Машиностроение ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИИ

Очистка выбросов

Очистку выбросов от пыли, паров, газов или запахов применяют в том случае, когда другие мероприятия ока­зываются малоэффективными или до­рогостоящими.

Основой для расчета пылеуловите­лей являются физико-химические свойст­ва, начальная концентрация пыли и рас­ход очищаемого воздуха. Заданными па­раметрами при расчете пылеуловителей могут быть коэффициент очистки или концентрации пыли на выходе из аппара­та. Результатом расчета обычно являются геометрические размеры аппарата, его аэродинамическое сопротивление, эф­фективность очистки.

Работу пылеочистителя характери­зуют следующие показатели: коэффици­ент очистки; аэродинамическое сопро­тивление пылеотделителя; пылеемкость фильтра; стоимость очистки воздуха, от­несенная к 1000 м3/ч газа.

Методы очистки вентиляционных и технологических выбросов от вредных газообразных и паровых примесей зави­сят от свойств самих примесей, их ток­сичности и концентраций, от санитарно - гигиенических, градостроительных и других требований. Наибольшее распро­странение для указанных целей нашли применение абсорбционный и адсорбци­онный методы, ионообменная очистка, термическое дожигание [2].

Абсорбционный метод очистки воздуха от газообразных примесей осно­ван на избирательном поглощении жид­кими веществами одного или нескольких компонентов из газовой смеси. Для очи­стки воздуха применяют как физическую абсорбцию, так и хемосорбцию, исполь­зуя в качестве абсорбента воду, растворы аммиака, карбоната натрия, калия и т. д. Теоретической основой метода являются:

- закон Генри

TOC o "1-3" h z рг = Гсм; (7)

- уравнение материального баланса процесса

Сг .к) ^ж (сж. к - сж. н ); (8)

- скорость абсорбции

Gаб = в A Дс, (9)

где рг - парциальное давление извлекае­мого газа над раствором, Па; Г - постоянная Генри, Па; см - мольная доля газа в растворе; Ьг, Ьж - расход инертного

Газа и раствора абсорбента, м3/с; сгн, сгк - начальная и конечная концентрции аб - сорбата в газовой смеси, кмоль/м3 инерт­ного газа; сж. к,сж. н - начальная и конечная концентрации извлекаемого газа в рас­творе, кмоль/м3 абсорбента; Gaб - ско­рость абсорбции, кмоль/с; в - коэффици­ент массопередачи, м/с; A - поверхность массового контакта, м2; Дс - движущая сила процесса, кмоль/м3.

При расчете абсорбера заданными обычно бывают: расход очищаемого газа, его начальная и конечная концентрации или степень извлечения (очистки) газа, начальная концентрация абсорбента. Ос­новными определяемыми величинами яв­ляются: расход абсорбента, площадь се­чения, высота активной зоны абсорбера и его аэродинамическое сопротивление.

Адсорбционный метод - это про­цесс избирательного поглощения одного или нескольких компонентов (адсорба - тов), как правило, твердыми телами (ад­сорбентами). Адсорбция является по­верхностным процессом и поэтому за­вершается в доли секунды. По аналогии с абсорбцией адсорбция может быть физи­ческой и химической. Физическая ад­сорбция вследствие своей обратимости нашла применение главным образом для улавливания и возвращения (десорбция) в производство паров органических рас­творителей. В качестве адсорбентов ис­пользуют активные (активированные) уг­ли, силикагели, алюмогели, цеолиты.

Количество адсорбируемого газа за­висит от его вида и от условий протека­ния процесса, в первую очередь от давле­ния газа и его температуры. Влияние дав­ления газа на его адсорбируемое количе­ство можно отобразить изотермами ад­сорбции, в частности, эмпирическим уравнением Фрейндлиха

G = k p1/n, (10)

Где G - количество адсорбированного га­за, кг/м3; р - давление газа при достиже­нии равновесий, Па; к, n - эмпирические параметры, постоянные для конкретных адсорбента и адсорбата.

В зависимости от характера процесса адсорбции (периодический или непре­рывный), применяемые для этих целей аппараты (адсорберы) подразделяются на адсорберы с неподвижным слоем погло­тителя и адсорберы с движущимся или кипящим слоем поглотителя. В адсорбе­рах с неподвижным слоем поглотителя процесс извлечения адсорбата из газовоз­душной смеси обычно проводят в четыре стадии: собственно адсорбция, десорб­ция, сушка поглотителя и охлаждение по­глотителя. Принцип работы адсорберов с движущимся или кипящим слоем погло­тителя аналогичен абсорбционным аппа­ратам. Расчет адсорберов включает опре­деление его геометрических размеров (диаметр, высота) и расход адсорбента.

Важным и неотъемлемым от процесса адсорбции, проводимого в замкнутом цик­ле, является десорбция. При расчете де­сорбции определяют продолжительность процесса (для аппаратов периодического действия) и расход десорбирующего агента (водяного пара, воздуха и т. п.).