge drying waste gas | |
| US20020074290A1 (en) | System and method for treating drinking water | |
| EP1497023B1 (en) | Method for abatement of voc in exhaust gases by wet pulse corona discharge | |
| JP2002177734A (en) | Ultra-short pulse high voltage applying-type gas cleaning apparatus | |
| CN111001276A (en) | Method and device for simultaneously removing gaseous and particle harmful substances in airflow | |
| CN215388624U (en) | System for ionizing treatment gas | |
| RU2071816C1 (en) | Method of cleaning air from organic impurities | |
| RU2019498C1 (en) | Process for preparing sulfuric acid from sulfur dioxide- containing waste gases | |
| JP3115731B2 (en) | Air impurity removal equipment | |
| DK3007805T3 (en) | PROCEDURE FOR TREATING AT LEAST ONE GAS SHOPPING OUTPUT | |
| EP0473327A1 (en) | Gas stream treatment | |
| RU2537613C1 (en) | Method of purifying gas emissions from mercury | |
| KR20220162901A (en) | Air sterilization device using RF | |
| JPH03267113A (en) | Method and device for treating gas by using high-frequency creeping discharge |