Környezetvédelem | Levegőtisztaság » Tiszta levegő felhasználás

A levegőminőség környezeti kapcsolatai Levegőtisztítási technológia Tiszta levegő felhasználás RAMSAY, Sir William (Glasgow, 1852.1002 – High Wycombe, Buckinghamshire, 1916.0723) angol kémikus A LEVEGŐ, MINT VEGYIPARI NYERSANYAG A Nobel-díjat 1904-ben kapta „elismerésül a levegőben előforduló közömbös gázok felfedezéséért és a periódusos rendszerben elfoglalt helyük meghatározásáért”. A száraz levegő összetétele, fizikai jellemzői Rayleigh megfigyelése: a levegőből kapott nitrogén nagyobb sűrűségű, mint a kémiai úton nyert 1894 – új gáz, Argon, Ar – argosz (lusta) 1895 – urán ásványban Hélium (először a Nap spektrumában). 1898 – cseppfolyós levegő desztillálásával (Traversszel) Kripton, Kr (küptosz – rejtett) Neon, Ne (neosz - új) Xenon, Xe (xenosz – idegen) A LEVEGŐ, MINT VEGYIPARI NYERSANYAG A száraz levegő összetétele, fizikai jellemzői A légkör változása az elmúlt években

térfogat % 100 50 95 45 90 40 N2 35 jégkorszak 25 20 jégkorszak jégkorszak 30 17 hőmérsékletek, °C 14 15 10 5 15 15/12 14 19 17 CO2 O2 1000 ppm CO2 500 ppm CO2 0 1000 Vízgőz: 0,2 – 4,2 tf% Mennyiség: ~ 5·1015 t, évi felhasználás ~ 1·109 t 800 600 400 200 ma 0 millió év 1 termékek: oxigén, nitrogén, nemesgázok desztilláció ELVÁLASZTÁS cseppfolyósítás adszorpció (nyomáslengetéses: pressure swing) membrán eljárások hőelvonással (hűtőközeg) gázcseppfolyósítási lehetőségek kompresszióval adiabatikus expanzióval izoentrópiás expanzióval (külső munkavégzéssel) Reális lehetőség: Joule-Thompson effektus:  T       p  H  1 Cp   V    T    V    T  p  Linde-féle levegőcseppfolyósító. reális gázok inverziós hőmérsékletük alatt kiterjesztve lehűlnek Kétfokozatú rektifikáló oszlop

cseppfolyós levegő elválasztására Levegőcseppfolyósítás adiabatikus expanzióval: Linde-Hapson eljárás Levegőcseppfolyósítás izoentrópikus expanzióval: Claude eljárás LEVEGŐSZÉTVÁLASZTÁS NYOMÁSLENGETÉSES (pressure swing) ADSZORPCIÓVAL Nitrogén és oxigén adszorpciós izotermák adszorbens: 5A zeolit Levegő cseppfolyósító-desztilláló technológiai sémája 1: levegőszűrő, 2: turbókompresszor, 3: vizes hűtő, 4: nagynyomású levegőkompresszor, 5: adszorberek, 6: mélyhőmérsékletű adszorberek 7: expanziós motor, 8: nitrogéne hőcserélő, 9: oxigén elpárologtató, 10: alsó (nagynyomású) kolonna, 11: felső 8atmoszférikus) kolonna 12: adszorberek, 13: cseppfolyós nitrogénes túlhűtők, 14: cseppfolyós levegő túlhűtők, 15: cseppfolyós oxigén szivattyú, 16: cseppfolyós oxigén tartály, 17: nagynyomású oxigén szivattyú, 18: folyékony oxigén elpárologtató, 19: oxigén kondenzátor egyensúly ADSZORPCIÓ kinetika

kinetikus átmérő: O2 N2 0,28 nm 0,30 nm 2 oxigén előállítás: 5A zeolit 5 bar 1 bar 1 bar 200 mbar N adsz. kapacitás p szelektivitás: O2 adsz. kapacitás * poxigén 2 nitrogén két ciklus: PSA oszlop oxigénben dúsított (~ 80-85%) levegő előállítására (vaskohó) NITROGÉN előállítás: 1 lépés: 7 bar 150 mbar Nemesgázok: oldalpárlatokból Kripton kinyerés TUNSGRAM, Bródy Imre, 1934, Ajka szén molekulaszita Kripton+xenon kinyerése hideglevegőből, cseppfolyós levegős extrakcióval és rektifikálással PSA nitrogéngenerátor, szén molekulaszita adszorbenssel membránszeparáció - diffúzió különbség alapján tisztított levegő membrán modulba membránok: polimerek, fémek, fémoxidok, kerámiák, stb ipari hasznosítás oxigén tüzeléstechnika kémiai ipar - kén-dioxid oxidáció salétromsavgyártás szénhidrogének parciális oxidációja metallurgia vasgyártás, acélipar nitrogén a nagynyomású, a kisebb oxigén

a kisnyomású fázisban egyfokozatban, 6 bar nyomáson 98 %-os N2 a maradékban 40 %-os O2 a permeátumban többfokozatban az értékek növelhetők 3 Salakcsapolás a DUNAFERR-nél A A nagykohóban lejátszódó kémiai folyamatok DUNAFERR nagykohók Nagykohó Nyersvas-csapolás a DUNAFERR-nél Modern konverteres acélgyártás Linz-Donawitz-eljárás KALDO-eljárás Az LD-konverter működése A Dunai Vasmű induláskor (Sztálin-acélművek) ipari hasznosítás nitrogén Ammóniaszintézis ammónia-szintézis műtrágyaipar hűtő- és védőgáz 4 ipari hasznosítás NH3 -felhasználás ¾-e műtrágya salétromsav hidrazin rakéta kazánvíz-kezelés HCN Ne, Kr, Xe - világítástechnika Argon - világítástechnika, védőgáz hélium - léghajó, léggömb mesterséges levegő (N2 helyett) hűtés (jó hővezetés) szupravezető mágnesek 5