Книга - Охрана окружающей среды - Белов (1991) (994567), страница 23
Текст из файла (страница 23)
В некоторых специальных случаях вместо воды применяют водные растворы таких химических веществ, как сернистая кислота (для улавливания водяных паров), вязкие масла (для улавливания ароматических углевода родов из коксового газа) н др. Организация контакта газового потока с жидким растворителем осуществляется либо пропусканием газа через насадочную колонну, либо распылением жидкости, либо барботажем газа через слой абсорбирующей жидкости В зависимости от реализуемого способа контакта газ — жидкость различают: насадочны' башни: форсуночные и центробежные скрубберы (см.
рис. 27), 108 скрубберы Вентури (см. рис. 25); барботажно-пенные (см. рис. 29), тарельчатые и другие скрубберы. Общее устройство противопоточной насадочной башни приведено на рис. 33. Загрязненный газ входит в нижнюю часть башни, а очищенный покидает ее через верхнюю часть, куда при помощи одного или нескольких разбрызгнвателей 2 вводят чистый поглотитель, а из нижней отбирают отработанный раствор. Очищенный газ обычно сбрасывают в атмосферу.
Жидкость, покидающую абсорбер, подвергают регенерации, десорбируя загрязняющее вещество, и возвращают в процесс или выводят в качестве отхода (побочного продукта). Химически инертная насадка 1, заполняющая внутреннюю полость колонны, предназначена для увеличения поверхности жидкости, растекающейся по ией в виде пленки.
В качестве насадки используют тела ! разной геометрической формы, каждая из которых характеризуется собственной удельной поверхностью и сопротивлением движению газового потока. Типичные формы насадок показаны на рис. 34. Материалы для изготовления насадок (керамика, фарфор, пластмассы, металлы) выбираются исходя из соображений антикорро- Рис ЗЗ. Орошасзионной устойчивости. ман протиаопо'гочнан насадочБольшое распространение получили башни с колпачковыми тарелками.
Иа рис. 35 изображена схема устройства тарелъчатого абсорбера, в котором вместо насадки установлено несколько тарелок 1. Каждая тарелка снабжена колпачками 2 с зубчатыми краями, патрубками 3 и перелив1 ными трубками 4. Аб( ,,л (~ !~~ сорбент в этих аппара- тах стекает от тарелки РЭ к тарелке по перелив- Е) ным вертикальным трубкам. Очищаемый а газ движется снизу н вверх в направлении, указанном стрелками, барботируя через слой жидкости. При проРнс 34 Формы станняртньл элементоа насадки хождении между зуб! — седло Берла, 2. -кольцо раыяга, а — кольцо Палля, цаМИ КОЛПаЧКОВ Гаэ 4 — розетка теллера;,! — седло Пяталокс» разбивается на множество струек и пузырьков, в результате чего образуется большая поверхность соприкосновения взаимодействующих веществ.
Иногда вместо колпачковых тарелок применяют перфорированные пластины с большим количеством мелких отверстий (диаметр 109 6 мм), которые создают пузырьки газа одинаковой формы и размера. Более мелкие отверстия затрудняют стеканне промывной жидкости особенно прн значительных расходах газа. Применение абсорбированных методов очистки, как правило, связано с использованием схем, включающих узлы абсорбции и десорбции. Десорбцию растворенного газа (илн регенерация растворителя) проводят либо снижением общего давления (или парциального — давления) примеси, либо повышением температуры, либо использованием обо- 2 их приемов од овремен о.
Расчет абсорбера состоит в определении объемного расхода поглотительной жидкости Я„ необходимой поверхности /' соприкосновения газа с жидкостью и параметров вспомогательной апРяс. зв, Схема колаач- паратуры (мощность насосов, размер баково-тарельчатого абсор- ков и т. п.). бера Объемный расход поглотительной жидкости рассчитывают из уравнения материального баланса процесса абсорбции — масса поглощаемого компонента т, которая удалена из очнщаемого газа, должна быть равна массе этого компонента, которая перешла в жидкость; Лг = 1), (уг — уг) = 1Ее (Хг — Х,), где (2, — объемный расход очищаемого газа, м'/с; х, и хг — начальная и конечная концентрации газового компонента н поглотительной жидкости, г/м', у, н уг — начальная и конечная концентрации поглощаемого газообразного компонента в очищаемом газе, г/м'. Необходимую поверхность соприкосновения газа с жидкостью находят по формуле Р = 10 лг/(лаарсР) где /е, — коэффициент абсорбции (коэффициент массоперсдачн), кг/(м' ч Па); Лр,р — средняя движущая сила абсорбции, Па.
Коэффициент абсорбции характеризует скорость растворения газового компонента в жидкости и определяется общим сопротивлением диффузии этого компонента через газовую н жидкостную пленки. Для хорошо растворимых газов значение коэффициента абсорбции можно определить по формуле, предложенной И. Л.
Пейсаховым: бв,т. 10елмед' (О, 0011Т вЂ” 0,1В)ага (1З,т+)'в) уегг где М вЂ” молярная масса поглощаемого компонента, кг; ш — скорость газа в свободном сечении скруббера, м/с; Т вЂ” абсолютнаЯ 110 температура газа, К; А„,— эквивалентный диаметр насадки, равный учетверенному значению живого сечения насадки, деленного на ее удельную поверхность, м. Движущая сила абсорбции равна разности парциальных давлений поглощаемого компонента в газовой фазе и равновесного парциального давления этого компонента над поглотительной жидкостью. Для подсчета средней движущей силы абсорбции следует найти среднеарифметическое значение движущей силы абсорбции исходя из ее значении па входе и выходе из аппарата. Если эти значения отличаются более чем в два раза, то Лррр следует подсчитывать как среднюю логарифмическую величину: (Є— Р ) — (Р,— Р„) ((Рг Рж)1(Р~ Рж) где р,' и р,' — соответственно парциальное давление поглощаемого компонента в газовой фазе на входе и выходе из аппарата; р ' и р " — соответственно парциальное равновесное давление поглощаемого компонента над жидкостью на входе и выходе из аппарата.
Следует иметь в виду, что при противотоке (газ и жидкость движутся навстречу друг другу) значение Лр,р больше, чем при прямотоке (газ и жидкость движутся в одну сторону). Следовательно, противоток выгоднее, так как для его осуществления требуется аппаратура меньшего размера. Прямоток целесообразно применять, когда равновесное давление поглощаемого компонента над жидкостью очень невелико и почти не увеличивается по мере растворения газового компонента. Обычно это осуществляется в тех случаях, когда растворяемый компонент газа вступает в реакции с жидкостью или ее компонентами (хемосорбция).
Прямоток особенно неэффективен для плохо растворимых газов. Метод хемосорбции. Основан на поглощении газов и паров твердыми или жидкими поглотителями с образованием малолетучих или малорастворимых химических соединений. Поглотительная способность хемосорбента почти не зависит от давления, поэтому хемосорбция более выгодна при неболыпой концентрации вредностей в отходящих газах. Большинство реакций, протекающих в процессе хемосорбции, являются экзотермическими и обратимыми, поэтому при повышении температуры раствора образующееся химическое соединение разлагается с выделением исходных элементов. На этом принципе основан механизм десорбции хемосорбеита.
Примером хемосорбции может служить очистка газовоздушной смеси от сероводорода с применением мьппьяковошелочного, этаноламинового и других растворов. При мышьяковощелочном методе извлекаемый из отходящего газа сереводород связывается оксисульфомышьяковой солью, находящейся в водном растворе: 111 НаадазБзОз + Нзз = МаайазЗзО + НзО Регенерацию раствора производят окислением кислорода, содержащегося в очищаемом воздухе: ИзаАзаЗаО + 1(зОз = МааАзФзОа + Яа В этом случае в качестве побочного продукта получается сера. Основным видом аппаратуры для реализации процессов хемосорбции служат насадочные башни, пенные н барботажные скрубберы, распылительные аппараты типа труб Вентурн н аппараты с различными механическими распылителями.
В промышленности распространены аппараты с подвижной насадкой, к достоинствам которых относятся высокая эффективность разделения при умеренном гидравлическом сопротивлении, а также большая пропускная способность по газу. На рис. 36 показана принципиальная схема скруббера с подвижной насадкой. В верхней части аппарата установлен ороси- тель-1, а под ним размещены верхняя 2 и ~ Гаэм няжняя опорная 5 ограничительные решетки, между которыми находится подвижная 1 насадка.
К опорной решетке меньшим основанием прикреплен расширяющийся усеченный кольцевой элемент 4, делящий пространство опорной решетки па кольцевую д и центральную 6 зоны. В качестве наса- дочных тел используют полые, сплошные н Оооо ь перфорированные шары, а также кольца, полукольца, кубики, скрещенные сплошные д и перфорированные диски. Обрабатываемый газ подается в аппарат под опорную решетку и делится на два потока: центральный и кольцевой.
При прохождении кольцевой зоны поток газа сужаРис. 36 Сарупбер а под- ется, увеличивает скорость движения, встузажаой азсадхой пает в контакт с прнжнмаемыми к стенке элементами подвижной насадки и перемещает их от стенки в центральный поток. Насадка совершает пульсационное движение в центральном и прилегающем к стенке аппарата потоках, турбулизирует взаимодействующие фазы и обеспечивает высокую эффективность обработки газа жидкостью. В тех случаях, когда в результате процесса выпадает осадок, подвижная насадка удаляет его со стенок корпуса аппарата или опорной решетки. Хемосорбция — один нз распространенных способов очистки отходящих газов от оксидов азота.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
