АППАРАТЫ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ

Газовые гетерогенные системы

Характеристика газовых гетерогенных систем. Любое тело или группу тел, находящихся во взаимодействии и мысленно обособляемых от воздействия окружающей среды, называют системой. Системы могут быть гомогенными и гетерогенными. Гомогенными называют такие системы, внутри которых нет поверхностей раздела, отделяющих друг от друга части системы, различающиеся по свойствам. Гетероген­ными называют такие системы, внутри которых имеются поверхности раздела, отделяющие друг от друга части системы, различающиеся по свойствам.

Гомогенную часть системы, отделенную от других частей системы поверхностью раздела и обладающую однородным составом и определен­ными физическими свойствами, отличными от других частей системы, называют фазой.

Системы и фазы могут состоять из одного или нескольких хими­чески однородных веществ или компонентов, которые могут быть выделены из системы и существовать в изолированном виде длительное время.

Всякая неоднородная система состоит из двух или более фаз, при этом одна из них, дисперсная или внутренняя фаза, харак­теризуется мелко раздробленным (дисперсным) состоянием, другая же, дисперсионная, или внешняя фаза, окружает отдель­ные частицы первой и является той средой, в которой распределены частицы дисперсной фазы.

Деление систем на гомогенные и гетерогенные несколько условно. По существу, все системы состоят из дисперсионной среды и дисперсной фазы и различаются лишь размерами частиц последней: в гомоген­ных системах частицы дисперсной фазы имеют размеры молекул и атомов.

В зависимости от агрегатного состояния дисперсионной среды. гетерогенные системы могут быть газовыми, жидкими и твердыми.

Газовые неоднородные системы представляют собой газообразную дисперсионную среду, в которой взвешены твердые или жидкие частицы.

Эти системы делят на две большие группы: механические и конденсированные системы, отличающиеся друг от друга главным образом размером частиц.

Механические газовые системы получаются при дроблении твердых тел, при распыливании жидкостей или в иных процессах, где твер­дые или жидкие частицы распределяются в газе; такие диспергирован­ные в газе частицы называются пылью. Размеры твердых частиц пыли колеблются в пределах 5—50 и.

Конденсированные газовые системы получаются при конденсации частиц из газа или пара или при химическом взаимодействии двух газов, в результате чего частицы газа (пара) переходят в твердое или жидкое состояние. В первом случае получаются дым ы, во вто­ром—т у м а н ы. Размеры частиц в конденсированных газовых системах колеблются в пределах 0,3—0,001 р.

Указанные выше пределы размеров частиц пылей, дымов и туманов являются в значительной мере условными. Средние размеры взвешенных в газе частиц некоторых применяемых в технике веществ приведены в табл. 7.

Таблица 7

Следует указать, что частицы конденсированных систем могут объ­единяться в более крупные агрегаты и образовывать частицы, превышаю­щие по размерам даже частицы механических взвесей. С другой стороны, твердые частицы, взвешенные в газах, получающиеся при сжигании твер­дых веществ, например в пылевидных колчеданных печах, при распыли - вающей сушке и др., могут приближаться по размерам к конденсирован­ным частицам.

Взвешенные частицы размером от 1 jj. и ниже находятся в так назы­ваемом броуновском Движении, возникающем вследствие те­плового движения отдельных молекул дисперсионной (в данном случае газообразной) среды.

Частицы размером меньше 0,1 jj. практически уже не оседают под влиянием силы тяжести и могут находиться во взвешенном состоянии неограниченно большое время.

В химической промышленности имеется много источников образо - ' вания неоднородных газовых систем. Пыли образуются при дроблении твердых материалов, просеивании, смешивании, пересыпании и в других механических процессах.

Дымы и туманы образуются в различных процессах, сопровождаю­щихся конденсацией паров: при выпаривании жидкостей, сушке распыле­нием и многих других.

В процессах горения часто образуются дымы, представляющие собой дисперсионную газовую среду со взвешенными в ней твердыми и жидкими частицами, причем первые возникают при неполном сгорании, а вторые при конденсации водяных паров. Примером образования дымов может также служить выпадение хлористого аммония в виде мельчайших твердых взвешенных частичек при смешении газообразного аммиака с хлористоводородным газом.

Примером образования туманов является конденсация серной кис­лоты в виде мельчайших капелек, образующихся при взаимодействии серного ангидрида с влажным воздухом.

В производственных процессах часто приходится проводить разде­ление газовых неоднородных систем для очистки газов от взвешенных в них твердых и жидких частиц.

Применяемые методы очистки газов могут быть разделены на сле­дующие основные группы.

1. Механическая или сухая очистка, при которой осаж­дение частиц пыли происходит под действием механической силы: силы тяжести или центробежной силы.

2. Мокрая очистка путем пропускания газа через слой жидкости или орошения его жидкостью.

3. Фильтрование газов через пористые материалы, не пропускающие частиц, взвешенных в газе.

4. Электрическая очистка газов путем осаждения взвешен­ных в газе частиц в электрическом поле высокого напряжения.