diplom (Проектирование систем очистки выбросов цеха литья пластмасс), страница 13

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.

Р

(6.11)

асчет 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 G_k определяют по формуле:

г

(6.12)

де у2 - концентрация компонента в отходящем газовом потоке. Общее уравнение материального баланса имеет вид:

Конечное содержание поглощаемого компонента у2 в газовом потоке должно быть согласовано с равновесной концентрацией его в жидкости, которую определяют по формуле:

(6.13)

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:

(6.14)

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.

К

(6.15)

оэффициент массопередачи относят также к объему аппарата, получая объемный коэффициент массопередачи Кv, с-¹ или ч-¹:

где а - удельная поверхность контакта фаз.

Т

(6.16)

ак 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:

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 р_г и p_ж по высоте абсорбера количество переданной массы

(6.17)

(6.18)

или

П

(6.19)

оследнее выражение называют числом единиц переноса. По аналогии с записью коэффициентов массопередачи можно записать

где N_г и N_ж - число единиц переноса в газовой и жидкой фазах соответственно.

Число единиц переноса через объемные коэффициенты массопередачи:

(6.20)

где V_an - объем аппарата; S - площадь поперечного сечения; Н - высота аппарата.

Т

(6.21)

огда высота аппарата

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 растворов или частичной замены твердого сорбента, что значительно усложняет технологическую схему, увеличивает капитальные вложения и затраты на эксплуатацию.

Комбинированные методы и аппаратура очистки газов

Комбинированные методы и аппаратура очистки газов являются весьма экономичными и наиболее высокоэффективными. Рассмотрим конструкции аппаратов и технологическую схему очистки на примере очистки запыленного воздуха и газов стекольного производства.

Для обеспыливания процессов сушки, измельчения, просеивания, смешивания и транспортирования сырьевых материалов разработан гидродинамический пылеуловитель ГДП-М (рисунок 6.14) производительностью по очищаемому воздуху от 3000 до 40000 м3/ч. Принцип работы аппарата основан на барботаже запыленного воздуха (газа) через слой пены, образующейся на газораспределительной решетке. Решетка при этом погружена в пылесмачивающую жидкость. Запыленный газ поступает в подрешеточное пространство и, вытеснив на решетку часть воды, образует на ней слой высокотурбулентной пены. Пройдя через отверстия, газ очищается от пыли в момент контакта с пылесмачивающей жидкостью. Очищенный газовый поток поступает в центробежный каплеотделитель, а затем выбрасывается в атмосферу. Пылеуловитель имеет следующие характеристики:

Производительность, м3/ч Удельная нагрузка по газу, м3/(м2ч) Гидравлическое сопротивление. Па Температура очищаемых газов, °С Расход воды на очистку 1000 м3 газа, л Установочный объем, м3 Масса, кг

3000-40000 6500 1400-1900 до 300 15-50 2,5 120

Аппарат ГДП-М максимальной эффективностью обладает на второй ступени очистки (после циклонов) газов от мелкодисперсной пыли.

1 - входной патрубок; 2 - газораспределительная решетка; 3 - корпус; 4 -каплеотделитель; 5 - выходной патрубок; 6 - регулятор подачи воды; 7 - разгрузочное устройство.

Рисунок 6.14 - Гидродинамический пылеуловитель ГДП-М:

1 - железнодорожный вагон; 2 - приемный бункер; 3 - щековая дробилка;

4 - элеватор; 5 - сушильный барабан; б - дробилка; 7 - ситобурат;

8 - ленточный конвейер; 9 - отстойник; 10 - бункер сырья; 11 - весы:

12 - смеситель шихты; 13 - бункер шихты; 14 - дюбель; 15 - циклон ЦН-15;

16- пылеуловитель ГДП-М.

Рисунок 6.15 - Схема очистки технологических выбросов

На рисунке 6.15 показан один из вариантов принципиальной схемы комплексной очистки технологических выбросов составных цехов (дозировочно-смесительных отделений). Уловленная циклоном пыль возвращается в расходный бункер соответствующего сырьевого материала. Шлам, образующийся при работе мокрого пылеуловителя, отстаивается и высушивается, после чего может использоваться как добавка к шихте после соответствующей корректировки ее состава. Осветленная вода из отстойника возвращается для повторного использования в пылеуловитель.

6.2 Обоснование выбора методов и технологической схемы

очистки выбросов цеха литья пластмасс от вредных примесей

Произведя расчеты выбросов цеха литья из пластмасс в разделе 4.1 настоящего дипломного проекта, были установлены качественные и количественные параметры вредных веществ в выбросах при литье пластмасс (таблица 4.1).

Сравнив данные расчетов выбросов за 2002 год и предельно-допустимые выбросы, установленные для цеха при разработке проекта ПДВ для предприятия, выяснилось, что превышение ПДВ происходит по валовым выбросам пыли органической:

- пыль полиамида в 5 раз;

- пыль полипропилена в 12 раз;

• пыль полистирола – 8 раз.

Превышение ПДВ по газовым выбросам незначительно, поэтому разработка и внедрение систем очистки газов не представляется необходимой.

Рассмотрев различные способы очистки промышленных выбросов и на основании выше приведенных данных, учитывая небольшие масштабы производства предлагается в цехе литья из пластмасс установить новые сети принудительной воздушной вентиляции (включая, местные отсосы на рабочих местах) с установкой циклона, типа ЦОЛ.

Эффективность циклона ЦОЛ составляет 70 – 85 % [ , стр.48].

После очистки концентрация пыли в выбросах цеха снизится и будет находится в пределах показателя ПДВ или будет превышать его незначительно.

6.3 Описание технологической схемы очистки выбросов

цеха литья пластмасс

В цехе литья пластмасс основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются термопластавтоматы в количестве 12 штук и сушильные шкафы, в которых ведется подготовка материала к переработке.

Исходя из многочисленности оборудования, его расстановки на территории цеха, целесообразнее было разделить воздухопроводы на 2 сети, расположенные на 3 метрах над уровнем пола цеха.