Условия образования, характеристика и сокращение выбросов от вискозного производства (CS2, H2S)

Основные химические и физико-химические процессы, протекающие при мерсеризации. Этап предварительного созревания щелочной целлюлозы. Характеристика источников выбросов. Факторы, влияющие на образование загрязняющих веществ. Обзор технологии очистки.

Рубрика Экология и охрана природы
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 15.04.2019
Размер файла 1,7 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И ДИЗАЙНА»

ВЫСШАЯ ШКОЛА ТЕХНОЛОГИИ И ЭНЕРГЕТИКИ

Институт технологии

Кафедра охраны окружающей среды и рационального использования природных ресурсов

Курсовая работа

по дисциплине «Промышленная экология»

на тему:

«Условия образования, характеристика и сокращение выбросов от вискозного производства (CS2, H2S)»

Санкт-Петербург

Введение

В советские времена производство вискозы было обыденным делом. Отечественный рынок был завален изделиями из вискозных тканей. Но, по истечению некоторого времени в России подобная деятельность была заброшена. В тоже время в мире производство вискозы активно развивается.

Вискозное волокно (от латинского viscosus -- клейкий) -- искусственное целлюлозное волокно, получаемое переработкой природной целлюлозы. Производится в виде текстильных и кордовых нитей и штапельного волокна.

Вискозное волокно является одним из первых искусственных волокон, нашедших практическое применение: процесс производства вискозного волокна был разработан в конце ХIХ века и с минимальными модификациями применяется по сей день. Процесс получения вискозного волокна состоит из следующих стадий: получение из целлюлозы прядильного раствора -- вискозы (ксантогената целлюлозы); формование мокрым методом нити продавливанием вискозы через фильеры в кислотную ванну с регенерацией целлюлозы; отделка и сушка.

Вискозное волокно легко окрашивается красителями для натуральных волокон (хлопка, льна), гигроскопично, что обуславливает высокие гигиенические качества ткани из него, и, благодаря доступности исходного сырья и реактивов, используемых в производстве, относительно недорого.

К недостаткам вискозного волокна относятся лёгкая сминаемость, значительная потеря прочности в мокром состоянии и недостаточная устойчивость к истиранию. Эти недостатки в той или иной степени могут быть устранены последующими модификациями и обработкой.

Технология вискозного производства

Рис.1. Схема производства вискозного волокна. В - вискозная сточная вода; Щ - щелочная сточная вода.

Мерсеризация целлюлозы

Мерсеризация целлюлозы является первой операцией в технологической цепочке получения искусственного волокна из целлюлозы по вискозному способу. Этот процесс заключается в обработке целлюлозы в большом избытке 18% раствора едкого натра с последующим отжимом целлюлозы от избытка щелочного раствора. В результате такой обработки получается щелочная целлюлоза.

При мерсеризации протекают следующие основные химические и физико-химические процессы:

Набухание целлюлозы в щелочи;

Образование нового химического соединения - щелочной целлюлозы;

Вымывание гемицеллюлозы из целлюлозы;

Некоторое понижение молекулярной массы целлюлозы в результате окислительной деструкции под влиянием кислорода воздуха в присутствии щелочи.

Мерсеризация целлюлозы осуществляется способами: периодическими и непрерывными. Наиболее важными процессами мерсеризации является влажность целлюлозы, концентрация мерсеризационной щелочи и содержание в ней гемицеллюлозы, температура мерсеризационной щелочи, модуль мерсеризации (количество мерсеризационной щелочи приходящейся на 1 кг целлюлозы), продолжительность мерсеризации и степень отжима щелочной целлюлозы (отношение массы отжатой к массе исходной).

Непрерывный процесс мерсеризации.

Эти установки предназначены для переработки целлюлозы в листах, массе и рулонах. Мерсеризация целлюлозы в листах и массе производится в баках с мешалкой. При этом образуется пульпа, представляющая собой смесь раствора щелочи с целлюлозными волокнами. Отжим пульпы (щелочной целлюлозы) осуществляется одним из следующих способов:

Между валами, имеющими прорези или канавки для отвода отжимаемой щелочи;

В червячных прессах (шнек-прессах);

На вакуум-фильтрах;

На ситовых прессах, где целлюлоза отжимается между движущимися стенками.

При работе на вакуум-фильтрах и ситовых прессах для увеличения степени отжима щелочная целлюлоза подвергается дополнительному отжиму на вальцах.

Содовая станция.

Содовой станцией называется вспомогательный цех заводского волокна, где приготавливается мерсеризационный раствор и очищается отработанный раствор с целью возврата в производство.

На содовой станции производятся следующие операции:

Приемка, хранение и отстаивание жидкого едкого натра и растворение твердого едкого натра, приготовление концентрированного раствора щелочи и осветление его;

Очистка (фильтрация или отстаивание) отработанного раствора щелочи и приготовление мерсеризационного раствора;

Очистка отжимного раствора едкого натра от гемицеллюлоз (диализ, регенерация) и получение регенерированной (целлюлозной) щелочи;

Приготовление раствора щелочи для растворения ксантогента целлюлозы.

Схема циркуляции растворов щелочи на содовой станции проведении мерсеризации в аппаратах непрерывного действия.

Измельчение щелочной целлюлозы

После мерсеризации и отжима щелочная целлюлоза подвергается измельчению для увеличения скорости проникновения (диффузии) сероуглерода к целлюлозным волокнам при проведении последующего процесса. При этом ускоряется реакция этерификации и повышается однородность получаемого ксантогента целлюлозы. Если исключить из технологического процесса операцию измельчения, то этерификация из-за уплотненности отжатой щелочной целлюлозы будет идти медленно и неравномерно. Чем равномернее измельчена щелочная целлюлоза, тем быстрее она обесцвечивается.

Наряду с изменением формы материала при измельчении происходит окислительная деструкция макромолекул целлюлозы кислородом воздуха в щелочной среде, приводящая к уменьшению молекулярной массы (степени полимеризации) целлюлозы, повышению содержания гемицеллюлоз и понижению вязкости прядильного раствора. Вследствие энергичного перемешивания процесса деструкция целлюлозы при измельчении протекают значительно интенсивнее, чем во время предварительного созревания щелочной целлюлозы.

Предварительное созревание щелочной целлюлозы

Щелочная целлюлоза имеет высокую степень полимеризации поэтому вязкость полученных из нее вискоз будет высока. Для достижения степени полимеризации щелочную целлюлозу выдерживают при определенной температуре продолжительное время. В результате предсозревания вязкость значительно снижается вследствие окислительной деструкции макромолекул (уменьшения длины цепей), происходящией под влиянием кислорода воздуха.

Регулирование вязкости щелочной целлюлозы осуществляется изменением продолжительности предсозревания и температуры реакционной массы. При повышении температуры скорость окислительной деструкции щелочной целлюлозы возрастает, при снижении - уменьшается.

Получение ксантогената целлюлозы.

По окончании процесса предсозревания щелочная целлюлоза подвергается обработке сероуглеродом. При взаимодействии углерода с целлюлозой образуется ксантогенат целлюлозы - сложный эфир целлюлозы и дитиугольной кислоты.

Помимо основной реакции этерификации целлюлозы при ксантогенировании протекают различный побочные реакции сероуглерода с едким натром, находящимся в щелочной целлюлозе в значительных количествах. Основными продуктами, образующимися при побочных реакциях, являются тиокарбонат и карбонат натрия.

Растворение ксантогената целлюлозы.

Ксантогенат целлюлозы растворяется в разбавленном растворе едкого натра, и при достаточной концентрации образуется вязкий раствор, называемый вискозой, который используется для формирования волокна.

Подготовка вискозы к формированию волокна.

Из ксантатного цеха вискоза зубчатым насосом подается по трубам в вискозный цех, где она подготавливается к формированию волокна, включает следующие процессы:

Смешение нескольких партий вискозы для получения более однородого продукта (по вязкости, зрелости и концентрации);

Созревание целлюлозы;

Фильтрация целлюлозы для очистки от загрязнений;

Удаление воздуха из вискозы.

Созревание целлюлозы.

Ксантогенат является нестойким соединением и в водных растворах постепенно омыляется. Происходит гидролиз ксантогената целлюлозы, что приводит к понижению степени его этерификации. Кроме того, во времени уменьшается содержание свободного едкого натра и повышается количество сульфидов и тиокарбонатов натрия, которые при разложении их кислотой выделяют сероводород. Поэтому формирование волокна из более зрелой вискозы сопровождается большим выделением сероводорода, чем из молодой вискозы. Степень полимеризции целлюлозы при этом остается без изменений.

В результате изменения химического состава ксантогената находящегося в растворе щелочи, понижается стойкость вискозы к действию коагулирующих реагентов, применяемых при формировании волокна. Весь процесс при выдерживании прядильного раствора, называется созреванием вискозы.

Фильтрование

Во время созревания вискозу фильтруют, так как продукт поступающий из растворителей, сильно загрязнен и должен быть тщательно очищен. Нельзя допускать, чтобы вискоза содержала набухшие кусочки ксантогената, нерастворимые минеральные соли и другие загрязнения, которые затрудняют фильтрование вискозы и засоряют отверстия фильер.

Для полной очитки вискозу приходится несколько раз фильтровать; обычно ее подвергают двум-трем последовательным фильтрациям, причем последняя проводится после удаления воздуха из вискозы перед формованием.

Обезвоздушивание вискозы

Добавки пав в вискозу на всех стадиях ее приготовления отрицательно влияют на процесс обезвоздушивания, вызывая сильное пенообразование. Поэтому выбор пав зависит от устойчивости пены, которая образуется при его применении. Как установлено, количество пены и ее устойчивость зависят от химического строения добавляемого вещества. Наибольший объем устойчивости пены образуется при добавке касторового масла и оксиэтилированные жирные амины дают пену, обладающую минимальной устойчивостью, поэтому им отдается предпочтение.

Характеристика источников выбросов

Формованием называется технологический процесс выделения из раствора или расплава полимера в форме нитей бесконечной длины.

Приготовленная к формованию вискоза по трубопроводу пол давлением подается к прядильным машинам. На прядильной машине основными элементами для формования нити являются дозирующий насос и фильера. Дозирующим насосом вискоза из вискозопровода под давлением подается к фильере, в донышке которой имеются мелкие отверстия. Вискоза вытекает из отверстий фильеры в виде тонких струек в осадительную ванну и быстро затвердевает, превращаясь из жидкости в твердое пластичное тело.

Осадительной ванной называется водный раствор кислоты и ее солей. При получении вискозных нитей и волокон традиционной осадительной ванной является водный раствор H2SO4, Na2SО4 и ZnSO4.

Основным компонентом осадительной ванны является серная кислота. При попадании струйки вискозы в осадительную ванну серная кислота нейтрализует содержащийся в ней едкий натр.

Факторы, влияющие на образование загрязняющих веществ

Из вышесказанного следуют весьма важные практические выводы. Во-первых, часть сероуглерода (20-30%) и едкого натра тратится нерационально на побочные реакции. Во-вторых, процесс ксантогенирования следует вести так, чтобы количество образующихся побочных продуктов было минимальным. При этом не только снижается расход сероуглерода, но и уменьшается вредность вискозного производства, так как значительная часть вредных газов, выделяющихся при формировании волокна, образуется при разложении тиокарбонатов серной кислотой, находящихся в осадительной камере: Na2CS2+H2SO4 -> H2S +CS2+ Na2SO4.

Из-за омыления ксантогената в водных растворах происходит гидролиз ксантогената целлюлозы, что приводит к понижению степени его этерификации. Кроме того, во времени уменьшается содержание свободного едкого натра и повышается количество сульфидов и тиокарбонатов натрия, которые при разложении их кислотой выделяют сероводород. Поэтому формирование волокна из более зрелой вискозы сопровождается большим выделением сероводорода, чем из молодой вискозы.

Характеристика загрязняющих веществ от источника

Сероводород (H2S)

Класс опасности-2

Бесцветный газ с резким неприятным запахом тухлых яиц, тяжелее воздуха в 1,2 раза, при взаимодействии с воздухом образует взрывоопасные смеси. При температуре -60,4 °С сжижается в бесцветную жидкость, затвердевает при температуре -85,5°С. Растворим в воде, спирте.

Сероводород используется для производства серной кислоты, серы, сульфида сероорганических соединений, для приготовления лечебных сероводородных ванн.

Сероводород перевозят в железнодорожных и автомобильных цистернах, контейнерах и баллонах, которые являются временным его хранилищем. Обычно сероводород хранят в сферических газгольдерах объемом 300-2000 м3 при температуре окружающей среды и давлении 0,7-30 кгс/см2. Максимальные объемы хранения составляют 1728 тонн.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) сероводорода в воздухе рабочей зоны производственных помещений - 10 мг/м3. Порог ощутимости запаха составляет 0,014-0,03 мг/м3. При острых отравлениях возникает жжение и боль в горле при глотании, конъюнктивит, одышка, головная боль, головокружение, слабость, рвота, тахикардия, возможны судороги. Смертельная концентрация составляет 830 мг/м3 в течение 30 минут или 1100 мг/м3 в течение 5 минут.

Наличие сероводорода определяют:

В воздухе промышленной зоны: универсальным прибором газового контроля УПГК-ЛИМБ с диапазоном определения 2-2000 мг/м3, газоопределителем химических промышленных выбросов ГХПВ-2 в диапазоне 10-1500 мг/м3, фотокалометрическим стационарным автоматическим газоанализатор «Сирена» с диапазоном измерения 0-3, 0-10, 0-30 мг/м3, переносным электрохимическим газоанализатором АС-11 в диапазоне 3-100 мг/м3.

Сероуглерод (СS 2)

Класс опасности-3

Бесцветная с эфирным запахом, легковоспламеняющаяся жидкость, тяжелее воды. Температура затвердевания -119,9°С, при температуре +46,2°С кипит. Растворяется в большинстве органических растворителей и является хорошим растворителем жиров, масел, смол, каучука. В воде растворяется плохо. Пары тяжелее воздуха в 2,6 раза, при взаимодействии с воздухом образуют взрывоопасные смеси.

Сероуглерод используется для получения ксантогенатов целлюлозы в производстве вискозы, синтеза четыреххлористого углерода, в качестве растворителя и экстрагента.

Предельно допустимая концентрация (ПДК) сероуглерода в воздухе рабочей зоны производственных помещений - 1 мг/м3. Порог обонятельного ощущения 0,08 мг/м3. При концентрации 1500 мг/м3 через 30 минут возникает головная боль, головокружение, тошнота. Острое отравление средней тяжести приводит к состоянию наркоза. Концентрации 5000-10000 мг/м3 вызывают потерю сознания, глубокий наркоз. Смертельная концентрация составляет 12400 мг/м3 в течение 30 минут.

Наличие сероуглерода определяют:

-мини-экспресс-лабораторией МЭЛ с индикаторной трубкой на сероуглерод с диапазоном измерений 0,5-2,0 мг/м3;

-химическим газоопределителем промышленных выбросов ГХПВ-2 с индика-торной трубкой на оксиды азота с диапазоном измерений 0,05-1,0 мг/м3;

-лабораторией «Пчелка-Р» с использованием индикаторных трубок на оксиды азота с диапазоном измерений 0,5-2,0 мг/м3.

Расчет объема выбросов и концентрации загрязняющих веществ.

Объем газов при нормальных условиях: G - производительность, т.волокон/ч; Q' - объем выбросов, нм3/т.продукции.

Объем газов при рабочих условиях: t - температура газа, ?С

Объем газов при рабочих условиях с учетом влажности: ц - влажность, %.

Удельный норматив - количество вещества в единицу времени: B - содержание загрязняющего вещества, г/т.продукции.

Определение концентрации загрязняющих веществ:

Обзор технологии очистки

вискозный производство выброс очистка

Существуют установки, объединяющие очистку воздуха от сероводорода и сероуглерода. Но преимущественно применяются установки с раздельной очисткой. Эти установки имеют лучшее аппаратурное оформление и более эффективны. В таких установках очистка воздуха от сероводорода основана на поглощении суспензией реагентов (хемосорбция), а сероуглерода - на адсорбции неподвижным (стационарным) или подвижным (кипящим) слоем активированного угля.

Очистка воздуха от сероводорода. Суспензия, применяемая для поглощения сероводорода (железо-содовым способом), представляет собой взвесь гидроксидов двух- и трехвалентного железа (2,5%) в воде с небольшим содержанием Na2CO3, NaHCO3, Na2S2O3 и Na2SO4, образующихся в результате поглощения H2S.

Водную суспензию приготавливают путем смешения 10% раствора карбоната натрия с 18% раствором железного купароса:

FeSO4 + Na2CO3 + H2O -> Fe(OH)2 + Na2SO4 + CO2

Барботированием воздуха через полученный раствор переводят железо (II) в железо (III): Fe(OH)2 + O2 +H2O -> Fe(OH)3

Воздух, содержащий сероводород, промывают полученной суспензией. При этом протекают следующие реакции:

Na2CO3 + H2S -> NaHS + NaHCO3

NaHS + Fe(OH)3 -> Fe2S3 + NaOH + H2O

NaHS + Fe(OH)3 -> FeS + S + NaOH + H2O

Поглотительный раствор (суспензию) регенерируют путем пропускания через него воздуха. При этом кислород взаимодействует с отработанным раствором по схеме:

Fe2S3 + H2O + O2 -> Fe(OH)3 + S

FeS + H2O + O2 -> Fe(OH)3 + S

NaHCO3 + NaOH -> Na2CO3 + H2O

NaHCO3 -> Na2CO3 + CO2 + H2O

В результате основное количество поглощаемого сероводорода переводится в элементарную серу, а часть ( примерно 30%) окисляется до тиосульфата натрия:

NaHS + O2 -> Na2S2O3 + H2O + CO2

Накапливание тиосульфата натрия в растворе снижает поглотительную способность раствора и ухудшает очистку. Для предотвращения этого часть раствора после фугования спускают в канализацию.

Кроме описанного метода применяют также гидрохиноновый способ: гидрохинон кислородом воздуха легко окисляется до хинона, который окисляет сероводород до серы и сам восстанавливается до гидрохинона и т.д.

Очистка вентиляционного воздуха от сероводорода осуществляется в двух параллельно работающих горизонтальных скрубберах, каждый из которых состоит из абсорбционной камеры, первичного брызгоуловителя, промывной камеры и вторичного брызгоуловителя.

Абсорбционная камера представляет собой стальной горизонтальный скруббер, установленный на железобетонном поддоне. Внутренняя поверхность камеры защищена битумом, а поддон - кислотоупорными плитками. Камера снабжена большим числом (240 шт.) форсунок, расположенных в два ряда.

Первичный брызгоуловитель примыкает к абсорбционной камере и состоит из 280 изогнутых пластин из нержавеющей стали, образующих зигзагообразные каналы. Далее по ходу воздуха расположены промывная камера и вторичный брызгоуловитель, аналогичные по конструкции и размерам абсорбционной камере и первому брызгоуловителю.

Очищаемый воздух последовательно проходит абсорбционную камеру (через завесу брызг поглотительной жидкости, создаваемую форсунками), в которой происходит абсорбция сероводорода и регистрация поглотительного раствора кислородом воздуха. Затем воздух поступает в зигзагообразные узкие каналы первичного брызгоуловителя, проходя которые шесть раз, изменяет направление своего движения. Благодаря этому происходит отделение воздуха от капель поглотительной суспензии.

Из первичного брызгоуловителя воздух попадает в промывную камеру, орошаемую водой. Здесь он отмывается от остатков поглотительной суспензии и поступает во вторичный брызгоуловитель, где улавливаются капли промывной воды.

Освобожденный от сероводорода воздух направляется на установку для очистки от сероуглерода.

Поглотительная суспензия из канала абсорбционной камеры поступает в приемный резервуар, где происходит окончательная регенерация поглотительной суспензии и флотация выделенной серы. Полученная сера (после подсушивания или переплавки) может быть использована для производства серной кислоты или сероуглерода.

Очистка воздуха от сероуглерода

Установка для очистки воздуха от сероуглерода состоит из нескольких абсорберов с активированным углем.

На установке с неподвижным слоем адсорбента адсорберы работают периодически. Производственный цикл работы включает чаще всего четыре стадии: адсорбцию, десорбцию сероуглерода, пропарку и охлаждение.

Очищенный воздух сорбируется в коллектор и выбрасывается в окружающую атмосферу.

В процессе адсорбции сероуглерод частично окисляется. Продукты окисления не удаляются при десорбции, и, накапливаясь в активированном угле, снижают его адсорбционную способность. Поэтому часть угля постоянно выводят из цикла и направляют на регенерацию.

Десорбированные пары сероуглерода и воды поступают в холодильник для конденсации. Сконденсированный сероуглерод в сепараторах отделяется от воды и направляется в резервуары для хранения.

Получаемый на установке сероуглерод без дополнительной очистки может быть снова использован на производстве для выработки волокна.

Описанная система позволяет очистить вентиляционный воздух от вредных газов на 85 - 90 % и возвратить в производство 60 % (от затраченного) сероуглерода при производстве вискозного волокна.

Сравнение методов и схем очистки выбросов.

Железосодовый метод.

В качестве поглотительного раствора используют взвесь гидроокиси двух- и трехвалентного железа. Водную суспензию приготавливают смешением 10%-го раствора Na2С03 с 18%-м раствором железного купороса:

FеS04 + Na2СО3 + Н20 -> Fе(ОН)2 + Na2S04 + СO2

Пропуская воздух через полученный раствор, переводят закисное железо в окисное:

4Fе(ОН)2 + O2 + 2Н20 -> 4Fе(ОН)3

При промывке воздуха, содержащего сероводород, протекают следующие реакции:

Н2S + Nа2СO3 ->NaНS+NаНСО3

3NаНS + 2Fе(ОН)3 -> Fе2S3 + 3NаОН + 3Н2O

3NаНS + 2Fе(ОН)3 -> 2FеS + S + 3NаОН + 3Н20

Для регенерации поглотительного раствора через него пропускают воздух, при этом происходит взаимодействие кислорода с отработанным раствором:

2Fе2S3 + 6Н2O + 3O2 -> 4Fе(ОН)3 + 6S

4FеS + 6Н2O + 3O2 -> 4Fе(ОН)3 + 4S

NаНСО3 + NаОН -> Na2CO3 + Н2O

2NаНСО3 -> Na2СО3 + Н2O + СO2

Таким образом, около 70 % Н2S переводится в элементарную серу, а 30% --окисляется до тиосульфата натрия:

2NaНS + 2O2 -> Nа2S2O3 + Н2O

На рис. 2. представлена принципиальная схема очистки вентиляционных выбросов (воздуха) от сероводорода.

Вентиляционный воздух пропускают через две последовательно установленные горизонтальные камеры, вначале через камеру 1, называемую абсорбционной, а затем через камеру 2, называемую промывной. В камере 1 протекает абсорбция Н2S и регенерация поглотительного раствора кислородом воздуха. Поглотительный раствор из сборника 4 с помощью центробежного насоса 8 подается в распыливающие форсунки камеры 1. Отработанный раствор вновь возвращается в сборник 4. Сюда же подается воздух для аэрации поглотительного раствора с целью выделения серы.

Пена серы скапливается на поверхности раствора в сборнике 4, а затем направляется в пеносборник 10. Для подпитки системы в сборник 4 насосом 7 подается свежий поглотительный раствор из емкости 9.

Очищенный от сероводорода вентиляционный воздух из камеры 1 через каплеотбойник 3 поступает впромывную камеру 2, предназначенную для улавливания капель раствора, уносимого из камеры 1.

Промывная камера орошается водой из сборника 5, подаваемой центробежным насосом 6. По мере циркуляции раствора в цикле орошения промывной башни концентрация сероводорода в нем постепенно возрастает, поэтому часть раствора периодически перекачивается из системы орошения камеры 2 в систему орошения камеры 1.

Рис. 2.Схема очистки воздуха от сероводорода железосодовым методом:

1 - абсорбционная камера; 2 - промывная камера; 3 - каплеотделитель; 4 - сборник поглотительного раствора; 5 - сборник воды; 6,7,8 - насосы; 9 - сборник свежей суспензии Fe(OH)3; 10 - пеносборник; 11 - вакуум-фильтр; 12 - течка; 13 - автоклав; 14 - сборник расплавленной серы; 15 - изложница.

После камеры 2 вентиляционный воздух проходит каплеотбойник и направляется на очистку от сероуглерода. Из пеносборника 10 сера поступает в вакуум-фильтр 11, а затем по течке 12 в автоклав 13. Фильтрат возвращается в сборник 4. В автоклаве 13 происходит плавление серы острым паром. После плавки сера собирается в сборнике 14, откуда она разливается в изложницы 15. Полученная в виде товарного продукта сера может быть использована для производства сероуглерода или серной кислоты.

Степень очистки может достигать 90--96 %.

Мышьяково-содовый метод (метод Джаммарко--Ветрококк).

Мышьяково-содовый метод обеспечивает высокую степень очистки вентиляционных газов от сероводорода, однако недостаток этого метода обусловлен необходимостью применения для очистки токсичных реагентов. Первоначально мышьяково-содовый метод использовался для очистки коксового газа от сероводорода, для очистки вентиляционных выбросов применяется несколько видоизмененный его вариант.

Химизм процесса очистки заключается во взаимодействии Н2S с щелочным раствором трех- и пятивалентного мышьяка и может быть представлен следующими химическими реакциями:

Хемосорбция сероводорода:

Н2S + Nа3АS03 -> Nа3AsSО2 + Н2O

Образование монотиоарсената натрия:

Nа3АsSO2 + Nа3АsO4 -> Nа3АsО3S + Nа3AsО3

Расщепление монотиоарсената с выделением серы и арсснита натрия:

Nа3АsO3S -> Nа3АsO3 + S

Окисление арсенита натрия:

2Nа3АsO3 + O2 -> 2Nа3АsO4

Технологическая схема очистки вентиляционных газов мышьяково-содовым методом показана на рис. 3. Вентиляционные выбросы газодувками направляются по коллектору в промывной абсорбер 1, орошаемый щелочным раствором, который с помощью насосов нагнетается в форсуночный коллектор, установленный в верхней части аппарата. Щелочной раствор движется сверху вниз противотоком очищаемому воздуху. В верхней части абсорбера установлен каплеотбойник 2, служащий для улавливания брызг, уносимых воздушным потоком из аппарата. Поглотительный щелочной раствор собирается в нижней части абсорбера и циркуляционным насосом 13 перекачивается в теплообменник 3, обогреваемый паром. Раствор, подогретый до 45 ?С, вновь подается на орошение абсорбера.

Часть поглотительного раствора после теплообменника направляется в окислитель 5. Здесь в присутствии кислорода воздуха, подаваемого в окислитель воздушным компрессором 10, происходит его регенерация. Пузырьки воздуха барботируют через слой жидкости и увлекают серную пену, которая собирается в верхней части аппарата. Здесь происходит частичное отделение серной пены от щелочного раствора. Последний через сборник 4 стекает в сборник 11 и насосом 12 подается на орошение абсорбера 1.

Серная пена поступает в сборник 6, а затем направляется на вакуум-фильтр 7, где маточный раствор полностью отделяется от серы. Маточный раствор и промывная вода из вакуум-фильтра поступают в сборник 11, откуда вновь возвращаются в абсорбер 1, а отфильтрованная сера поступает на плавку и выдается в виде товарного продукта.

Очищенный в абсорбере 1 воздух проходит промывной скруббер 14, орошаемый водой, каплеотделитель 15 и выбрасывается в атмосферу или направляется на очистку от сероуглерода.

В процессе работы установки в системе возможно образование незначительных количеств сульфата и тиосульфата натрия, которые периодически выводятся из раствора.

Степень очистки газов от сероводорода достигает 98 %.

Рис. 3. Схема очистки вентиляционного воздуха от сероуглерода мышьяково-содовым методом (метод Джаммарко-Ветрококк ): 1- абсорбер; 2 - каплеотбойник; 3 - теплообменник; 4 - сборник; 5 - окислитель; 6 - сборник серной пены; 7 - вакуум-фильтр; 8, 9, 12, 13 - насосы; 10 -компрессор; 11 - сборник раствора; 14 - скруббер; 15 - каплеотделитель.

Очистка вентиляционных выбросов от сероуглерода

Сероуглерод малоактивен при обычной температуре, поэтому и хемосорбционные методы его извлечения из воздуха малоэффективны. Наиболее перспективными и экономически выгодными являются адсорбционные методы с использованием в качестве адсорбентов активированных углей. Эффективными сорбентами по отношению к сероуглероду являются активные угли марки АРТ и СКТ с развитой удельной поверхностью до 1000 м2/г

В некоторых случаях вентиляционные выбросы, содержащие сероуглерод, могут быть обезврежены сжиганием их в топках котлов ТЭЦ, однако при этом попутно образуется сернистый ангидрид, который выбрасывается в атмосферу.

Адсорбционные методы имеют различное аппаратурное оформление, но во всех случаях для улавливания сероуглерода используется активированный уголь, который может быть применен в аппаратах с кипящим и стационарным слоем.

Очистка вентиляционных выбросов от сероуглерода в аппаратах с кипящим слоем.

Очищенный от сероводорода вентиляционный воздух далее направляется на очистку от сероуглерода (рис. 4). Воздух поступает в теплообменник 1, где подогревается, и подается в нижнюю часть адсорбера с кипящим слоем 3.

Адсорбер представляет собой цилиндрический аппарат, по высоте которого установлено несколько перфорированных сеток. На каждой сетке расположен слой активированного угля. Проходя слои активированного угля, вентиляционный воздух очищается от сероуглерода, после чего направляется в циклоны 4 для очистки от угольной пыли и далее выбрасывается в атмосферу. Улавливаемая в циклонах угольная пыль с помощью шнека 5 вновь возвращается в адсорбер.

Активированный уголь, насыщенный сероуглеродом, подается в отпарную колонну-сушилку 6. Здесь при нагревании паром до 120 ?С из угля десорбируется сероуглерод. Далее активированный уголь спускается в нижнюю часть отпарной колонны-сушилки, где подвергается сушке паром при 150 °С, а затем направляется в аппарат 14 и охлаждается воздухом, нагнетаемым вентилятором 13. Уголь, охлажденный до температуры 100 °С, поступает на транспортер 15 и с помощью элеватора 2 возвращается в адсорбер с кипящим слоем.

В процессе адсорбции сероуглерода на поверхности активированного угля образуются соединения, которые не удаляются при десорбции в отпарной колонне. Поэтому часть активированного угля после очистки его от сероуглерода отводят в регенератор 12, где нагревают перегретым паром высокого давления до 350 ?С.

. 4

Рис. 4. Схема очистки воздуха от CS2 активированным углем в кипящем слое: 1, 7 - теплообменник; 2 - элеватор; 3 - адсорбер; 4 - циклон; 5 - шнек; 6 - отпарная колонна; 8 - сепаратор; 9 - промывная башня; 10 - отстойник; 11 - насос; 12 - регенератор; 13 - вентилятор; 14 - охладитель; 15 - транспортер; 16 - сборник.

После глубокой регенерации уголь вновь возвращается в аппарат 14, где охлаждается и смешивается с основным потоком адсорбента. Пары воды и сероуглерода из отпарной колонны 6 поступают в межтрубное пространство теплообменника 1, охлаждаясь, нагревают поступающий на очистку воздух и направляются в холодильник 7, охлаждаемый проточной водой. Охлажденные пары сероуглерода конденсируются, и жидкий сероуглерод отделяется в сепараторе 8. Из емкости 16 сконденсированный сероуглерод поступает на повторное использование.

Несконденсировавшиеся пары воды и сероуглерода направляются в промывную башню 9, орошаемую холодной водой, которая подается насосом 11. Циркулирующая вода вместе со сконденсировавшимся сероуглеродом стекает в сепаратор 10, где происходит отделение сероуглерода.

Комбинированный метод очистки вентиляционных газов производства химических волокон от H2S и CS2

Выбросы CS2 в атмосферу непосредственно связаны с развитием промышленности химических волокон.

Во всех случаях CS2 улавливают с помощью активного угля. Большую часть H2S в некоторых схемах уделяют жидкими поглотителями. Трудность использования активного угля для очистки от обоих компонентов долгое время заключалась в том, что при улавливании H2S углем в присутствии кислорода основная реакция преобразования адсорбата в серу сопровождается сильно экзотермическим процессом образования серной кислоты:

2H2S + O2 -> 2S + 2H2O + 220 кДж;

H2S + 2O2 -> H2SO4 + 790 кДж.

Удельный вес побочных реакции, протекающих в порах активированных углях настолько значителен, что при высокой концентрации H2S слой угля сильно разогревается и возникает опасность возгорания CS2.

Абсорбционная стадия не решает проблему полного извлечения H2S; его концентрация в газе после абсорбера 20-50 мг/м3.

Новые технические проекты предусматривают совмещенную очистку H2S и CS2.

Схема совмещенного метода очистки вентвыбросов от H2S и CS2, разработанная западногерманской фирмой Пинч-Бамаг, приведена на рис.6.

Воздух, содержащий примеси, с помощью воздуходувки 9 пропускают через один или несколько параллельно включенных адсорберов 8. К воздуху примешивают аммиак. H2S окисляется в лобовом слое угля, при этом в порах отлагается сера. Одновременно происходит физическая адсорбция CS2. Очищенный воздух выбрасывается в атмосферу через трубу. В 1 м3очищенного воздуха содержится 10-20 мг CS2 и 1-2 мг H2S. На стадии очистки концентрацию CS2 непрерывно измеряют газоанализатором, и в момент "проскока" поток воздуха автоматически переключается на адсорбер с отрегенерированным углем, а адсорбер 8 переключается на стадию регенерации.

Смесь CS2 с воздухом взрывоопасна уже при 80оС, и поэтому перед десорбцией адсорбер продувают инертным газом до тех пор, пока концентрация кислорода не упадет ниже границы взрываемости CS2.

Десорбцию проводят острым паром. Смесь паров CS2 и воды конденсируют в конденсаторе 11 и дополнительно охлаждают до 25оС в холодильнике 12. В сепараторе 14 жидкая фаза разделяется ввиду разницы плотностей. Нижний сероуглеродный слой является высококачественным товарным продуктом; воду направляют в канализацию.

Сушку и охлаждение угля проводят воздухом, подаваемым воздуходувкой 13. На стадии сушки воздух подогревают до 120оС в паровом нагревателе 10. На стадии охлаждения подачу пара в нагреватель прекращают или воздух пропускают по байпасу мимо нагревателя.

Периодически адсорбер отключают от основного рабочего цикла и отмывают сернистые соединения из угля. Сначала водой удаляют аммонийные соли, а затем CS2 из емкости 7 - элементарную серу. Выходящий из адсорбера CS2, содержащий растворенную серу, собирают в емкости 5, затем испаряют (1), конденсируют (3), охлаждают (4) и после отделения от воды в сепараторе 6 собирают в емкости 7.

Рис. 6. Схема совмещенного метода очистки вентиляционных выбросов от сероводорода и сероуглерода: 1 - испаритель сероуглерода; 2,5,7 - емкости; 3,11 - конденсаторы; 4,12 - холодильники; 6,14 - сепараторы; 8 - адсорбер; 9,13 - воздуходувки; 10 - нагреватель.

Метод Пинч-Бамаг разработан в двух вариантах. В первом варианте оба вещества сорбируются одновременно на активированном угле. Для этого используют мелкозернистый активированный уголь, степень насыщения которого составляет 20-30 %. Во втором варианте вещества удаляют раздельно - сначала сероводород, а затем - сероуглерод. На первой стадии процесса применяют крупнозернистый активированный уголь, на котором происходит окисление сероводорода до серы. На второй стадии используют мелкозернистый уголь, на котором происходи адсорбция сероуглерода. Регенерацию углей осуществляют в аппаратах кипящего слоя перегретым паром.

Наибольшее промышленное применение нашел абсорбент "Сульфинол", представляющий собой смесь диизопропаноламина (30-45 %), сульфолана (диоксида тетра-гидротиофена 40-60 %) и воды (5-15 %).

Из физико-химических абсорбентов широкое распространение получил абсорбент "Сульфинол", разработанный фирмой "Шелл Ойл Компани", представляющий собой смесь амина с тетрагидротиофеном и небольшим количеством воды.

В процессе "Сульфинол" в качестве абсорбента используется раствор алканоламина в двуокиси тетрагидротиофена.

Сульфинол обладает значительно большей поглотительной способностью, чем МЭА.

Поэтому важным преимуществом Сульфинола является возможность одновременной тонкой очистки газа от H2S, CO2, COS, меркаптанов и сероуглерода.

При этом степень извлечения меркаптанов составляет 95 %, а наиболее высокая степень извлечения кислых компонентов достигается при суммарном их парциальном давлении 0,7-0,8 МПа, когда степень насыщения Сульфинола приближается к 85 %.

Таким образом, абсорбент "Сульфинол" имеет ряд достоинств, обеспечивающих его широкое применение в промышленности: возможность комплексной очистки газа от H2S, CO2, COS, CS2, RSH, RSR; высокая абсорбционная емкость для кислых газов от 50 до 127 м3/м3 (для раствора МЭА она составляет 23-30 м3/м3); низкие теплоемкость и давление насыщенных паров и, следовательно, незначительные потери с очищенным газом; химическая и термическая стабильность (при взаимодействии с СО2 Сульфинол незначительно деградирует с образованием диизопропанолоксозолидона, который имеет щелочную реакцию и хорошо растворяет кислые газы);устойчивость против ценообразования при наличии в газе тяжелых углеводородов;низкий расход энергии на регенерацию (на 30-80 % меньше, чем в процессах аминовой очистки);не коррозионно-активен.

Недостатком способа "Сульфинол" является преждевременное разгазирование абсорбента.

Принципиальная схема установки очистки газа "Сульфинол":

Газ из сепаратора подается на очистку в абсорбционную колонну К-1, на верх которой подается регенерированный абсорбент "Сульфинол".

Частично дегазированный абсорбент после В-1 подогревается в теплообменнике Т-1 обратным потоком регенерированного Сульфинола и поступает на регенерацию в К-3.

Кислые газы направляются на установки получения серы, а Сульфинол поступает на верхнюю тарелку К-3 в качестве орошения.

Регенерированный Сульфинол с низа К-3 насосом Н-3 подается после охлаждения в рекуперативном теплообменнике Т-1 и водяном холодильнике Х-1 в абсорбционные колонны К-1 и К-2.

Технологическим развитием способа "Сульфинол", предложенным фирмой "Шелл", является соединение его со способом очистки отходящих газов установок Клауса SCOT (Shell Clous Offgas Treating) с получением каскадного способа "Сульфинол-SCOT" , который обеспечивает суммарное превращение сероводорода кислых газов на 99,92 %.

Как и в процессе "Сульфинол", в данном случае обеспечивается очистка от всех кислых компонентов.

Выбор и обоснование метода и схемы очистки, схема очистки - рисунок и технологическая схема.

Очистка вентиляционных выбросов от сероуглерода методом «Сульфосорбон».

Рассмотренные ранее методы очистки вентиляционных выбросов от сероводорода и сероуглерода отличаются одним весьма существенным недостатком -- нерентабельностью, т.е. эксплуатационные затраты при осуществлении этих методов очистки всегда выше стоимости получаемых продуктов. Лишь комплексная очистка вентиляционных выбросов от сероводорода и сероуглерода позволяет компенсировать эксплуатационные расходы за счет стоимости регенерируемых продуктов (серы и сероуглерода). Такое решение проблемы обеспечивается применением метода «Сульфосорбон», разработанного фирмой «Лурги» и успешно эксплуатируемого в ряде стран.

Суть метода «Сульфосорбон» заключается в том, что очистка вентиляционного воздуха от сероводорода и сероуглерода проводится в одном аппарате с помощью двух сорбентов, селективно поглощающих сероводород и сероуглерод. В результате такой очистки можно получать ценные химические продукты -- серу и сероуглерод.

Процесс очистки протекает в двухступенчатых адсорберах со стационарным слоем активированного угля. В нижней части адсорбера (первая ступень) расположен слой активированного угля типа «сульфосорбон». На этом сорбенте протекает процесс каталитического окисления сероводорода до элементарной серы, которая отлагается в порах активированного угля. Для повышения адсорбционной способности активированный уголь обрабатывают водным раствором йодистого калия, что позволяет увеличить его сероемкость до 70-80 % (мас.).

Очистка вентиляционных выбросов от сероуглерода проводится активированным углем типа «суперсорбон», который расположен в верхней части адсорбера (вторая ступень). Загрязненный воздух поступает в адсорбер снизу, проходит слой угля «сульфосорбон», где очищается от сероводорода, а затем слой угля «суперсорбон», где очищается от сероуглерода.

Основной операцией в процессе очистки газов по описываемому методу является регенерация активированного угля и его подготовка к последующим циклам адсорбции газов. Вследствие различной концентрации сероводорода и сероуглерода в поступающем на очистку воздухе, а также более низкой адсорбционной способности угля «сульфосорбон» по отношению к сероуглероду верхний слой угля регенерируют чаще, чем нижний.

Процесс регенерации угля автоматизирован. Верхний слой угля «сульфосорбои» регенерируется обработкой, острым паром при 100--120 °С. При этом из него отгоняется сероуглерод, который вместе с водяными парами поступает на конденсацию. Для регенерации нижнего слоя угля «сульфосорбон» используют жидкий сероуглерод, который экстрагирует из угля накопившуюся серу. Раствор серы в сероуглероде поступает на разгонку, а затем сера и сероуглерод отправляются на склад готовой продукции.

В результате протекания побочных реакций на угле «суперсорбон» постепенно накапливаются сера и серная кислота, снижающие его активность. Эти продукты образуются за счет окисления части сероводорода, который не поглотился в слое «сульфосорбон», а также за счет частичного разложения СS2 при десорбции.

Вначале для удаления серной кислоты адсорбер периодически промывают умягченной водой, образующиеся сточные кислые воды сбрасывают в канализацию. Для очистки угля «суперсорбон» от серы его промывают жидким сероуглеродом, при этом одновременно экстрагируется сера из нижнего слоя угля «сульфосорбон».

Импрегнирование угля «суперсорбон» раствором йодистого калия проводится через каждые пять экстракций сероуглерода.

Технологическая схема очистки вентиляционного воздуха методом «Сульфосорбон» показана на рис. 5. Вентиляционные выбросы, содержащие сероводород и сероуглерод, поступают по газоходу в приемную камеру 19 и брызгоуловитель 18, после чего направляются в теплообменник 17. Подогретая до 40?С газовоздушная смесь (ГВС) поступает в адсорбционное отделение, состоящее из десяти адсорберов 11. Каждый из адсорберов заполнен двумя слоями адсорбента типа «сульфосорбон А» и «суперсорбон WS». В технологическом процессе очистки принят следующий режим работы адсорберов: восемь адсорберов работают в режиме адсорбции, один -- в режиме десорбции и один -- в режиме промывки.

Рис. 5. Схема установки рекуперации CS2 и H2S методом «Сульфосорбон»: 1 - сборник-усреднитель для S + СS

2; 2 - сборник для СS2 + S слабой концентрации; 3, 7, 13 - сепараторы; 4, 14 - уравнительные сосуды; 5, 15 - холодильники экстракции; 6, 16 - конденсаторы; 8 - холодильник; 9, 17 - теплообменники; 10 - испарительная емкость; 11 - адсорбер; 12 - сборник для S + СS2 высокой концентрации; 18 - брызгоуловитель; 19 - приемная камера.

Переключение адсорберов на различные режимы работы проводится автоматически. Вентиляционный воздух, пройдя два слоя активированного угля в адсорберах, очищается от сероводорода и сероуглерода и выбрасывается в атмосферу. По достижении определенной степени насыщения слоя угля «суперсорбон» и проскоке сероуглерода подача воздуха на очистку прекращается. Адсорбер отключают и проводят регенерацию активированного угля.

Адсорбер предварительно продувают азотом для вытеснения воздуха, который в смеси с сероуглеродом может образовывать взрывоопасную смесь. Затем в адсорбер подают острый пар давлением 5 - 10^5 Па (5 кгс/см2) и при температуре 100?С, в результате чего происходит десорбция сероуглерода. По окончании десорбции в адсорбер вновь поступает загрязненный воздух. Сушка и охлаждение угля происходят поступающим на очистку воздухом.

Смесь паров сероуглерода и воды выводится из адсорбера и поступает в испарительную емкость 10, а затем в теплообменник 9. Здесь парогазовая смесь охлаждается, отдавая свое тепло воде, циркулирующей в системе теплообменников 9 и 17. Подогретая до 90?С вода используется для нагревания поступающего на очистку воздуха в теплообменнике 17.

Далее парогазовая смесь подается, в конденсатор 8, охлаждаемый холодной водой, а затем в сепаратор 7, где происходит разделение сконденсировавшихся водяных паров и сероуглерода. Водяной конденсат после отстоя сбрасывается в канализацию, а сероуглерод поступает в промежуточный сборник 1, откуда перекачивается на дистилляцию и на склад сероуглерода.

Не сконденсировавшиеся пары сероуглерода при повышении давления автоматически сбрасываются через огнепреградитель в линию загрязненного воздуха. При нагревании паров выше 50 ?С они также автоматически через огнепреградитель сбрасываются в атмосферу. Промывка аппаратов умягченной водой проводится при накоплении на угле «суперсорбон» до 6 % (мас.) серной кислоты. При этом в слое находится до 1 % серы. Регенерация нижнего слоя начинается при накоплении на нем до 70 % серы.

Промывка угля умягченной водой и экстракция серы сероуглеродом проводятся в одном рабочем цикле, причем процессу экстракции непременно предшествует промывке водой, чтобы предупредить повышение температуры угля. Промывка умягченной водой проводится путем многократного заполнения ею всего адсорбера и спуска воды в канализацию. Отмывка угля проводится до остаточного содержания серной кислоты в угле 1--2 % и рН промывных вод 1,7--2. Обычно это достигается после четырех-пяти наполнений адсорбера. Промытый от серной кислоты уголь обрабатывают жидким сероуглеродом для извлечения серы.

Вначале сероуглерод (30 м3) поступает только в нижний слой угля «сульфосорбон». После необходимой выдержки насыщенный раствор серы в сероуглероде через конденсатор 16, холодильник 15 и уравнительный сосуд 14 насосом подается в сепаратор 13, где отделяется от воды. Из сепаратора раствор поступает в промежуточный сборник 12, а далее из сборника 1 идет на дистилляцию.

После экстракции нижнего слоя угля жидким сероуглеродом заполняется весь адсорбер до верхнего перелива (60 м3). При этом происходит экстракция серы, как из нижнего, так и из верхнего слоя. В процессе выдержки в адсорбер двукратно добавляют по 10м3 свежего сероуглерода и такой же объем раствора выводят из адсорбера. Затем раствор сливают через конденсатор 6 и холодильник 5 в уравнительный сосуд 4 и далее насосом подают в сепаратор 3, где сероуглерод отделяется от воды, увлеченной из адсорбера.

Из сепаратора раствор самотеком поступает в сборник разбавленного раствора 2 и затем в общий сборник 1.

Степень очистки газов от сероводорода составляет 90-95 %, от сероуглерода 90 %.

В первом слое на угле типа “Сульфосорбон” происходит каталитическое окисление сероводорода до элементарной серы, накапливающейся в активном угле. Для увеличения адсорбционной емкости уголь предварительно промывается водным раствором иодистого калия. Во втором слое на активном угле типа “Суперсорбон” происходит адсорбция сероуглерода. Основной операцией в этом процессе, как указывают авторы, является регенерация угля. Периодичность регенерации для нижнего и верхнего слоев различная. Нижний слой регенерируется путем экстракции серы жидким сероуглеродом. В верхнем слое десорбция сероуглерода из угля осуществляется острым водяным паром при температуре 100-200 градусов Цельсия. За счет модификации структуры угля в верхнем слое при постепенно накапливающейся элементарной сере и серной кислоте снижается активность слоя. Для удаления серной кислоты верхний слой периодически промывается умягчённой водой, удаление серы осуществляется промывкой слоя жидким сероуглеродом. Кроме того, через каждые пять промывок сероуглеродом производят импрегнирование верхнего слоя раствором йодистого калия. Удельные затраты на 1000 куб. м очищаемого вентиляционного воздуха поэтому следующие: АУ “Суперсорбон” - 0,003 кг, АУ “Сульфосорбон” - 0,002 кг, сода кальцинированная (100 %-ная) - 0,004 кг, йодистый калий (100 %-ный) - 0,00124 кг, вода - 0,49 куб. м, водяной пар - 32 кг, электроэнергия - 6,4 кВт8.

Аппараты с неподвижным слоем.

Адсорбер марку

В аппаратах с неподвижным слоем очищаемая газовая или паровая смесь фильтруется сквозь слой адсорбента. Благодаря селективному действию последнего, один или несколько компонентов извлекаются из смеси и удерживаются силами Ван-дер-Ваальса (физическая адсорбция) или химическими связями (хемосорбция) в пористых структурах адсорбента. Скорость движения газовой смеси в зависимости от размеров частиц адсорбента обычно лежит в пределах 0,1 - 0,5 м/с. Иногда скорость движения газовой смеси в слое адсорбента определяют из условия предельного гидравлического сопротивления слоя.

Адсорберы с неподвижным слоем работают периодически, при этом установка имеет, как правило, не менее двух адсорберов, в одном из них идет процесс адсорбции, а во втором -- регенерация адсорбера.

Рис. 6. Вертикальный адсорбер: 1 - гравий; 2 - разгрузочный люк; 3,6 - сетка; 4 - загрузочный люк; 5 - штуцер подачи исходной смеси, сушильного и охлаждающего воздуха через распределительную сетку; 7 - штуцер для отвода паров десорбции; 8 - штуцер для предохранительного клапана; 9 - крышка; 10 - грузы; 11 - кольцо жесткости; 12 - корпус; 13 - адсорбент; 14 - опорное кольцо; 15 - колосниковая решетка; 16 - штуцер для отвода очищенного газа; 17 - балки; 18 - смотровой люк; 19 - штуцер для отвода конденсата и подачи воды; 20 - барботер; 21 - днище; 22 - опоры балок; 23 - штуцер для подачи водяного пара через барботер.

Табл. 1. Основные характеристики и область применения адсорбера периодического действия системы ВТР.

Адсорберы с верхним вводом исходной смеси выполняют из стального листа толщиной 8-10 мм. Цилиндрическая обечайка при высоте до 2,2 м может иметь диаметр 2; 2,5 и 3 м в зависимости от требуемой производительности. Форма днища и крышки - коническая. Высота слоя сорбента выбирается в интервале от 0,5 до 1,2 м. Адсорбент в этих аппаратах помещается на разборных колосниковых решетках, которые располагаются на балках. Последние устанавливают на опоры, приваренные к стенке корпуса адсорбера.

Для предотвращения попадания сорбента под решетку на нее помещают два слоя сетки из нержавеющей стали или слой кускового гравия толщиной 100 мм. Сетку используют с ячейками следующих размеров: нижний слой - от 3,2*3,2 до 4*4 м, при диаметре проволоки 0,9-1,0 мм; верхний слой - от 1,4*1,4 до 1,8*1,8 мм при диаметре проволоки 0,65-0,7 мм. При использовании гравия прямо на решетку кладут куски размером 25-30 мм, на них - размером 15-20 мм, затем - 7-15 мм, а на них - 5-7 мм. 

Для регенерации активного угля чаще всего применяют насыщенный водяной пар, который поступает в угольную шихту снизу под решетку. При использовании в качестве подложки слоя гравия для его нагрева требуется значительное дополнительное тепло, поэтому выгоднее применять подложку из сеток. Для предотвращения уноса угля слой сорбента покрывают сверху сеткой с ячейками размером от 2,2*2,2 до 2,5*2,5 мм при диаметре проволоки 0,7-0,8 мм. Сетка фиксируется сверху грузами, представляющими собой чугунные отливки поперечным сечением 25*25 мм, длиной 600-900 мм.


Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.