Тимонин А.С. - Инж-эко справочник т 1 (1044948), страница 145
Текст из файла (страница 145)
По уравнению (3.8) рассчитаем коэффициент массопередачи в газовой фазе К,: 1/[1 (б 1 10-з)+ 2/(1 11 10-э)1 = 5,09*10 кг/(м'. с). Поверхность массопередачи и высота абсорбера. Поверхность массопередачи в абсорбере по уравнению (3.1) равна: Г =0,457/(5,09 10 .0,009) =10' м'. Высоту насадки, необходимую для создания этой поверхности массопередачи, рассчитаем по формуле: Н = Р/(0,785ад'Чl.). (3.24) Подставив численные значения, получим: Н =10'/(0,785 65.3,8'.0,95) =143 м. Обычно высота скрубберов не превышает 40 — 50 м, поэтому для осуществления заданного процесса выберем четыре последовательно соединенных скруббера, в каждом из которых высота насадки равна 36 м.
Во избежание значительных нагрузок на нижние слои насадки ее укладывают в колонне ярусами по 20 — 25 решеток в каждом. Каждый ярус устанавливают на самостоятельные поддерживающие опоры. Расстояние между ярусами хордовой насадки составляет обычно 0,3 — 0,5 м. Принимая число решеток в каждом ярусе равным 25, а расстояние между ярусами — 0,3 м, определим высоту насадочной части абсорбера: Н„= И+0,3(Н/(0,25/) — 1) = =36+0,3(36/(25.0,1) — 1) =40 м. Расстояние между днищем абсорбера и насадкой У„определяется необходимостью равномерного распределения газа по поперечному сечению колонны.
Расстояние от верха насадки до крышки абсорбера У, зависит от размеров распределительного устройства для орошения насадки и от высоты сепарационного пространства (в котором часто устанавливают каплеотбойные устройства для предотвращения брызгоуноса из колонны). Примем эти расстояния равными соответственно 1,4 и 2,5 м.
Тогда общая высота одного абсорбера: Н, = Н„+ У. + У„= 40+ 1,4+ 2,5 = 43,9 м Часть Ш. Основное оборудование для очистки газовых систел~ Гидравлическое солротивление абсорберов. Гидравлическое сопротивление ЬР обусловливает энергетические затраты на транспортировку газового потока через абсорбер. Величину ЬР рассчитывают по формуле: ЬР = ЬР, ° 10, (3.25) где ЬР, — гидравлическое сопротивление сухой (не орошаемой жидкостью) насадки, Па; У вЂ” плотность орошения, м'/ /(м' с); Ь вЂ” коэффициент, значения которого для различных насадок приведены ниже: Насадка Ь Кольца Рашига в укладку: 50 мм 173 80 мм 144 100 мм 119 Кольца Рашига внавал: 25 мм 50 мм Кольца Палля (50 мм) Блоки керамические Седла «Ииталокс».
25 мм 33 50 мм 28 Седла Берля (25 мм) 30 Гидравлическое сопротивление сухой насадки с,Р, определяют по уравнению: 184 169 126 151 Ж; = Л вЂ” — 'р, (3.26) И, 2 где Л вЂ” коэффициент сопротивления. Для хордовой насадки: 6 64/1~во,зл. (327) о, = о/я — скорость газа в свободном сечении насадки, м/с. Подставив, получим; Л =6,64/2618'~" =0,347; 144 (1,15/0,68)'0„464 0,042 2 =789 Па. Коэффициент сопротивления беспорядочных насадок, в которых пустоты распределены равномерно по всем направлениям (шары, седлообразная насадка), рекомендуется рассчитывать по уравнению: Л = 133/Ке + 2,34. (3.28) Коэффициент сопротивления беспорядочно насыпанных кольцевых насадок можно рассчитать по формулам: при ламинарном движении (Ке, < 40): Л = 140/Ве~; (3.29) при турбулентном движении (Ке, > 40): Л =16/Ке~ .
(3.30) Коэффициент сопротивления регулярных насадок находят по уравнению: Л=Л +И~,/1), (331) где Л вЂ” коэффициент сопротивления трению; ~ — коэффициент местного сопротивления: Р, = 4,2/е~ — 8,1/а+3,9. Гидравлическое сопротивление орошаемой насадки ЬР равно: гор = 789.10""~'З7 =1148 Па. 713 Глава 4. Оборудоваиие для очистки газов различиылш л~етодал~и ГЛАВА 4 ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ АДСОРБЦИОННЫМИ, КАТАЛИТИЧЕСКИМИ И ТЕРМИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ 714 Адсорбционные методы используют для очистки газов с невысоким содержанием газообразных и парообразных примесей.
В отличис от адсорбционных методов они позволяют проводить очистку при повышенных температурах. Суть каталитичсских процессов газоочистки заключается в реализации химичсских взаимодействий, приводящих к конверсии подлежащих обезвреживанию примесей в менее токсичные продукты в присутствии специальных катализаторов. При этом катализаторы наносятся на пористые или непористые материалы (керамика, силикагели, цеолиты, оксид алюминия и т.д.) разпичной Формы. Таким образом, как для адсорбционпых, так и для каталитических процессов необходима высокоразвитая поверхность межфазового контакта между потоком очищаемого газа и адсорбентом или катализатором. Поэтому аппаратурное оформление этих двух групп процессов очень схожее.
Адсорбенты, применяемые для очистки газовых выбросов, должны удовлетворять следующим требованиям: 1) иметь большую адсорбционную способность — поглощать большие количества адсорбтива при малой его концентрации в газовой Фазе; 2) обладать высокой селективностью; 3) быть химически инертными по отношению к компонентам разделяемой смеси; 4) иметь высокую механическую прочность (это требование приобретает особое значение при использовании их в аппаратах непрерывного действия); 5) обладать способностью к регенерации; 6) иметь низкую стоимость. Наиболее широкое применение нашли следующие типы пористых адсорбентов: активные (или активированные) угли, силикагели, апюмогели и цеолиты (или молекулярные сита), которые отличаются друг от друга как адсорбционными свойствами (вследствие различной природы материала, метода обработки и структуры), так и размерами гранул и плотностью.
Различают истинную, кажущуюся и насыпную плотности адсорбента (табл. 4.1). Под истинной плотностью понимают массу единицы объема плотного адсорбента (без учета пор). Кажущаяся плотность адсорбента — это масса единицы объема пористого материала адсорбента.
Насыпная плот- Часть 111. Основное оборудование для очистки газовых сиетле.и Ориентировочные значеиия плотности иекоторых адсорбептов (в кг/м') Кажущаяся плотность Истинная плотность Насыпная плотность Адсорбснты 1750 †21 2100 †23 2100 †23 2100 †24 500 †10 1300 †!400 750 †8 1200 †14 Актианыс угли Мслкопористый силикагсль Крупнопористый сияикагсль Цсолиты 200 — 600 800 †8 500 †6 600 †8 715 ность представляет собой массу единицы объема слоя адсорбента, включая объем пор в гранулах и промежутков между гранулами адсорбента. Пористые адсорбенты могут иметь макропоры, переходные поры и микропоры.
Интервалы радиусов пор условно принимаются следующими. Макропоры имеют средние радиусы более 1О-' м и удельную поверхность (поверхность, отнесенну1о к единице массы адсорбента) 0,5— 2,0 ы'/г. Малая величина удельной поверхности свидетельствует о том, что макропоры не играют заметной роли в величине адсорбции, однако они являются транспортными каналами, по которым адсорбирусмыс молекулы проникают в глубь гранул адсорбента.
Переходные поры имеют эффективные радиусы в интервале от (1,5 + + 1,6) ° 10-' до 10-'м, что значительно превышает размеры обычно адсорбирусмых молекул. Удельные поверхности персходных пор могут достигать 400 м21г. Переходные поры заполняются полностью при достаточно высоких парциальных давлениях пара сорбируемого компонента. Средние радиусы микропор находятся в области ниже (1,5 -. 1,6) х к 10-' м. По размерам микропоры соизмеримы с размерами адсорбиру- емых молекул.
Энергия адсорбции в микропорах значительно выше, чем при адсорбции в переходных порах и макропорах, вследствие чего происходит резкое повышение адсорбционцой способности в области малых концентраций целевого компонента. Лдсорбция в микро- порах при этом приводит к их объемному заполнению молекулами адсорбата. Одним из основных параметров микропор является их объем Удельный объем микропор (объем, отнесенный к единицс массы адсорбента) составляет примерно (1 ~ 5) х х 10 4 мз/кг (или 0,1 — 0,5 см'/г).
Акшивныв угли — пористые углеродные адсорбенты, содержащие все разновидности пор. По соотношению объемов различных пор различают активные угли: 1) первого структурного типа, содержащие преимущественно тонкие микропоры (< 2 ° 10-' м, т.е. < 20 А); 2) второго структурного типа с размерами пор (2 . 3) 10-' м, т.е. 20 — 30 А; 3) смешанного структурного типа, содержащие в равной мере как макропоры, так и микропоры. Выбор того или'иного типа углей зависит от цели процесса адсорбции, в котором они используются (поглощение газов, рекуперация летучих растворителей). Активные угли имеют ряд особсьпюстей, определяемых характером их поверхности и пористой Таблица 4.1 Глава 4. Оборудование для очистка газов различнылш л~етодами Таблица 4.2 Характеристика некоторых марок активных углей 1!релельный адсорбнионныи объем ми опо, см'й.
Насыпная плотность, игам Марка Размер гранул, мм 380 †5 600 450 450 450 400 550 550 †6 420 †4 0,45 — 0,59 0„30 О,ЗО 0,30 0,36 0,33 0,33 0,33 0,46 СКТ Аà — 2 А1 — 3 Аà — 5 САУ КАУ АР— 3 АРТ СКТ вЂ” 3 1,0- — 3,5 1,0 — 3,5 1,5 — 2,1 1 — 1,5 1 — 5 1 — 5 1,0 — 5,5 1„0 — 6,0 1,Π— 3,5 7)6 структуры. Поверхность углерода электрононейтральна, и адсорбция на углях в основном определяется дисперсионными силами взаимодействия. При выборе активного угля следует учитывать его гидрофоб- ность и горючесть. Для очистки газовых выбросов промышленных предприятий используют так называемые газовые и рекуперационные активные угли.
Газовые угли применяют для улавливания относительно плохо сорбирующихся компонентов, присутствующих в газовом потоке с небольшой концентрацией. Они обладают довольно большим объемом микропор и умеренно развитой переходной пористостью. Такис угли используются для поглощения веществ с температурой кипения, намного меньшей нормальной температуры. С позиции собственно адсорбции их возможно использовать и для поглощения хорошо адсорбирующихся органических веществ. Однако если концентрация этих веществ- в газовом потоке значительна, то определяющую роль при ныборе приобретает стадия десорбции., В этом случае целесообразно применять рекуперационные угли. Представителями газовых углей, выпускаемых отечественной промышленностью и применяемых для очистки газовых выбросов, являются угли типа АГ, КАУ и СКТ различных модификаций, а представителями рекуперационных углей— угли типа АР, АРТ и СКТ-З.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
