Файл: Кузнецов И.Е. Защита атмосферного воздуха от загрязнения.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.07.2024
Просмотров: 120
Скачиваний: 0
Конденсат, предназначен |
о/яхт |
|||||||
ный |
для абсорбции |
окислов |
||||||
азота, |
предварительно |
по |
|
|||||
ступает |
на |
верхнюю |
тарел |
|
||||
ку |
вспомогательной |
колон |
|
|||||
ны. |
Здесь |
он |
насыщается |
|
||||
кислородом, |
циркулирую |
|
||||||
щим |
в |
замкнутом |
цикле |
|
||||
вспомогательной |
колонны. |
|
||||||
Насыщенный |
кислородом |
|
||||||
конденсат |
через |
гидрозат |
|
|||||
вор |
поступает |
на |
верхнюю |
|
||||
тарелку |
основной |
колонны. |
|
|||||
Здесь |
он |
абсорбирует |
из |
|
||||
нитрозного |
газа |
окислы |
азо |
|
||||
та, после чего через слив |
|
|||||||
ной |
порог |
и |
гидрозатвор |
|
||||
вновь поступает на |
вторую |
|
||||||
(сверху) |
тарелку |
вспомога |
|
|||||
тельной |
КОЛОННЫ. На ЭТОЙ майи |
|||||||
тарелке |
конденсат |
вновь |
<и«т° |
|||||
насыщается |
кислородом, |
и |
|
|
|
|
|
||||
цикл |
повторяется |
снова |
на |
|
|
|
|
|
|||
всех |
|
тарелках |
колонны. Рис. 3. Схема агрегата |
абсорбции |
|||||||
Так |
как кислота, |
поступаю- |
окислов азота с насыщением ра- |
||||||||
щая |
С |
тарелок |
ВСПОМОГЭ-б о ч е г о Раствора |
кислородом в |
|||||||
|
„ |
г |
|
|
|
|
выносном |
реакторе: |
1—корпус |
||
•ГЄЛЬНОИ КОЛОННЫ на тареЛКИ |
о с н о в н о й |
К оЛ О нны; 2-решетка; |
|||||||||
ОСНОВНОЙ КОЛОННЫ, насыще- |
3—теплообменник; |
4—слой пены; |
|||||||||
на КИСЛОРОДОМ, |
ТО на НИХ |
5—сливной |
патрубок; 6,7—фильт- |
||||||||
интенсивно |
протекает |
реак- Р ы ; |
«—корпус |
вспомогательной |
|||||||
ция |
окисления окиси |
азота |
колонны, |
|
|
|
|||||
|
|
|
г |
|
г |
|
|
|
|
|
|
в жидкой фазе. На тарелки |
|
|
|
|
|
||||||
вспомогательной |
колонны |
поступает |
кислота, насыщенная |
||||||||
окисью |
азота. При растворении |
в этой кислоте |
кислорода |
||||||||
на тарелках малой колонны также происходит окисление окиси азота в жидкой фазе. Окисление окиси азота в газо вой фазе осуществляется параллельно в межтарельчатом пространстве основной колонны. Благодаря интенсивно протекающему процессу окисления окиси азота в жидкой и газовой фазе скорость и полнота абсорбции окислов азота увеличивается.
При возросшей скорости абсорбции окислов азота кон центрация азотной кислоты, получаемой в системе, дости гает 55—-60%, а концентрация отходящихгазов не более 0,03%. Такие системы не связаны с расходом больших ко-
личеств кислорода, т. к. он циркулирует в замкнутом кон туре дополнительной колонны и расходуется только на окисление N0 .
Еще больший эффект может быть получен, если в кис лород, циркулирующий в замкнутой системе, добавить 2—3% озона. Концентрация получаемой H N 0 3 в этом слу чае может быть повышена до 60—65%.
Окисление и абсорбция окислов азота при высокотурбулентном режиме
Представляет интерес метод интенсифика ции процесса окисления окиси азота в жидкой фазе без установки выносных реакторов. Он приобретает особо важ ное значение при санитарной очистке большого количества малоконцентрированных газов, когда установка выносных реакторов связана с большими дополнительными затра тами.
Эффективность массообмена в значительной мере зави сит от гидродинамических условий процесса — поверхности
-контакта и скорости перемешивания фаз. Окисление окиси азота в жидкой фазе является диффузионно-кинетическим процессом, и к нему применимы все основные положения массопередачи.
При больших скоростях взаимодействия "жидкости и га за миграция кислорода и окиси азота в раствор будет происходить не только путем медленно протекающей моле кулярной диффузии, но и турбулентной диффузией, в ре зультате чего скорость окисления и абсорбции окиси азота в жидкой фазе возрастает. Высокие скорости и развитая поверхность взаимодействующих фаз может быть достиг нута в полых распылительных аппаратах, которые реко
мендуются нами для санитарной очистки |
газов |
от окислов |
||
• азота. |
|
|
|
|
Всесторонние |
испытания таких аппаратов при различные |
|||
гидродинамических" и физико-химических |
параметрах |
поз |
||
волили оптимизировать процесс и установить |
для |
неге |
||
математическую |
модель. |
|
|
|
При очистке газов в полых аппаратах |
с центробежными |
|||
распылителями математическая модель процесса имеет вид
Ki = At Reu 0 -4 8 |
• Rer 0 -3 0 • Kp0 '4 5 • P™°'5 I SC 0 '2 • S v1 -2 7 ,' |
где Ki = —21_2 |
критерий Кирпичева; |
ЗО |
|
ReB |
.К |
- критерий Рейнольдса для жидкости; |
nc dp |
||
|
•'ж |
|
Rer _ |
v c d p |
критерий Рейнольдса для газа; |
|
v r |
|
РГж — v «
D «
• диффузионный критерий Прандтля для жид
кости;
_ Pdp - |
критерий, характеризующий плотность |
оро |
||||||
|
|
|
||||||
|
|
|
шения; |
|
|
|
|
|
Sv = |
— |
|
— симплекс |
вязкости; |
|
|
|
|
Sc = |
—- — симплекс |
концентрации; |
|
|
|
|
||
7Ж , |
Сж |
|
|
|
|
жидкости |
||
мг — коэффициент кинематической вязкости |
||||||||
|
|
|
и газа, м2/сек; |
|
|
|
|
|
О ж . D r |
— коэффициент |
диффузии газа в жидкости |
и газе, |
|||||
|
|
|
м2/сек; |
|
|
|
|
|
v r |
|
—линейная скорость газа, м/сек; |
|
|
|
|||
Р |
|
—плотность орошения, м3/м2- |
час, |
об/сек; |
|
|||
пс |
|
— скорость вращения распылителя, |
|
|||||
Сг , С ж |
— концентрация газа и поглотительного |
раствора, |
||||||
|
|
|
кг/ж3 ; |
|
|
|
|
|
dp |
|
— диаметр распылителя, м\ • |
|
|
|
|
||
D„ |
|
— диаметр аппарата, м; |
|
|
1 |
|
||
Kg |
|
— коэффициент скорости абсорбции, |
м . сек |
|
||||
|
К„ = Кг—з |
или Кд = Кі |
з—-Г |
|
|
|
||
s
dp м-сек |
6 |
dp |
м3 -ч-бар. |
В случае применения полых аппаратов с форсуночным распылением жидкости математическая модель процесса имеет вид:
а = |
13,807 |
- |
0,594- Ю - 3 - R e r + 0,094- Ю~3-Кеж |
+ 1,5Р + |
|
|
|
|
+ 1,037-а0 , |
|
(5) |
где |
а |
|
— степень очистки газа; |
|
|
Rer , RejK— критерий Рейнольдса |
для газа |
и жидкости; |
|||
|
Р |
|
— плотность орошения, |
м3/м2-час; |
|
|
аа |
|
— степень окисления N0 . |
|
|
Для. перехода от степени очистки газа к коэффициенту скорости абсорбции можно воспользоваться уравнением:
|
|
|
О г С г а |
|
кг-мо |
ль |
|
|
|
|
g ~ 3600 • 100-22,4-va |
мз-сек: |
' |
^ |
|||
где G r |
— объем газа, |
м3/час; |
|
|
|
|
|
|
Сг |
— концентрация окислов азота, -%; |
|
|
|||||
va |
— объем аппарата, м. |
|
|
принимали: |
G = |
|||
В |
лабораторных |
исследованиях |
||||||
= 50л*3 /чос; |
С г = 0 , 4 % ; |
« = 0,8; |
va = |
0,07 и/3. |
|
|||
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
]<; |
50-0,4-0,8 |
— 28 1 10~6 |
к г м о л ь |
|
|||
|
" |
3600-100-22,4-0,07 ~ |
' |
|
м*-сек |
|
||
В качестве примера очистки газов от окислов азота в полых распылительных аппаратах рассмотрим работу очи стного сооружения, спроектированного по нашим рекомен дациям и введенного в эксплуатацию на одном из пред приятии.
На очистку поступал |
газ в количестве 24 000 м3/час с |
содержанием 0,4% окислов азота, степень окисленное™ N 0 |
|
составляла 30%. |
|
Расчет полых скрубберов произведен нами на основании |
|
математической модели |
процесса, полученной при экспери |
ментальных исследованиях. |
|
|
|
|
|
|
|||
Объем |
абсорбера, необходимый |
для очистки |
газа от |
||||||
окислов азота, определим |
из уравнения (6): |
|
|
||||||
|
V a = |
0,8-24 000-0,5 |
|
|
g = 420 |
|
|
||
|
|
, |
|
|
|
|
|
||
|
|
3600-100-22,4-28,4-10" |
|
|
|
||||
Принимаем к установке б скрубберов. |
|
|
|||||||
Объем |
каждого скруббера |
составит: |
|
|
|||||
|
|
420 |
_ |
п |
, |
. |
|
|
|
|
|
— = 70 м |
|
|
|
|
|||
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
Распылительный скруббер |
представляет |
собой |
полый |
||||||
аппарат диаметром 2,5 м и высотой |
12 м с тремя |
ярусами |
|||||||
распылительных |
форсунок ударного действия |
(рис. 4), рас |
|||||||
пределительным |
экраном и каплеотбойником. |
|
|
||||||
В качестве орошающего раствора в скрубберах приме нен 3%-ный раствор ЫагСОз.
Используя уравнение 5, полученное нами в качестве ма тематической модели процесса очистки газов в полых фор суночных аппаратах, определим степень очистки газа.
Процесс очистки |
газов протекает |
при следующих усло |
|
виях: |
|
|
|
шг = 0,2 м/сек; |
da = 2,5 м; |
vr = 18-ТО- 6 |
м2/сек; |
шж = 25 м/сек; |
йф = 5 мм; |
vm = 0,9- Ю - 6 |
м2/сек. |
