Воздух рабочей зоны
номограмме (рис. 14) определяют эффективность улавливания пыли в
аппаратах мокрой очистки.
Номограмма построена для значений dm и d50 пыли стандартной плотности
(г = 1000 кг/м3. Пересчет значений dm и d50 от реальной плотности (г к
стандартной производят по формуле:
[pic]
Установлена зависимость степени пылегазоочистки от энергозатрат [10]:
[pic]где Кг- удельная энергия соприкосновения, кДж/1000 м3 газов; b и к
-константы, определяемые из дисперсного состава пыли, позволяет рассчитать
эффективность улавливания пыли. Вероятностно-энергетический метод расчета
мокрых пылеуловителей основан на обобщенной зависимости:
[pic]
полученной для стандартной плотности пыли рг = 1000 кг/м3 и вязкости
газов (r=18*10-6Пас.
Эта зависимость может быть использована для выбора способов очистки и
принципиальной конструкции скрубберов.
Для очистки или обезвреживания газообразных отходов или технологических
газов с целью извлечения из них сопутствующих (полезных) газообразных
компонентов широко используют метод абсорбции. Абсорбция основана на
непосредственном взаимодействии газов с жидкостями. Различают физическую
абсорбцию, основанную на растворении газа в жидкости, и хемосорбцию, в
основе которой лежит химическая реакция между газом и жидким поглотителем.
Абсорбционной очистке подвергают газообразные отходы, содержащие один
или несколько извлекаемых компонентов. В зависимости от используемого
абсорбента (табл. 4) и его селективности можно выделить либо один
компонент, либо последовательно несколько. В результате абсорбции получают
очищенный газ и насыщенный раствор, который должен быть легко
регенерируемым с целью извлечения из него полезных газов и возвращения его
на стадию абсорбции [2].
Таблица 4. Абсорбенты, применяемые для очистки отходящих газов
|Поглощаемые |Абсорбенты |
|компоненты | |
|Оксиды азота |Вода,, водные растворы и суспензии: NaOH, Na2C03, |
|N2Оз, NO5 |NaHCO3, КОН, К2СОз, КНСОз, Са(ОН)2, СаСОз, Мg(ОН)2,|
| |МgСОз, Ва(ОН)2, ВаСОз, NН4HСОз |
|Оксид азота NO |Растворы FeCl2, FeSO4, Na2S203, NaHCO3,Na2S0з, |
| |NaHS03 |
|Диоксид серы SO2 |Вода, водные растворы: Na2SO3 (18-25%-ные), NH40H |
| |(5-15%-ные), Са(ОН)2 Na2C03 (15-20%-ные), NaOH |
| |(15-25%-ные), КОН, (NH4)2SO3 (20-25%-ные), ZnS03, |
| |К2СОз: суспензии СаО, МgО, СаСО3, ZnO, золы; |
| |ксилидин - вода в соотношении 1:1, |
| |диметиланилинС6Нз(СНз)2NН2 |
|Сероводород H2S |Водный растворNa2СОз+Nа3АsО4 (Nа2НАsОз); водный |
| |раствор Аs2О3 (8-10 г/л)+NНз (1,2-1,5 |
| |г/л)+(NН4)3АsОз (3,5-6 г/л); моноэтаноламин |
| |(10-15%-ный раствор); растворы К3РО4 (40-50%-ный |
| |раствор); растворы К3Р04 (40-50%-ные), NH4OH, |
| |К2СОз, CaCN2, натриевая соль |
| |антрахинондисульфокислоты |
|Оксид углерода СО|Жидкий азот; медно-аммиачные растворы [Сu(NНз)]nх |
| |хСОСН |
|Диоксид углерода |Водные растворы Na2C03, К2СОз, NaOH, КОН, Ca(OH)2, |
|С02 |NH4OH, этаноламины RNH2, R2NH4 |
|Хлор Cl2 |Растворы NaOH, КОН, Са(ОН)2, Na2C03, К2СОз, МgСОз, |
| |СаСОз, Na2S203; тетрахлоридметан CCI4 |
|Хлористый водород|Вода, растворы NaOH, КОН, Ca(OH)2, Na2C03, К2СОз |
|НСl | |
|Соединения фтора |Na2C03, NaOH, Са(ОН)2 |
|HF, SiF4 | |
Требования, которым должна удовлетворять абсорбционная аппаратура,
вытекают из физического представления явлений массопереноса в системах газ
- жидкость. Так как процесс массопереноса протекает на поверхности раздела
фаз, то в конструкциях аппаратов необходимо ее максимально развивать.
Для поверхностных абсорберов характерным является конструктивно
образованная поверхность, по которой в пленочном режиме стекает абсорбент
(жидкость). Наиболее распространенной конструкцией таких противоточных
абсорберов являются хорошо известные насадочные. В качестве насадки
применяют кольца Рашига, кольца Палля, седла Берля и другую насадку.
Насадочные аппараты сложны, так как необходимо создать опорную решетку,
оросители, обеспечить эффективное улавливание капель абсорбента.
В распиливающих абсорберах межфазная поверхность образуется мелкими
каплями путем дробления, распыления жидкости. В объеме аппарата с помощью
форсунок создаются капли, контактирующие с газовым потоком.
В механических абсорберах жидкость распыляется в результате подвода
извне механической энергии, например, вращения валков или специальных
распылителей. Эти конструкции достаточно сложны.
В поверхностных и распыливающих абсорберах сплошной фазой является газ,
а распределенной - жидкость. В барботажных абсорберах в сплошном потоке
жидкости распределяется газ, что достигается на так называемых тарелках.
Режим, в котором работают такие абсорберы, называют барботажным.
При создании промышленных систем очистки газов абсорбционными методами
необходимо различать схемы с одно- и многократным использованием
абсорбента. В последней схеме абсорбция сочетается с десорбционными
процессами. Однократное использование абсорбента характерно для процессов с
низкой стоимостью поглотителя или когда после поглощения образуется готовый
(целевой) продукт. Так как в очищаемом газе содержится незначительное
количество улавливаемого компонента, то осуществляется циркуляция
абсорбента, но без его регенерации.
Расчет процессов абсорбции основывается на материальном балансе, из
которого определяют расходные параметры по абсорбенту и размеры аппаратов.
Объем очищаемого газа Gi известен, известна также и начальная концентрация
поглощаемого компонента в газовом потоке yi и в абсорбенте, подаваемом на
очистку, x1. Необходимо знать конечную концентрацию x2 абсорбента, то есть
степень насыщения потока абсорбента L поглощаемым компонентом. Тогда
количество поглощаемого компонента Gk определяют по формуле:
[pic]
где у2 - концентрация компонента в отходящем газовом потоке. Общее
уравнение материального баланса имеет вид:
[pic]Конечное содержание поглощаемого компонента у2 в газовом потоке
должно быть согласовано с равновесной концентрацией его в жидкости, которую
определяют по формуле:
[pic]где Хг* - равновесная концентрация компонента в жидкости,
отвечающая его содержанию в газовой фазе у2; т - константа фазового
равновесия (константа Генри).
Определение эффективности реальных аппаратов должно быть основано на
кинетических закономерностях процессов массопередачи, что можно записать
через скорость растворения газа в жидкости за время через поверхность
контакта фаз F, м2:
[pic]Каждая из независимых переменных (К - коэффициент массопередачи и
А - движущая сила процесса) зависит от многих параметров (технологических
режимов, конструкций аппаратов) и может измеряться в различных единицах.
Широко применяют выражение для коэффициента массопередачи Ks как отношение
его к площади поверхности контакта фаз или к площади насадки, тарелки. Если
при этом движущая сила выражена через дельта, кг/м3, то единица измерения
Ks - м/с.
Коэффициент массопередачи относят также к объему аппарата, получая
объемный коэффициент массопередачи Кv, с-1 или ч-1:
[pic]
где а - удельная поверхность контакта фаз.
Так как интенсивность переноса массы в газовой фазе (частный
коэффициент массоотдачи вг) и в жидкой (частный коэффициент массоотдачи рж)
различна, то значение (г и (ж определяют по разным зависимостям, и их
соотношение для различных процессов также различно. Тогда выражение общего
коэффициента массопередачи через частные имеет вид:
[pic]
Соотношение между 1/(г и 1/m(ж позволяет определить долю сопротивления
в газовой и жидкой фазе в зависимости от т, зависящей от абсорбента,
степени его насыщения, температуры и др.
Значения (г и (ж находят по экспериментальным зависимостям,
рекомендуемым для определенных конструкций массообменных аппаратов.
В случае прямолинейной равновесной зависимости и постоянства рг и pж по
высоте абсорбера количество переданной массы
[pic]или
[pic]Последнее выражение называют числом единиц переноса. По аналогии с
записью коэффициентов массопередачи можно записать
[pic]где Nг и Nж - число единиц переноса в газовой и жидкой фазах
соответственно.
Число единиц переноса через объемные коэффициенты массопередачи:
[pic]где Van - объем аппарата; S - площадь поперечного сечения; Н -
высота аппарата.
Тогда высота аппарата
[pic]
причем G/(Kv) отвечает высоте аппарата, для которого число единиц
переноса равно единице и называется высотой единицы переноса.
Число единиц переноса N можно определить графически. Площадь,
ограниченная кривой на таком графике, соответствует общему числу единиц
переноса, а угол ее наклона позволяет определить константы b и к.
Существенным недостатком сорбционных методов очистки (абсорбционных и
адсорбционных) выбросных газов является необходимость многократной
регенерации поглощающих раствор
| | скачать работу |
Воздух рабочей зоны |