Старк С.Б. - Газоочистные аппараты и установки в металлургическом производстве (1044944), страница 41
Текст из файла (страница 41)
Размер гранул цеолитов 2 — 5 мм, насыпная плотность 600 — 900 кг/м'. Цеолиты применяют для разделения газов, имеющих различные размеры молекул, а также для целей осушки, так как они имеют, высокую поглотительную способность по отношению к водяным парам. дяной пар, при этом смесь па- агншенннй ров десорбированного компонента и воды, а также конденсат удаляются через соответствующие патрубки.
Третья стадия — сушка поглотителя Подача водяного пара прекращается, после чего влажный ~о- ' 9 ь ь глотитель сушится горячим воздухом, поступающим в аппарат. Четвертая стадия — охлаждение 2304 поглотителя голл. Подача горя- ЧЕГО ВОЗдуХа ПрЕКращаЕтСя, ПО- Р„",';,„15/Звио~„"'„"'„Л",',Р,"„О,, СЛЕ ЧЕГО ПОГЛотнтЕЛЬ ОХЛажда.
1 — труба Веатури; 2 — сепаратор пы. ли и влаги; 5 — адсорберы: б — сбор. ется холодным воздухом. По и кислоты: 5 — циокуляционныа иаокОНчании чЕтвЕртой Стадии сос: б — ооосигельное устРойство цикл работы аппарата повторяется, Загрузку и выгрузку поглотителя производят периодически через люки. Для того чтобы процесс адсорбции не прерывался, необходимо иметь как минимум два попеременно работающих адсорбера. Схема, предложенная фирмой «Дурги» (рис.
16.3), позволяет осуществлять одновременно очистку газа от пыли и 502. Необходимый диаметр адсорбера находят по заданному расходу газовой смеси Уг и скорости газа и;. Р = 1/$',/0,785цу, . (16.1) В промышленных условиях скорость газа принимают равной 0,1 — 0,25 м/с. Высота адсорбера зависит от толщины слоя адсорбента Н и определяется заданным временем защитного действия слоя 1,д, которое обусловлено технологическими требованиями. Приближенно продолжительность собственно процесса адсорбции можно определить исходя из концентраций адсорбированного компонента соответственно в начальный и конечный моменты процесса адсорбции х, и ху. Если масса адсорбента в слое равна М,д, то количество поглощаемого компонента за один цикл составит М д (хз х1) (16.2) Массу адсорбента легко определить по площади поперечного сечения Р, толщине слоя и насыпной плотности ри„: Мад = /соРнас ° (16.3) Исходя из уравнения материального баланса количество поглощенного компонента равно убыли этого компонента в газовой смеси за время адсорбции /,д.
М = НГгарг (уь уя) гад (16.4) 197 /аде — Мад (хэ — х1)/гагат (У1 Уз)' (16.5) По тем же уравнениям можно определить необходимую толщину слоя адсорбента при заданном времени процесса адсорбции. Расчет по средним концентрациям является приближенным, более точные методы расчета изложены в специальной литературе.
Продолжительность полного цикла в адсорбере /. „складывается из продолжительностей отдельных стадий: Гпец= гад+/дел+(еуш +(охл =/од+/псп, (!6.6) где г„,п — продолжительность вспомогательных операций, определяемая опытным путем (она должна быть меньше, чем ззд). й 4. Адсорберы с кипящим слоем поглотителя В кипящем слое процесс адсорбции протекает более интенсивно, чем в неподвижном слое, вследствие уменьшения внешнедиффузионного сопротивления из-за более высоких скоростей газового потока и внутридиффузионного сопротивления из-за меньших размеров зерен адсорбента.
При интенсивном перемешивании в кипящем слое происходит сильное истирание зерен адсорбента, в связи с чем последний должен обладать повышенной механической прочностью. Адсорбер ы с кипящим слоем поглотителя обычно выполняют многоступенчатыми (рис. 16.4), так как при одной ступени газ на выходе соприкасается с зернами, насыщенными поглощаемым компонентом, в результате чего происходит частичная десорбция, сни- 'и|, нш ь чн ",') Ф Рг йзцалпяуа" пал Даа ааеа4 ааааеалза /тузам Рпе, 1б.4. Схема очкеткн галоп от ЭО, и кпппщем слое еорбептз: 1 — бункер с сорбептом; Э вЂ” зетпор; Э вЂ” мпогополоппма здеообер; 4— пвклоп; 5 †' приемный бункер; б— де«орбер; 7 — подогрепателш Л— гезолупкз.
'Э вЂ” грохот 198 где р, — плотность газовой смеси, кг/м'; уз — средняя концентрация поглощаемого компонента в газовой смеси при входе в слой, доли ед.; уз †же, на выходе из слоя, доли ед.; цз,— скорость газа в адсорбере, м/с. Приравнивая правые и левые части уравнений (16.2) и (16.4), получим жающая эффективность работы аппарата. В корпусе многоступенчатого адсорбера слои адсорбента, расположенные на решетке, приводятся во взвешенное состояние исходной газовой смесью, подаваемой снизу.
Удаление газа из аппарата происходит через циклон, служащий для выделения захваченных частиц адсорбента. Адсорбент подается в аппарат сверху, перемещается со ступени на ступень по переточным трубам и удаляется из нижней части корпуса. В результате достигается хорошее извлечение поглощаемого компонента даже из «бедных» газов. Методика расчета адсорберов с кипящим слоем поглотителя излагается в специальной литературе. В химической технологии применяют также адсорберы с движущимся слоем, однако в металлургии для очистки газов они не получили распространения. й 5. Ионообменная очистка газов Ионный обмен основан на свойстве некоторых твердых веществ (ионитов) обменивать содержащиеся в них ионы на другие ионы, содержащиеся в растворах или в газовых смесях и подлежащие удалению. Иониты, способные поглощать из раствора и газов положительные ионы, называются катионитами, а способные поглощать отрицательные ионы — анионитами.
Первые обладают кислотными свойствами и имеют общую формулу НК, а вторые— основными свойствами и пишутся и имеют общую формулу НСК, где К— радикал, а Н и ОН вЂ” обменивающиеся ионы. Иониты могут иметь и соленую форму, например КзСОз или К1804. В жидкостях иониты имеют значительно ббльшую активность, чем в газах, и поэтому для очистки жидкостей поняты получили уже широкое промышленное применение.
Для очистки газов, т. е. извлеченйя из газовых смесей определенных газообразных компонентов, иониты еще только начинают применяться в народном хозяйстве после прохождения стадий лабораторных и полупромышленных исследований. Реакции обмена в газах протекают следующим образом: кислотнаЯ фоРма ионита НК+ 1ЧНз еез — п1ЧН4К; основная форма понята НСК+НС1„; КС1+Н,О; соленая форма монита КзСОз+ БОз ез-пнз50з+СОз.
Реакция идет до достижения ионообменного равновесии, скорость установления которого зависит от гидродинамического режима движения газа, концентрации обменивающихся ионов, структуры зерен ионита, его проницаемости для ионов. Скорость ионного обмена определяется диффузией в пограничном слое газа и диффузией в зерне ионита. Химическая реакция ионного обмена происходит быстро и не определяет общую скорость процесса Таким образом, отличие ионообменных процессов от обычных адсорбционных состоит в том, что обмен ионами, происходящий между ионитами и газовой смесью, связан с протеканием гетерогенной химической реакции между повитом и каким-либо газообразным компонентом, находящимся в газовой смеси.
Наиболее изученным процессом является сорбцня аммиака катноннтом. Результаты исследований показывают, что активность катнонита сильно зависит от его влажности, с увеличением которой катионит резко активируется. Это объясняется меньшей доступностью для ионов функциональных групп сухого ненабухшего катнонита. Активность катионита несколько снижается при повышении концентрации аммиака в газе, видимо, в результате повышения температуры при экзотермической реакции взаимодействия катионита с аммиаком. При увеличении толщины слоя активность катионита возрастает, однако уже при 12 см достигает максимума и пере- стает изменяться.
С увеличением скорости прохождения газа через слой активность катионита снижается. Для замкнутого технологического процесса крайне важны возможность эффективной десорбции поглощаемого компонента и восстановление поглощающей способности ионита. Десорбцию можно осуществить путем промывки полученного соединения слабым раствором кислоты илн щелочи, при которой поинт переводится в свою первоначальную форму, например по реакции КС1+ 1ЧаОН = 1ЧаС1+ КОН. Такого же результата можно достичь продувкой слоя газовым десорбеитом, например хлористым водородом и аммиаком. Иногда десорбцию можно осуществить нагревом и разложением полученного в результате ионного обмена соединения.
Иониты могут иметь как природное, так и искусственное происхождение. К неорганическим природным ионитам относятся' глинистые материалы, полевые шпаты, глауконит, слюда и т. д. Катионообменные свойства их обусловлены содержанием алюмосиликатов. К синтетическим катионитам относятся пермутит, силикагель. Наиболее перспективны синтетические органические соединения — ионообменные смолы, представляющие собой высономолекулярные химически активные полимерные вещества, неноторые из которых способны к обмену катионов, а другие анионов. Испиты выпускаются преимущественно в виде гранул сферической или неправильной формы размером 0,3 — 2 мм с насыпной массой 650 †8 кг/м'.
В последние годы развивается производство ионитных волокон диаметром 5 — 35 мкм и текстильных изделий, обладающих более высокой химической, термической и радиационной стойкостью и увеличенной объемной емкостью. Эти материалы благодаря тканеобразной форме позволяют радикально усовершенствовать конструкцию ионитовых фильтров. Аппаратурное оформление процессов ионообменной очистки газов во многом аналогично оформлению процессов адсорбции.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
