Τεχνολογία Περιβάλλοντος Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής & Διοίκησης Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης 5ο μάθημα
ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 2
Μέχρι τώρα Εισαγωγή στην πολυδιάστατη έννοια «Περιβάλλον» Τα περιβαλλοντικά προβλήματα και τα αίτιά τους Τα οικοσυστήματα και η λειτουργία τους Γνωριμία με το πρόβλημα της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Η ιστορία της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Φυσική-Ρυπασμένη ατμόσφαιρα, οι ρυπογόνοι παράγοντες Πηγές της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Επιδράσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης Οριακές τιμές Μακροχρόνιες και μεγάλης κλίμακας επιδράσεις της ατμοσφαιρικής ρύπανσης στον πλανήτη ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 3
Ενότητες Παρουσίασης Ενότητα 1 Η Φυσική της Ατμόσφαιρας, Μετεωρολογία (Κατανόηση της τύχης των ρύπων στην ατμόσφαιρα) Ενότητα 2 Τεχνολογίες καταστροφής αερίων ρύπων ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 4
Ενότητες Παρουσίασης Ενότητα 1 Η Φυσική της Ατμόσφαιρας, Μετεωρολογία (Κατανόηση της τύχης των ρύπων στην ατμόσφαιρα) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 5
Ήλιος - Ατμόσφαιρα Ήλιος (2 10 30 Kg, r =700.000 Km, H 2 :70%, He:28%, απόσταση 150.000.000 Κm από τη Γη (5 10 18 Kg, r =6.370 Km,) Ακτινοβολούμενη ενέργεια (ηλεκτρομαγνητικό φάσμα) Θέρμανση από τον Ήλιο + περιστροφή της γης πιέσεις στην ατμόσφαιρα ατμοσφαιρικές κινήσεις (90% κάτω από τα 12 Km, 99% κάτω από τα 30 Km) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 6
Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα <> ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 7
Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 8
Περιφορά της Γης ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 9
Ηλιακή ακτινοβολία Ήλιος (μέλαν σώμα με θερμοκρασία 5000 Κ) Ηλιακή σταθερά = 1400 W/m 2 (σε επιφάνεια κάθετα τοποθετημένη στην ακτινοβολία του Ήλιου) / 4πR 2 = 340 W/m 2 (η μέση ενέργεια που φτάνει στα όρια της ατμόσφαιρας) 80-85% της προσπίπτουσας ακτινοβολίας φτάνει στην επιφάνεια της Γης (σε συνθήκες καθαρού ουρανού) 50% της προσπίπτουσας ακτινοβολίας φτάνει στην επιφάνεια της Γης (σε συνθήκες μέτριας συννεφιάς) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 10
Λευκαύγεια (Albedo) : Το κλάσμα της προσπίπτουσας ακτινοβολίας που ανακλάται Μέσηλευκάγειαόληςτηςγήινηςεπιφάνειας= 0,35 Προσανατολισμός της Γης ως προς την ηλιακή ακτινοβολία στις δυο ακραίες περιπτώσεις της περιφοράς της ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 11
Λευκαύγεια ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 12
Λευκαύγεια Σχήμα: Λευκαύγεια το καλοκαίρι (αριστερά) και το χειμώνα (δεξιά). Πηγή: NASA-ISCCP ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 13
Ενεργειακό Ισοζύγιο Μόνιμη καθαρή απώλεια θερμότητας κοντά στους πόλους Μεταφορά θερμότητας από τον Ισημερινό προς τους πόλους Μέση ετήσια ακτινοβολία (in-out) της Γης ανά γεωγραφικό πλάτος ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 14
Ενεργειακό Ισοζύγιο (σε εκατοστιαία βάση) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 15
Ενεργειακό Ισοζύγιο (σε W/m 2 ) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 16
Σταθερή και ασταθής ατμόσφαιρα PA - (P+dP)A - gρadz = 0 dp = - gρdz 1ος Νόμος Θερμ/κής: dh= C p dt VdP (dh=0, αδιαβατικές συνθήκες) C p dt = VdP Για Vρ=1 (μονάδα μάζας) -dt/dz = g/c p = γ d (ξηρή αδιαβατική θερμοβαθμίδα, Κ/m) γ d = 0,0098 Κ/m (9,8 Κ/Km) Αέραςκορεσμένοςσευδρατμούς, γ s = 0,0055 Κ/m (5,5 Κ/Km) Πραγματική ατμοσφαιρική θερμοβαθμίδα, γ r = 0,0065 Κ/m (6,5 Κ/Km) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 17
Προσδιορισμός της σταθερότητας Σχήμα. Ψύξη ανερχόμενης αέριας μάζας. Ξηρός αέρας αναγκάζεται να ανέλθει 200 μέτρα κατά μήκος μιας κορυφογραμμής και έτσι ψύχεται αδιαβατικά κατά 2 C ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 18
γ > γ d Επίδραση θερμοβαθμίδας στη σταθερότητα γ < γ d γ = γ d ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 19
Επίδραση θερμοβαθμίδας στη σταθερότητα ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 20
Τι είναι αναστροφή θερμοκρασίας ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 21
Αναστροφές θερμοκρασίας (γ = -ΔΤ/Δz < 0) Σχήμα. Σχηματική αναπαράσταση αναστροφής θερμοκρασίας. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 22
Αναστροφές ακτινοβολίας (radiation inversions) Πλέον συνηθισμένες αναστροφές Σχηματίζονται σε επαφή με την επιφάνεια της γης όταν αυτή ψύχεται ισχυρά λόγω έντονης ακτινοβολίας της. Τααέριαστρώματασεεπαφήμε τη γη ψύχονται περισσότερο των υπερκειμένων και έτσι η θερμοκρασία αυξάνει με το ύψος νύκτα, χειμώνας, ασθενείς άνεμοι, έλλειψη νέφωσης, ευνοϊκοί παράγοντες (συχνό φαινόμενο στις ερήμους) Πάχος στρώματος αναστροφής από 10-15 m, μέχρι 200-300 m (στη Σιβηρία φτάνει ~3 Κm) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 23
Αναστροφές κατάπτωσης (subsidence inversions) Σημαντικές από τη σκοπιά του ελέγχου των ρύπων γιατί μπορούν να επηρεάσουν περιοχές ευρείας έκτασης για αρκετές ημέρες. Συνδέεται με τα μεγαλύτερα επεισόδια ατμοσφαιρικής ρύπανσης. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 24
Αντικυκλωνικές αναστροφές (high-pressure inversions) Σε αντικυκλωνικό σύστημα (ατμοσφαιρική πίεση αυξάνει προς το κέντρο του) ευνοείται η κατακόρυφη κίνηση (κατάπτωση) του αέρα με μικρή ταχύτητα προς το έδαφος (0,01 m/s ή 1 Km/μέρα). Η κατάπτωση του αέρα θα τον θερμάνει σύμφωνα με την υφιστάμενη ατμοσφαιρική θερμοβαθμίδα. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 25
Θαλάσσιες αναστροφές (Μarine inversions) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 26
Μετωπικές αναστροφές (frontal inversions) Δημιουργούνται από οριζόντια μεταφορά : Θερμού αέρα πάνω από ψυχρό (θερμό μέτωπο) Ψυχρού αέρα κάτω από θερμό (ψυχρό μέτωπο). Σημαντικές από τη σκοπιά του ελέγχου των ρύπων γιατί μπορούν να επηρεάσουν περιοχές ευρείας έκτασης για αρκετές ημέρες. Περιβαλλοντική αξία έχει το 1ο είδος αναστροφής που ευνοεί την περιορισμένη διάχυση των ρύπων, επειδή : Τα θερμά μέτωπα έχουν μικρή κλίση (1:200) με αποτέλεσμα την εμφάνιση αναστροφής σε χαμηλό ύψος πάνω από αρκετά εκτεταμένη επιφάνεια Τα θερμά μέτωπα κινούνται πιο αργά ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 27
Επιδράσεις θερμοκρασιακών αναστροφών Σχήμα. Δύο περιπτώσεις παγίδευσης αερίων μαζών λόγω ύπαρξης θερμοκρασιακών αναστροφών ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 28
Επιδράσεις θερμοκρασιακών αναστροφών Σχήμα. Εξάπλωση και παγίδευση των εκπομπών ενός πλοίου κάτω από το ύψος αναστροφής θερμοκρασίας που εκτιμάται στα 250 m περίπου (κόλπος Θεσ/νίκης, 18/2/1964, 07:30) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 29
Επιδράσεις θερμοκρασιακών αναστροφών Σχήμα. Επίδραση θερμοβαθμίδας και οριζόντιας τυρβώδους ροής στη συμπεριφορά διασκορπισμού των ρύπων που εξέρχονται από μια καμινάδα. Οι περιπτώσεις (ε) και (ζ) δημιουργούν επικίνδυνα υψηλές συγκεντρώσεις ρύπων στην γειτονία της καμινάδας. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 30
Παραδείγματα θερμοκρασιακών αναστροφών ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 31
Παραδείγματα θερμοκρασιακών αναστροφών ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 32
Παραδείγματα θερμοκρασιακών αναστροφών ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 33
Παραδείγματα θερμοκρασιακών αναστροφών ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 34
Επιδράσεις της τοπικής κυκλοφορίας του αέρα Σχήμα. Σχηματική ανάπτυξη μιας απόγειας θαλάσσιας αύρας. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 35
Επιδράσεις της τοπικής κυκλοφορίας του αέρα http://www.classzone.com/books/earth_science/terc/cont ent/visualizations/es1903/es1903page01.cfm?chapter_ no=visualization Οπτικοποίηση του φαινομένου (animation) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 36
Επιδράσεις της τοπικής κυκλοφορίας του αέρα Σχήμα. Σχηματική ανάπτυξη ενός ανέμου βουνού κοιλάδας. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 37
Μετεωρολογία και αέρια ρύπανση Έρευνες αέριας ρύπανσης Χρήση κινητών ή σταθερών δειγματοληπτών Επιλογή τόπου δειγματοληψίας (μέση διεύθυνση ανέμου, θερμοκρασία, ποσοστό νέφωσης, ατμοσφαιρική θερμοβαθμίδα, κτλ.) Επιλογή χωροθέτησης βιομηχανικών μονάδων Σημαντική η κλιματολογία της αέριας ρύπανσης στην επιλογή της θέσης Μέση ταχύτητα ανέμου και δεδομένα κατεύθυνσης Διακυμάνσεις ανέμου (εποχιακές, ημερήσιες) Συχνότητα των στάσιμων καιρικών περιόδων Επίδραση της τοπογραφίας και των τοπικών συστημάτων ανέμων σε σχέση με μοντέλα διασποράς και τις γειτονικά κατοικήσιμες και βιομηχανικές περιοχές ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 38
Μετεωρολογία και αέρια ρύπανση Προσδιορισμός των ρυθμών εκπομπών Έλεγχος των ρυθμών εκπομπής σε συσχέτιση με συνθήκες χαμηλής διασποράς για : κανονικές συνθήκες λειτουργίας έκτακτες συνθήκες λειτουργίας (εκκίνηση, συντήρηση, ατύχημα, κτλ.) Σχεδιασμός καμινάδων Καταγραφή των απαιτούμενων καιρικών παραμέτρων Μέση ταχύτητα ανέμου στο ύψος της καμινάδας, μέση θερμοκρασία, μέσεςσυνθήκεςανάμιξης(σταθερότητα), μέσο ύψος και συχνότητα εμφάνισης αναστροφών Σχεδιασμός για το χειρότερο συνδυαστικό σενάριο (υπολογιστικά μοντέλα διασποράς ρύπων) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 39
Μετεωρολογία και αέρια ρύπανση ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 40
Ενότητες Παρουσίασης Ενότητα 2 Τεχνολογίες καταστροφής αερίων ρύπων Τεχνολογίες αντιρύπανσης : Τεχνολογίες που αναπτύσσονται για να αντιμετωπίσουν ένα υπαρκτό πρόβλημα ρύπανσης Αντιρυπαντικές τεχνολογίες : Τεχνολογίες που αναπτύσσονται για την αποφυγή «στη γέννησή τους» της δημιουργίας ρύπων 1. Αντιμετώπιση των εκπομπών των αυτοκινήτων 2. Αντιμετώπιση των εκπομπών από στάσιμες πηγές (βιομηχανία) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 41
Καταλυτικός μετατροπέας Συσκευή που τοποθετείται στο σύστημα εξαγωγής των καυσαερίων των αυτοκινήτων με σκοπό την μετατροπή των εκπεμπόμενων ρύπων σε «αβλαβή» για την ατμόσφαιρα αέρια Οι κυριότερες αντιδράσεις καταστροφής ρύπων είναι : Αντιδράσεις οξείδωσης: CO + ½ O 2 CO 2 C x H y + (x+y/4) O 2 xco 2 + (y/2) H 2 O Αντιδράσεις αναγωγής των ΝΟx: NO + CO CO 2 + ½ N 2 (+N 2 O) (2x+y/2) NO + C x H y xco 2 + (x+y/4)n 2 + (y/2)h 2 O (+N 2 O) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 42
Καταλυτικός μετατροπέας ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 43
Πιθανές χημικές αντιδράσεις σε καταλυτικό μετατροπέα ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 44
Οι 3 τύποι καταλυτικών μετατροπέων ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 45
Ο τριοδικός καταλυτικός μετατροπέας αποτελείται από : Μεταλλικό εξωτερικό περίβλημα Ένα κεραμικό κυψελοειδούς μορφής με διαμήκη κανάλια (400/in 2 ) Μια ενδιάμεση επίστρωση (wash coat) με υλικό μεγάλης επιφάνειας, (π.χ. γ-al 2 O 3, 100-200 m 2 /gr) σε ποσότητα ~20% κ.β. στην οποία είναι υποστηριγμένες οι καταλυτικά ενεργές φάσεις Τις καταλυτικά ενεργές φάσεις (Pt, Pd, Rh ή συνδυασμός αυτών) Το λήπτη λάμδα (λ), (αισθητήρας Ο 2 ηλεκτροχημικού τύπου που ελέγχει συνεχώς της συγκέντρωση Ο 2 στα καυσαέρια και ρυθμίζει αυτόματα την αναλογία καύσιμου-αέρα στο σύστημα τροφοδοσίας του κινητήρα ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 46
Χαρακτηριστικά κατασκευής και συνθηκών λειτουργίας του τριοδικού καταλυτικού μετατροπέα ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 47
Ευγενή μέταλλα τριοδικών καταλυτών Λευκόχρυσος (Pt) Πολύ καλός καταλύτης οξείδωσης του CO και των HCs Εμφανίζει ασήμαντη δραστικότητα και χαμηλή Ν 2 /Ν 2 Ο εκλεκτικότητα για τις αντιδράσεις αναγωγής των ΝΟx Παλλάδιο (Pd) Καλός καταλύτης οξείδωσης του CO και των HCs Καλύτερη αναγωγική δράση από τον Pt, αλλά όχι επαρκής Φθηνότερο από τα άλλα ευγενή μέταλλα ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 48
Ευγενή μέταλλα τριοδικών καταλυτών Ρόδιο (Rh) Ισχυρή αναγωγική δραστικότητα (ολοκληρωτική διασπαστική ρόφηση του ΝΟ) Πολύ σπανιότερο σε σχέση με το Pt, Pd πολύ ακριβότερο Επιθυμητή η μείωση της χρήσης τους (Rh/Pt=1/5 στον καταλυτικό μετατροπέα, Rh/Pt=1/15 στη φύση) Άλλα ευγενή μέταλλα Ιρίδιο (Ir) Καλύτερος καταλύτης για την αναγωγή του ΝΟ σε Ν 2 σε οξειδωτικά περιβάλλοντα Σπανιότητα, σχηματισμός πτητικών οξειδίων και εξαφάνισή του από τον μετατροπέα απαγορευτική η χρήση του Ρουθήνιο (Ru) Καλός καταλύτης αναγωγής Σχηματισμός πτητικών οξειδίων ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 49
Ρύθμιση τριοδικών καταλυτών Τριοδικός καταλύτης + λήπτης λάμδα (λ) + ηλεκτρονικό σύστημα μίγμα αέρα-καυσίμου σε στοιχειομετρική αναλογία με βάση την τέλεια καύση υδρογονάνθρακα C x H y C x H y + (x+y/4) O 2 xco 2 + (y/2) H 2 O (Αέρας/Καύσιμο) στοιχ. = (Α/F) στοιχ. = 14,7 C 7 H 13 -C 7 H 14 λ=(a/f)/(α/f) στοιχ. λ>1 μίγμα φτωχό σε καύσιμο λ<1 μίγμα πλούσιο σε καύσιμο ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 50
Ρύθμιση τριοδικών καταλυτών Ευνοείται η απομάκρυνση των ΝΟ Χ σε αναγωγικές συνθήκες (λ<1) Πλήρης μετατροπή των CO, HCs σε συνθήκες περίσσειας αέρα Μίγμα πλούσιο σε καύσιμο Μίγμα φτωχό σε καύσιμο Σχήμα. Απόδοση των τριοδικών καταλυτικών μετατροπέων συναρτήσει του λόγου αέρα/καυσίμου Παράθυρο λ. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 51
Λειτουργικότητα καταλυτικών μετατροπέων Ru Rh Pd Pt Σχήμα. Τυπικά διαγράμματα θερμοκρασίας έναυσης (μεταβολή της μετατροπής με την θερμοκρασία, Lightoff temperature). Σύγκριση της δραστικότητας ευγενών μετάλλων για την αναγωγή του ΝΟ. Σύσταση τροφοδοσίας 0,5% ΝΟ, 2,0% CO σε αργό (Ar). ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 52
Απενεργοποίηση των καταλυτικών μετατροπέων Η λειτουργικότητα (απόδοση) υποβαθμίζεται με το χρόνο: 1. Εξαιτίας της σταδιακής δηλητηρίασης (απενεργοποίησης) των δραστικών μετάλλων Που προκαλείται από την κατασταλτική δράση ορισμένων στοιχείων που περιέχονται στα καύσιμα (P, Pb, S, Mn, C, κτλ.) Προσρόφησή τους στην ενεργή επιφάνεια των ευγενών μετάλλων Ελάττωση της καταλυτικά ενεργής επιφάνειας Μείωση της απόδοσης του καταλύτη 2. Εξαιτίας της θερμικής γήρανσης Οιυψηλέςθερμοκρασίεςευνοούντησύντηξητωνκρυσταλλιτώντωνευγενών μετάλλων και την ελάττωση της ενεργής επιφάνειας του καταλύτη Κραματοποίηση Rh με το Pd μειωμένη δραστικότητα στις σχετικές αντιδράσεις ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 53
Έλεγχος στατικών πηγών Κύριες τεχνικές διαχωρισμού και απομάκρυνσης αέριων ρύπων που χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία : 1. Απορρόφηση με υγρά 2. Προσρόφηση με στερεούς προσροφητές 3. Συμπύκνωση 4. Χημική μετατροπή με καυστήρες ή με καταλυτικά φίλτρα ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 54
Απορρόφηση (absorption) (επιλεκτική μεταφορά μιας ουσίας από ένα αέριο σε ένα υγρό με το οποίο βρίσκεται σε επαφή) Διάχυση της ουσίας από ένα αέριο διαμέσου της διεπιφάνειας αερίου-υγρού με τελική κατάληξη τη διασπορά της ουσίας στο υγρό Διεργασία : καθαρισμός αερίου (scrubbing), ή πλύση (washing) Επιλογή υγρού επαφής (έκπλυσης) : υψηλή διαλυτότητα του αερίου, μη διαβρωτικό, μη τοξικό, μη εύφλεκτο, χημικά σταθερό (στην πλειοψηφία των εφαρμογών Η 2 Ο) Πραγματοποιείται συνήθως σε πύργους με πληρωτικό υλικό (βλ. επόμενο σχήμα). Το πληρωτικό υλικό είναι διαθέσιμο για διάφορα υλικά (χημικό κεραμικό, χημική πορσελάνη, ανοξείδωτος χάλυβας, πολυπροπυλένιο, κτλ.) Ροές αερίου υγρού αντίστροφες Συνήθεις ρύποι που ελέγχονται με απορρόφηση είναι : SO 2, H 2 S, HCl, Cl 2, NH 3, HCs, οσμές, κτλ. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 55
Limestone wet scrubber (Πηγή: US-EPA) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 56
Dry scrubber (Πηγή: US-EPA) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 57
Προσρόφηση (adsorption) (προσκόλληση ουσιών ενός αέριου ρεύματος εξόδου στην επιφάνεια πορωδών στερεών) Με κατάλληλη εκλογή του προσροφητή και και του χρόνου επαφής είναι εφικτές πολύ υψηλές αποδόσεις απομάκρυνσης. Η διεργασία μπορεί να σχεδιαστεί και για την ανάκτηση της προσροφημένης ουσίας. Φυσική προσρόφηφη (προσρόφηση van der Waals) (επιφανειακό φαινόμενο μοριακών δυνάμεων) Χημειορόφηση (επιφανειακή χημική αντίδραση αερίου-προσροφητή Συνήθεις εφαρμογές: έλεγχος οσμών, ανάκτηση πτητικών διαλυτών (βενζόλιο, αιθανόλη, φρέον, κτλ.) Διεργασίες ξήρανσης αέριων ρευμάτων ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 58
Dry-injection-type Dry Scrubber (Πηγή:US-EPA) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 59
Φυσικές ιδιότητες προσροφητών 63 lb/ft 3 = 1 gr/cm 3 ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 60
Κύμα προσρόφησης και καμπύλη διέλευσης ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 61
Προσρόφηση Σύστημα προσρόφησης σε τερματικό σταθμό βενζίνης. Στο σύστημα αυτό ο άνθρακας προσροφά ατμούς βενζίνης που εκτοπίζονται απότοβυτιοφόροόχημα κατά τη διάρκεια των εργασιών φόρτωσης. Ο άνθρακας αναγεννάται με κενό και οι ατμοί που απορροφώνται επιστρέφουν στην βενζίνη. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 62
Absorbers - Απορροφητές ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 63
Συμπύκνωση Εύκολοςτρόποςελέγχουεκροώνατμώνπτητικώνουσιών Γιατί συμπύκνωση πριν από άλλες τεχνικές; Ανάκτηση οικονομικών προϊόντων Απομάκρυνση διαβρωτικών συστατικών Ελάττωση όγκου των αερίων εκροής Τρόποι επίτευξης: Μείωση της θερμοκρασίας (συνηθέστερος) Αύξηση της πίεσης ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 64
Χημική μετατροπή ρύπων σε μη ρυπογόνα υλικά Χρήση συσκευών 1. Καυστήρες φλόγας (οξείδωση αερίων σε ένα θάλαμο ψεκασμού και σε θερμοκρασίες της αυτογενούς ανάφλεξης) 2. Καταλυτικά φίλτρα (οξείδωση αερίων σε θερμοκρασίες < της αυτανάφλεξης) ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 65
Ρύπανση από βιομηχανικές διεργασίες και αντιμετώπισή της Έλεγχος των εκπομπών πριν την εμφάνισή τους (προ-δραστική αντιμετώπιση pro-active confrontation) Μέθοδοι προσέγγισης: Μετατροπή της διεργασίας σε λιγότερο ρυπαντική Χρήση λιγότερο ρυπογόνου καυσίμου Εγκατάσταση εξοπλισμού ελέγχου ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 66
Ρύπανση από βιομηχανίες παραγωγής θερμότητας, ηλεκτρισμού, και διεργασίες αποτέφρωσης Πίνακας. Πιθανές επιλογές για τον έλεγχο του SO 2. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 67
Ρύπανση από βιομηχανίες παραγωγής ανόργανων οξέων Πίνακας. Εκπομπές και έλεγχος ρύπων από παραγωγή ανόργανων οξέων. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 68
Ρύπανση από βιομηχανίες παραγωγής ανόργανων βάσεων Πίνακας. Εκπομπές και έλεγχος ρύπων από παραγωγή ανόργανων βάσεων. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 69
Ρύπανση από βιομηχανίες παραγωγής φωσφορικών λιπασμάτων Πίνακας. Εκπομπές και έλεγχος ρύπων από παραγωγή φωσφορικών λιπασμάτων. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 70
Ρύπανση από πετροχημικές διεργασίες Πίνακας. Εκπομπές και έλεγχος ρύπων από πετροχημικές διεργασίες. ΔΠΘ-ΜΠΔ Τεχνολογία Περιβάλλοντος, 5ο μάθημα 71