Өнеркәсіптік газдарды газтәрізді және диперсті қоспалардан тазарту



Дата15.07.2017
өлшемі127.95 Kb.
Өнеркәсіптік газдарды газтәрізді және диперсті

қоспалардан тазарту

Юсупова Л.Е


Экологиялық жағдайлардың нашарлауына байланысты өнеркәсіптік газдарды, қалдықтарды газ тәрізді және дисперсті қоспалардан тазалау мәселесі жалпы халықтық сипаттағы мәселелер болды. Оның маңызды мәні біздің елде табиғат қорғау іс-шараларына қажетті жағдайда дер кезінде көңіл бөлінеді.

Қазіргі уақытта атмосфераға жыл сайын шамамен 25 млрд.тонна екі еселенген оксид түседі. 1997 жылы БҰҰ конвенция шеңберінде климаттың өзгеруіне байланысты құжат қабылданды, бұл құжатқа сәйкес барлық дамыған елдер және өтпелі экономикалы елдер 2015 жылға дейін атмосфераға (ауаға) қалдықтарды тастауды қысқарту қажет. Мысалы: көміртегінің екі еселенген оксиді, метан, азот қоспалары, жоғарғы дисперсті бөлшектер және булы тиімділікті тудыратын басқа да қоспалар. Бұл жұмыста жоғары экономикалық қауіпті көздер болып табылатын өнеркәсіптік кәсіпорынның өнеркәсіпті газдарды тазалаумен байланысты болатын және қатаң экономикалық талаптраға байланысты жаңа сала мәселелері үшін және ауаны ластауға төленетін айыппұл төлемі мөлшерінің күрт өсуін шешу қарастырады.

Жабдықтар мен технологиялық үдерістердің жетілмеуінен химиялық өнеркәсіптік кәсіпорындарда ауаға күл, шикізаттан бөлінген қатты бөлшектер (шаң), машиналардың ұсақ бөлшекті сұйығы, органикалық түрдегі булар, улы газдар бойынша әр түрдегі шығатын газдар түседі. Ауаның санитарлық жағдайына ең алдымен негізгі өндірістік цехтардағы қалдықтар әсер етеді: ферменттерден тұратын ауамен бірге бөлінген тірі микророганизимдер және көмірқышқылгаздар; кептіргіштерден тасталған жылу тасымалдағышты су булары бар және 3 – 16 мкм өлшемдегі құрғақ микроорганизмдердің бөлшектері; ең алдымен улы газы бар экологиялық қауіпті инверторлар мен тұндырғыштар, химиялық аппараттан шығатын газ лақтырындылары; органикалық қышқылы және метанолы бар ректифинациялы бағаналардан бөлінген конденсирленбеген қалдықтар. Бұдан басқа қазандықтардың және қосалқы бөліктерден шығатын лақтырмалар бар.

Химия өнеркәсібіндегі газды тазалауды ұйымдастырудың қиындығы газ тәрізді және дисперсті бөлшектердің компонеттерін (қатты және сұйық) бір мезетте айыру, сонымен қатар, үдерістің оңтайлы температурасын ұстап тұру болып табылады. Лақтырманы шекті мөлшер нормасына дейін төмендету (ПДВ) жаңа технологияларды ендіру және атқарылып жатқан тазалаудың технологиялық үдерістерін жетілдіру жолымен іске асыруға болады.

Негізгі белгілі тазалау әдістерінің салыстырмалы талдауы (абсорбция, адсорбция, каталитикалық және термиялық), газды комплексті тазалауды іске асыруды тиімді әдісі абсорбциялық («ылғал») екенін көрсетті. Ылғалды тазалау қымбат тұратын катализаторларды немесе адсорбенттерді пайдаланбайды және газды қосымша дайындауды қажет етпейді, оңтайлы температура режимінде газды қалдықтар мен дисперсті бөлшекті бір уақытта тазалауға мүмкіндік береді. «Ылғал» түрдегі белгілі аппараттардан негізгі сипаттамаларын салыстырмалы талдау (2 кесте), соның ішінде жоғары жылдамдықты Вентури құбырлары, көпіршікті аппаратар және қабыршақты құбырлы апараттар ең тиімді екенін көрсетті.

.

1 сурет - Қабыршақты аппарат сұлбасы
Солардың ішінде дисперсті-сақиналы режимінде жұмыс жасайтын қабыршақты аппараттар бар. Олардың артықшылықтыры: бұл аппаратта фаза түйісу аймағында оңтайлы температурамен жәй ғана жеткілікті қамтамасыз ететін, газ тәрізді бөлшектік қосылудан бірігіп тазалауға болады, олар газ бен сұйық бойынша жүктеменің кең ауқымында тұрақты жұмыс жасайды (Вентури құбырынан 100 есе артық). Қабыршақты аппараттың құбырлы тұтқамасында (14 сурет) газ құбыр бетінде қабыршақ түрінде сұйықтықпен түйіседі және ағын ұяшығына тамшы түрінде келеді. Газ түрінде компонеттерді ұстап алу физикалық немесе химиялық сіңіре алумен қамтамасз етіледі, тиімділіктің жоғары болуы газ бен сұйықтың айналу есебінен массаберілу коэффициенттерінің жоғарылауына байланысты болады, мысалға, қабыршақ тәріздес беткейде винтті жасанды кедір-бұдырлығын орнату жолымен [38].

Винтті беттің кедір-бұдырлығымен басқа сұйықтықтық қабыршағының айналмалы қозғалысымен қамтамасыз етіледі, соның нәтижесінде ортадантепкіштігінен ағынды тұрақтандырып, құбырдың қабыршақ құрушы беткейінде шөгінді және құбырдың тігінен ауытқуы кезіндегі қабыршақты ағынның тұрақтылығын сақтайды.

1- кесте. Газдарды ылғалды тазалауға арналған аппараттардың негізгі көрсеткіштері.


Көрсеткіш

Вентури құбыры

СП түрдегі жазық скруббер

Көпіршікті аппарат

Шар тәрізді тұтқамалы скруббер

Қабыршақты құбырлы

Өлшемдері:

биіктігі,м;

диаметрі,м;

салмағы,т.


4.99;


2.8х1.9;

1.26

17.4;

0.9;


6.8

8.8;


1.6;

2.5

8.3;

1.2;


2.3

4.8;


1.7;

1.5


Сұйық беру сызығындағы қысым жоғалту, мм су бағанасы

80 000

80 000

8 000

8 000

3 000

Гидравликалық кедергі, мм су бағанасы

300 - 3000

100 - 220

100 - 350

100 - 500

10 - 350

Меншікті энерго шығыны, кВтсағ/мың.м3

2- 4

0.99 - 1.7

0.6- 2.8

0.6- 2.82

0.23 -2.12

Сұйықтағы масса берілу коэф-ті, м/с

(1-2.5) 10-4

10-5-104

(0.6-5.5)102

(0.5-5)102

(0.2-1)10-1

Қимадағы газ қысымы, м/с

1.4 -7.7

5 - 9

0.9 - 4

6 - 15

1 - 30

Шөгінді концентрациясы, г/л

< 0.5

-

-

< 10

-

Ұсталатын бөлшектердің минимальдый диаметрі, мкм

1-3

5-10

2

1-6

1-3

Түйісу аймағында болу уақыты, сек.

0.01

1.5-4

0.03

0.05

0.16-5

Тиімділік, %:

- SO2 бойынша

- NO2 бойынша

- дисперсті бөлшектер



50 - 86

-

90 - 100



50

-

99



76 (фтор)

-

90



73

69

95



90

89

95-100



Қабыршақ құрушы беткей ауданының үлкеюі, аппараттың құрылымдығын қиындатады, сондықтан ең қарапайым тәсілі қосымша фазааралық беткейді құру, ағыстың дисперсті-сақиналы режимі немесе газ ағынындағы қабыршақтан сұйықтықты жасанды бүркумен қамтамасыз ету есебінен ағын өзегіндегі тамшы концентрациясын ұлғайту болып табылады. (ағын өзегінде сұйықтықты ұстап тұру кезіндегі 20% тамшының жалпы беткейі қабыршақ беткейінен жоғарылайды).

Дисперсті-сақиналы режим кезінде бөлшекті ұстап алу турбулентті коагуляция сұйық тамшылағанда және қабыршақ беткейінде турбулентті диффузия және турбулентті миграция нәтижесінде олардың туынды есебінен іске асырылады. Бұдан басқа, бөлшекті ұстап алу тиімділігін жоғарылату қажеттілігі кезінде екі фазалы ағынның айналмалы-үдемелі қозғалысы кезінде пайда болатын ортадантепкіш күштерді қолдану мүмкін.

Қатты бөлшекті сұйықтықтың пайда болған қабыршағы, жұмысшы камера қабырғасы бойымен қозғалып, сақиналы канал арқылы сеперациясы камераға келеді және шлам түрінде аппараттан алынып тасталады. Газ құйылмалы келте құбыр арқылы келесі тазалау сатысына келеді. Тазаланған газ аппараттан шығып келте құбырымен шығарылады. Бөлшектің бастапқы өлшеміне және қажетті тазалауға байланысты аппарат бірнеше сатыдан тұруы мүмкін, әрбір сатыдағы жұмысшы камераның саны газ шығынымен анықталады [40].

Қабыршақты аппараттағы дисперсті-сақиналы режимінде зерттеу кезінде газ жылдамдығы құбыр қимасы бойынша Пито-Прандтля құбырымен өлшенген және газ температурасы термобумен өлшенген. Тегіс және кедір-бұдырлы бетті құбырлармен зерттеледі. Кедір-бұдырлы бет диаметрі 3мм болатын сымнан спираль түрінде жасалып, 0,4-0,8 мм-лік саңылаулы құбырдың ішкі бетіндегі әрбір орам сымдардың ара қашықтығы 30 мм болады. Сұйықтың шығыны 1-ден 15 м3/сағ дейін, газ жылдамдығы 6-дан 50 м/с-қа дейін болды.

Сұйықтағы массаберілуін зерттеу сұйық ауасынан оттегін изотермиялық сіңірумен жүргізіледі. SO2 және NO2-нің лақтырылуынан тазалаудың тәжірибелік-өнеркәсіптік зерттеулері химиялық әдіспен жүргізіледі. Бастапқы газда 10-нан 18 мг/м3-қа дейін, дисперсті бөлшек 23-тен 73 мг/м3-қа дейін, NO2 азот диоксиді 38-ден 80 мг/м3-қа дейін және SO2 күкірт диоксиді 140 ˚С температура кезінде болады [42].

Тәжірибеде дисперсті фаза ретінде 0,1-ден 10 мкм-ге дейінгі өлшемдегі бөлшектер және 1000-нан 2000 кг/м3-ке дейінгі үйінді тығыздықты әр түрлі пішіндегі ұнтақтар пайдаланылады: стандартты кварцты ұнтақ М–1, мырыш, күйе, фосфат, антибиотик тотығы.



(1)

Гидравликалық кедергінің коэффициентін анықтаудың ең тиімді әдісі қысым градиентінің тәжірибелік мәні арқылы оның есебінің берілуінде. Каналдағы жанама кернеуінің жалпы мәні оның ұзындығы бойынша тұрақты болатыны белгіленді [43]. Құбырдың гидравликалық тегіс бетіндегі дисперсті-сақиналы режимінде фазааралық бетіндегі гидравликалық кедергі коэффициенті есебі үшін эмпирикалық байланыстылық мына түрде анықталады:



(2)

Мұндағы , Re0 газға қатысты Рейнольдс саны;



Reпл =4Г/ υ υж - сұйық қабыршағы үшін Рейнольдс саны; υ және υж- газ бен сұйықтың кинематикалық тұтқырлық коэффициенттері.
Қиын еритін газдардың изотермиялық сіңірілуі кезіндегі қабыршақтағы газ тәрізді лақтырылмадан тазалау кезіндегі массаберілу коэффициенті сұйықтық пен газ шығынына байланысты және қабыршақ құраушы беттік жағдайы 210-3-510-2 м/с құрайды [42].

Дисперсті-сақиналы режим кезіндегі массаның берілуінің қарқындылығына бұрандалы ірі масштабты кедір-бұдырлы бет бойынша қабыршақы қозғалыс кезінде жетеді. Қабыршақтан сұйықтықтың булану жағдайында изотермиялық емес үдерісінде массаның берілу коэффициенттерінің шамасы 20 - 50%-ға төмендейді. Сұйықтықтың беттік жайылуын төмендететін еритін БАЗ-дың бар болуы массаберілуі коэффициентін 10-30%-ға төмендетеді. Қабыршақ бетінен сұйық тамшыларын қосымша жасанды үзілуі сіңірілу тиімділігін жоғарылатады. Массаберілу коэффициентінің тәжірибелік шамасын анықтаудың оңтайлы әдістері дисперстік-сақиналы ағындағы тамшыларының болуын ескермейді, мұндай жағдайлар қатары өрескел қателікке әкеп соқтырады және процесс параметрлерінің шынай мәнін анықтауға мүмкіндік туғызады.

Екінші ретті әкету есебінен цилиндрлі каналдағы аэрозольді бөлшекті газдың айналмалы ағынның қозғалыс жағдайын ұстап алу тиімділігінің есебі үшін теңдеу мына түрде алынады (15 сурет).

η=1-exp(-8tg2 γStL), (3)


14 сурет. Екінші ретті алып кетуді ескермеген кездегі ортадантепкіш бөлінудің есепті фракциялық тиімділігі.


Турбулентті айналмалы ағынның гидродинамикалық процестерінің қиындығы екінші ретті алып кету есебінен дисперсті бөлшектердің ортадантепкіш айырғыш туралы есебіне талдау жасау іс жүзінде мүмкін емес. Бұл мақсат үшін турбулентті ағынның канал бетіндегі бөлшектерді алып кету жылдамдығы туралы экспериментальді зерттеулерін пайдалануға болады.

Екінші ретті алып кету және ортадантепкіш айырғыштардың процестерін талдау нәтижесінде тиімділік есебі үшін жартылай эмпирикалық байланыстылық мына түрде алынады.



(4)

Есептік байланыстылық (3.37) тәжірибелік зерттеу берілгендерімен сәйкес келеді және құрылымдық және техникалық параметрлердің газды тазалау тиімділігіне әсерін тигізетінін көрсетеді.

Булы газды қоспалардың аэрозольді бөлшектерінің жету кезінде сәйкес келуі кезінде олардың бетінде алдымен жеке ұяшық конденсациясы пайда болады (жаңа фазаның ұсақ тамшылары), ал содан соң сұйықтың тегіс қабаты әрі қарай қалыңдай түседі, ол бөлшектің беріктігіне және ауырлай түсуіне әкеп соқтырады. Бұл кезде бастапқы бөлшектердің шайылуы мен ерігіштігі процесі конденсация сұйық қабаттың бетінде жүргендіктен нақты ролді атқармайды.

Тұрақты жағдайдағы будың және тамшы диаметрі мен конденсация жылдамдығын Максвелл теңдеуі бойынша есептеуге болады (тұрақты температура мен қысымда). Ағындағы конденсацияның ортасында сұйыққа қарағанда будың көлемі едәуір үлкен мөлшерлі канал қабықшасында жиналады. Онда барлық конденсаттың 99%-ы пайда болады.

Тәжірибе көрсеткендей, жалпы жағдайда ағын жылдамдығының осьтік құраушысының ұлғаюы сұйық фазасының сүзілуінің жалпы тиімділігін төмендетеді, ал тангенциалдылығы жоғарылайды, бірақ оның шамадан тыс ұлғаюы беттік шөгудің сұйық қабыршағының жоғарылауына әкеледі және екінші ретті алып кету мүмкіндігі туады. Жалпы айналмалы екі фазалы ағынның шықпалы не кірмелі қозғалысы газ бен сұйық бойынша мүмкіндік жүктемесінің кең диапазонымен ерекшеленеді (осьтікпен салыстырғанда), бұл кезде шашырамалы алып кету фазасы бөлу шекарасында газдың толық жылдамдығымен анықталады.

Зерттелген аралықта ағынның оңтайлы жылдамдығы кезінде айналдыру бұрышының шамасы фазаның дисперсті сүзілу тиімділігі 97,5 тен 99,5%-ды құрайды.

Аэрозольді бөлшектерді ұстап алуды қамтамасыз ететін будың ең төмен шығынының шамасы, олардың бастапқы концентрациясына байланысты, сонымен қатар газдың температурасымен тазаланатын газ ылғалдылығына байланысты. Концентрациясы 108-ден 1012 м3, газ температурасы 20-дан 80˚С–қа кезінде және ылғалдылығы 40-дан 80 %-ға дейін болған кезде будың ең аз шығыны 20÷50 г/кг-ды құрайды. Бу шығынының ең төменнен жоғары қарай өсуі тиімділікке әсер етпейді.

Алынған мәліметтер негізінде өнімділігі 20000м3/сағ болатын өнеркәсіптік қабыршақты құбырлы аппаратқа есептелген. Әктастың қажеттілігі 4 кг/сағатты құрайды, меншікті энергошығыны 2,5 кВтсағ/мың.м3. Әктасты пештің газды лақтырмаларды тазалау үшін қабыршақты құбырлы аппарат және технологиялық сұлба жетілдірілді, ол төменгі энергошығындар кезінде орныққан ПДВ-ға дейінгі зиянды қалдықтардың төмендеуіне мүмкіндік береді.

Егін материалын өсіру процесіндегі сұйықтықты ауалау үшін және ферментациялауға өндірісте тазартылған ауаны пайдаланады. Ферменттеу жүргізілген кезде 0,5м3 көлемдегі ауада зияндылықтың бірінші сатысында жататын шамамен 10 мг/м3 зат болады. Негізінен жеке бастериялар және олардың жинақталуы 0,1 – 10мкм өлшемдерде болады. Қоршаған ауаға түскенде, олар адам ағзасына қолайсыз әсер етуі мүмкін, аллергиялық аурулар және ұшынулар түрлерін туғызады.

2- кесте. Талдамалы зерттеулер нәтижелері.



Көрсеткіштер атауы

Тазалауға дейінгі

Тазалаудан кейін

Тиімділігі, %

1

Шаң концентрациясы, мг/м3

19

7

63,2

2

NO2 концентрациясы, мг/м3

29

3

89,7

3

SO2 концентрациясы, мг/м3

80

8

90,0

Сынақ зертханалық зерттеулер жұмыстары алынған параметрлері негізінде аппараттың жұмысы үшін оңтайлы кезде жүргізілді. Буды беру үш сұлбамен беріледі – бірінші сатыда да, екінші сатыда да, екі сатыда да саны жағынан тең болады. Газдағы дисперсті фазаның концентрациясының тұрақсыздығы тәжірибенің әлсіз нәтижелеріне әкеліп соқтырады. 3 кестеде бу беру сұлбасы мен шығынға байланысты дисперсті фазалардың сүзілуінің тиімділігінің өзгеру аралығы келтірілген.


3- кесте. Тәжірибелік-өнеркәсіптік сынақ нәтижелері.

Берілу сұлбасы



Будың меншікті шығыны, г/кг

20

50

100

Сүзілу тиімділігі, %

Бірінші саты

30-50

50-80

70-100

Екінші саты

0-30

20-50

40-80

Екі саты бойынша

40-80

80-100

100

Сонымен, тәжірибелік-өнеркәсіптік сынақ жұмыстары жоғары бөлшекті аэрозольдік бөлшектерден аз ғана механикалық шөгінділерінен және технологиялық газдарды майда тазалау үшін арналған конденсациялы ортадантепкіш айырғыштың жоғары тиімділікте пайдалану мүмкіндігін ділелдейді.
Каталог: sites -> default -> files -> publications
publications -> Қазақстан республикасының денсаулық сақтау әЛЕУМЕТТІК денсаулық сақтау министрлігі
publications -> Қазақ тіліндегі физикалық ЖӘне техникалық терминологиялық СӨздіктердегі үйлесімсіздік
publications -> Реферат тақырыбы: Сыртқы және ішкі сәулелену әсерінен пайда болатын аурулар Орындаған: Медеубек М. А. Тобы: 103 фк
publications -> Ас қорыту жүйесі
publications -> Тіл – ел байлығы
publications -> В медицинской практике остеомиелитом называют воспаление всех слоев кости от костного мозга до надкостницы
publications -> Делимитация и демаркация государственной границы рк как фактор национальной безопасности
publications -> Морфологические изменения миокарда предсердий при внезапной сердечной смерти у пожилых людей
publications -> Патриоттық тәрбие Аннотация


Достарыңызбен бөлісу:


©stom.tilimen.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет