Газдарды тазалау әдістері

Жұмыс түрі: Курстық жұмыс
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 21 бет
Таңдаулыға:

Жоспар

Кіріспе ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 3
... ... ... ... ... ... ... ... .. ... ... ... ..
І Бөлім. Біртекті емес жүйелерді бөлу
Біртекті емес жүйелердің 5
сипаттамасы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
1.2.Шаң-тозаңнан сақтану 7
жолдары ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
1.3. Өндіріс аумағында зиянды шаң-тозаңның 10
мөлшері ... ... ... ... ... ... .
ІІ Бөлім. Газдарды тазалау әдістері
2.1. Центрге тартқыш күш және бөлу 11
факторы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ..
2.2. Газдық суспензияларды центрге тартып 12
бөлу ... ... ... ... ... ... ... .. ... .
2.3. Бөлу процесінің материалдық 18
балансы ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
ІІІ Бөлім. Газдарды электрлік тазалау
3.1. Газдарды электрлік тазалау 20
қондырғылары ... ... ... ... ... .. ... ... ... ...
Қорытынды ... ... ... ... ... ... . ... ... ... ... ... ... ... ... 25
... ... ... ... ... ... ... ... .. .
Пайдаланылған 26
әдебиеттер ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...
... ... ... .

Кіріспе

Шаң-тозаңнан арылу мақсатында, өндірісте әр-түрлі аппараттар мен
қондырғылар пайдаланылады. Шаң-тозаң тазартқыш қондырғылардың ең басты
көрсеткіші болып – оның тазалау дәрежесі негізге алынады. Бұл шама,
негізінен шаң-тозаң қасиеті мен газ ағынының параметрлеріне тәуелді.
Шаң-тозаң тазартқыш құралдары іске қосуда, олардың газды жұмсауының
көлемдік жылымдығына назар аударады. Мысалы, циклондар газ жылдамдығы 3-6
мс2, мультициклондар – 6-12 мс2, электросүзгілер – 1,5-3 мс2, матадан
жасалған сүзгілер – 0,005-0,3 мс2 шамасында жұмыс істейді.
Газдарды шаң-тозаңнан айыру барысында оның ылғалдылығы ерекше маңызға
ие болады. Мысалы, газ құрамында ылғалдылық 20% шамасында болса, шаң
тазартқыш құралдың ішінде су буы сұйыққа айналып, сүзгі материалдарын
дымқылдатады. Матадан жасалған сүзгі бетінің дымқылдануы және оның бетіне
шаң-тозаңның қонуы – сүзгң көздерінің бұлғануына әкеліп соқтырады, яғни
оның газ тазарту дәрежесі төмендейді. Дәл осындай жағдай – электрсүзгілер,
циклондар үшін де орын алып, тазалау жмыстарының сапасы күрт төмендейді.
Химиялық технологияда, газдарды шаң-тозаңдардан және заттардан
тазалайтын мынандай әдістер кеңінен қолданылады: механикалық, химиялық
(рентгендік), физико-химиялық, физикалық, биологиялық және жоғары
температуалық (термиялық).
Өндірісте шаң-тозаңдарды ұстау және түрлі зиянды заттардан тұратын
газдарды ұстау, әртүрлі жолдармен шаң ұстайтын аппараттарда іске асырылады.
Олар құрғақ, ылғалды және электростатикалық әдістер.
Құрғақ шаң ұстайтындарға шаңкамералары, матадан жасалған фильтрлер,
циклонды аппараттар жатады.
Ылғалды шаң ұстайтындарға ластанған газ су қабаттарынан өтетін немесе
су бүркіп тұрған кеңістіктен өтетін аппараттар жатады.
Электростатикалық қондырғыларға электр фильтрі бар аппараттар жатады.
Құрғақ шаң ұстағыш аппараттарында қалқыма бөлшектерді тұндыру (ұстау)
әртүрлі механизмдерге: гравитациялық (салмақ күші әсерінен), инерциялық,
сыртқа тепкіш және сүзгіштік негізделген. Ылғалды шаң ұстағыштарда қалқыма
бөлшектер сұйықтармен, көбінесе сумен түйістіру арқылы тұндырылады.
Электрлік тазалау әдісі жоғары қуатты электр майданында газды иондандырып,
зарядталған шаң бөлшектерін электрсүзгіштердің электродтарына тұндыруға
негізделген. Газды оның құрамындағы газ және бу тәрізді қоспалардан айыру
үшін абсорбция, адсорбция, катализдік және термиялық әдістер кеңінен
қолданылады.

І Бөлім. Біртекті емес жүйелерді бөлу
1. Біртекті емес жүйелердің сипаттамасы

Біртекті емес немесе гетерогенді деп ең аз дегенде екі фазадан
тұратын жүйелерді атайды. Бұл кезде фазалардың біріншісі тұтас, ал екіншісі
– біріншісінде ұсақталған күйінде: тамшы, көпіршік, ұсақ қатты бөлшек және
т.б. түрінде таралған дисперсиялық фаза болып табылады. Тұтас фазаны
көбінесе дисперсиялық орта деп аталады. Фазалардың физикалық күйіне
байланысты келесі бинарлы гетерогенді жүйелерді ажыратады: суспензиялар,
эмульсиялар, көбіктер, тозаңдар және тұмандар.
Суспензия – сұйықтықтан және ондағы өте жеңіл қатты бөлшектерден
тұратын жүйе. Бөлшектердің өлшеміне байланысты суспензияларды шартты түрде
қалың (өлшемі 100 мкм-ден үлкен бөлшектерден), жұқа (өлшемі 0,1-100 мкм
аралығында болатын бөлшектерден тұратын) және коллоидтық ерітінді (өлшемі,
01 мкм-ден кіші бөлшектерден) деп бөледі.
Эмульсия – сұйықтықтан тұратын және сол сұйықтықта ерімейтін басқа
сұйықтықтың тамшылары таралған жүйе.
Көбік – сұйықтықтан және онда таралған газдың көпіршіктерінен тұратын
жұйе.
Тозаң – газдан және одан таралған өлшемі 5 мкм-ден үлкен қатты
бөлшектен тұратын жүйе. Химиялық технология процестерінде қатты
материалдарды ұсатқан, араластырған және тасымалдау кезінде тозаң көбірек
пайда болады.
Түтін – газдан және одан таралған өлшемі 5 мкм-ден кіші қатты
бөлшектерден тұратын жүйе; жану кезінде пайда болады.
Тұман – газдан және онда таралған өлшемі 5 мкм-ден төмен сұйықтың
тамшыларынан тұратын жүйе.
Тозаң, түтін және тұман аэродисперсиялық жүйе керісінше сәйкес келеді
және аэрозольдар деген жалпы атқа ие.
Біртекті емес жүйелер дисперсиялық фазаның концентрациясымен және оны
құрайтын бөлшектердің өлшемдерімен сипатталады. Эмульсия мен көбік үшін
дисперсиялық фазаның белгілі концентрациясы кезінде тұтас фазаға өтуі
мүмкін; бұл кезде бұрын тұтас болған фаза дисперсиялық фазаға айналады.
Мұндай ауысу фазалардың инверсиясы деп аталады.
Көп жағдайларда дисперсиялық жүйелер өлшемдері бойынша әртүрлі
бөлшектерден құралады. Мұндай жүйелерді полидисперсиялық деп атайды. Олар
фракциялық немесе дисперсиялық құрамымен, яғни дисперсиялық фазаның жалпы
құрамындағы белгілі өлшемдегі бөлшектер үлесімен сипатталады. Кейде барлық
бөлшектері өлшемдері бойынша жақын жүйелер кездеседі. Оларды
монодисперсиялық деп атайды.
Көптеген дисперсиялық жүйелер орнықсыз, яғни бөлшектерінің іріленуі
беталасына ие. Тамшыларды немесе көпіршіктерді оларды қосу жолымен
ірілендіруді коалесценция деп атайды, ал қатты бөлшектерді жабыстыру
салдарынан ірілендіру коагуляция деп аталады.
Біртексіз орталарды ажыратумен байланысты процестер химиялық
технологияда шикізат дайындау және дайын өнімдерді тазалау, ағынды су мен
қалдық газды тазалау кезінде, сонымен қатар олардан бағалы компоненттердің
бөлінуінде үлкен рөль атқарады.
Бөлінудің келесі негізгі әдістері қолданылады: тұндыру, сүзгіден
өткізу және газдарды ылғалды тазалау.
Тұндыру – сұйықтықтағы немесе газдағы ілінген қатты немесе сұйық
бөлшектерді тұтас фазадан ауырлық күшінің, центрге тартқыш күштің
(циклондық процесс және центрофуга көмегімен), инерция күшінің,
электростатикалық күштің (газдарды электроөрісінде тазалау) әсерімен
бөлетін процесс.
Сүзгіден өткізу – бұл сұйықтың немесе газды өткізіп, бірақ ілінген
жеңіл бөлшектерді ұстап қалуға қабілетті кеуекті (пористый) бөлгіштің
көмегімен бөлу процесі.
Газдарды ылғал тазалау – газдағы ілінген бөлшектерді сұйықтыықпен
ұстауға негізделген бөлу процесі. Ұстап қалу инерция күшінің әсерімен
жүзеге асады.
Бөлу әдісін таңдау дисперсияның бөлшектердің концентрациясынан,
олардың өлшемінен, бөлу сапасына қойылатын талаптан, сонымен қатар
дисперсияның және тұтас фазалардың тығыздығы айырымынан және тұтас фазаның
тұтқырлығынан тәуелді.

1.2.Шаң-тозаңнан сақтану жолдары.

Кәсіпорындарда шаң-тозаңды ұстайтын қондырғы, құрылғылардың жұмысы,
төмендегідей қасиеттерге негізделген:
- арнаулы аппараттан шаң-тозаң бөлшектері өту барысында, ауырлық күшінің
әсерінен шөгуіне
- центрге тарқыш күш әсері арқылы шөгуіне
- бөлшектердің газ ағынымен қозғалу барысында, ыдыс қабырғасына қонып
шөгуіне
- электр тоғының әсерінен, яғни иондалған газ молекулалрының тозаң
бөлшектерін зарядтап, олардың электродқа қонуы нәтижесінде.
Шаң ұстайтын аппараттардың немесе шаң камераларының жұмыс істеу
принципі: құрамында шаң-тозаң бар газ өткенге дейін мөлшері 30-40 мкм шаң-
тозаңдар өз салмағымен (газ ағынынан бөлініп) камераның түбіне түсіп
отырады.
Циклонды шаң ұстайтын аппараттардың жұмыс істеу принципі: газ
құрамындағы мөлшері 8 мкм-ден көп шаң бөлшектері, центрден тепкіш күш
әсерінен, газдардан бөлініп отырады.
Өндіріс мекемелерінің жобасын жасағанда, атмосфераға лақтырылып
тасталатын заттардың мөлшері анықталуы тиіс. Алға қойылған мәселелерге
байланысты, жердің беткі қабаттарындағы зиянды заттардың мүмкін болатын
концентрациясы анықталады және лақтырылып тасталатын жоғарғы
концентрацияның мөлшері анықталады.
Аэрозольдарды (шаң мен тұман) ұстайтын жүйелердің топтастылуы оларда
жүретін процестердің ерекшеліктеріне негізделген. Ауаны тазалауға арналған
құралдар 4 негізгі топқа: құрғақ және ылғалды шаң үстағыштарға; маталы
сүзгіштерге және электрсүзгіштерге бөлінеді. Шаңның түріне, оның физикалық-
химиялық қасиетіне, дисперсиялық құрамы мен жалпы ауадағы мөлшеріне,
шығарындының температурасына, қажетті тазалау дәрежесінің деңгейіне
байланысты осы құралдардың ішінен белгілі бір үлгісі таңдалады.
Тазалау аппараттарының ең маңызды сипаттамасы болып аэродинамикалық
қарсылық шамасы (газ ағымының кірердегі және шығардағы қысымдарының
арасындағы айырмашылығы) саналады. Тазалау сапалығы, электр энергиясының
шығыны, газ тазалайтын агрегаттарды істетуге жұмсалатын қаржы көлемі және
т.б. осы көрсеткішке тікелей байланысты.
Газды шаңнан тазалағанда есепке алынатын шаңның физикалық-химиялық
сипаттамаларына жататын көрсеткіштер: оның тығыздығы, фракциялық құрамы,
адгезиялық қасиеті, дымқыл тартқыштығы, сулануы, электрлік қасиеті, өзінен
өзі жану және жарғыштық қоспалар түзу қабілеттілігі.
Шаңның жабысқақтығы дымқылданған сайын өсіп отырады және ол
дисперсиясына да байланысты келеді.
Шаңды құрғақ әдіспен ұстау үшін шаңтұндырғыш камералар, инерциялық
шаң ұстағыштар, жапқыш аппараттар, циклондар, ротациялық және құйын тәрізді
шаң ұстағыштар, сүзгіштер және электросүзгіштер қолданылады.
Газды дымқылды әдіспен шаңнан тазалау үшін қолданылатын жабдықтарға
Вентури скрубберлері, көбік аппараттары, бүріккіштік скрубберлер және т.б.
жатады.
Шаң ұстағыштарды таңдағанда және пайдаланғанда негізге алынатын
параметрлердің бірі тазаланатын газдың көлемі. Шаң ұстағыштар арқылы өтетін
газдың жылдамдығы (мс) олардың түріне байланысты: циклондар үшін – 3-6;
мультициклондарда – 6-12; электрсүзгіштерде – 1-4.
Ал газдардың тазалауында елеулі рөл атқаратын факторлардың бірі
олардың ылғалдылығы. Егер де дымқылдығы 20%-тей (көлемдік) немесе одан
жоғары болса шаң ұстағыштардың ішінде су буы конденсациялануы мүмкін. Осы
жағдайда мата фильтрлері балшық қабығының пайда болуына байланысты істен
шығады, ол циклондар мен электрлік сүзгіштердің жұмыс істеуін де
қиындатады.
Газ шығарындыларын шеберлі түрде тазалау мақсатында әр түрлі
сүзгіштер түрі қолданылады. Сүзгіш элементтер ретінде жұқа маталардан
бастап металдан немесе керамикадан жасалған тесілген материалдар
пайдаланылады. Ең кеңінен қолданылатын кейін сүзгіштік қабілетін орнына
келтіру үшін қолғапты әлсін-әлсін сілкіп және желдетіп отырады. Қолғапты
сүзгіштердің тазалау нәтижелілігі 99%-ке дейін болады.
Термиялық тәсілдерде оттектің қатысуымен және газды қоспаның
температурасының жоғары болуына байланысты тотығу процесі жүру нәтижесінде
улы компоненттер улылығы төмен түрге айналады. Бұл әдістер көп көлемді және
жоғары концентрациялы ластағыштары бар шығарынды газдарды оңай тотығатын
улы қоспалардан айыру үшін қолданылады. өнеркәсіптік шығарындыларды тазалау
үшін үш негізгі термонейтралдау жолдары пайдаланылады. Оларға жалында
тікелей жағу, термиялық тотығу және каталитикалық жағу жатады.
Зиянды шығарындылардың қоршаған ортаға тигізетін әсерін төмендету
үшін жоспарланып атқарылған шаралардың маңызы өте зор. Бұларды
қарастырғанда ластанған ауаның адам организмінде туғызатын қолайсыз
жағдайларды болдырмауға бағытталатынын ескерген орынды.

1.3. Өндіріс аумағында зиянды шаң-тозаңның мөлшері

Өндіріс аумағында зиянды заттардың мөлшері, зиянды және жоғарғы
концентрациядан аспауы қажет.
Кәдімгі болаттан жасалған циклонды шаң ұстайтын аппарат, газ
температурасы 4500С-қа дейін қолдана береді. Ал, арнаулы отқа төзімді
қабаты болса, онда температурасы 14000С-қа дейінгі газдар да тазалана
береді. Мақта-мата бұйымдарынан жасалған сүзгілер үшін, тазартылатын газ
температурасы 3500С-тан аспауы тиіс. Улы немесе ыстық шаң-тозаңнан тазарту
үшін, ылғалды тазалау әдісі негізінде жұмыс істейтін қондырғыларды
пайдаланған дұрыс.
Газдардың шаң-тозаңнан айыру немесе тазалану дәрежесі төменде
келтірілген теңдікпен есептелінеді:
a= С1-С2 С1 * 100%
Мұндағы: a - тазалану дәрежесі;
С1, С2 – газдағы шаң-тозаңның, тазаланғанға дейінгі (С1) және
тазаланғаннан кейінгі (С2) концентрациясы.
Тазартуға қажетті газ құрамындағы шаң-тозаң мөлшері (пылевая
нагрузка) (ШТМ), тазалану дәрежесі және заттың шығарылатын шекті мөлшері –
ШШМ (предельно-допустимый выброс) арасындағы байланыс төмендегідей
формуламен анықталады:
a=1 - ШШМ ШТМ
Мақта-мата бұйымдарынан жасалынған сүзгілер және электрсүзгілер, шаң-
тозаң мөлшері ШТМ шамасына - өте сезімтал келеді.
Бейорганикалық заттардан түзілген шаң-тозаңдарды тазалау үшін, көп
жағдайда механикалық шаң ұстағыштар, сүзгілер, электрсүзгілер
пайдаланылады. Шаң-тозаң бөлшектерінің өлшемі 5 мкм-ден жоғарыларын ұстау
үшін, циклондар қолданылады.

ІІ Бөлім. Газдарды тазалау әдістері
2.1. Центрге тартқыш күш және бөлу факторы.

Дене айналғанда айналу осінен радиус бойынша бағытталған және дене
массасының m (кг) шеңберлік жылдамдық квадратына көбейтіндісінің
айналу радиусының r (m) қатынасына тең центрге тартқыш күш С (в (кг-м)с2)
пайда болады:

Массаны салмаққа айырбастап, еркін түсу үдеуіне бөліп, келесіні аламыз:

Шеңберлік жылдамдықты бұрыштық w = ωּr арқылы немесе айналу жиілігі n
арқылы (бір минуттағы айналу саны) w = 2πnr60 өрнектеп, центрге тартқыш
күшті келесі түрде жазамыз:
(5.1)
Центрге тартқыш күштің ауырлық күшіне қатынасын анықтайық, ол центрге
тартқыш күш ω2г тудыратын үдеудің ауырлық күшінің g қатынасына сәйкес
келеді:
(5.2)
Бұл қатынас центрге тартқыш күштің ауырлық күшінен неше есе үлкен
екенін көрсетеді және бөлу факторы деп аталады. Ценртге тартқыш күштің әсер
ету өрісінде бөлу процесі бөлу факторы шамасына пропорционал
интенсифицирленеді.
(5.1) - өрнегімен Кц шамасы айналу санының n квадратына және айналу
радиусына r пропорционал өседі. Кц – ның көп өсуі ротордың айналу санының
өсуімен жүзеге асады, онда ротордың айналу радиусының өсуі оның беріктілік
қасиетімен шектеледі. Өндірістік центрифуганың бөлу факторы қалыпты
центрифуга үшін 90-нан 4000-ға дейін өзгереді және жоғары центрифуга үшін
15000-ға жетеді.

2.2. Газдық суспензияларды центрге тартып бөлу

Газдық суспензияларды центрге тартып бөлу үшін кең таралған
аппараттар болып циклондар табылады. Мұнай өңдеуде циклондарды катализдік
және термиялық крекинг қондырғыларында, техникалық көміртегіні (күйені)
өндіргенде, қатты материалдарды қызған газ ағынында кептіргенде, ұсатқанда,
пневмотранспорттағанда және т.б. қолданады.
Циклондарды катализатордың псевдосиретілген қабаты бар катализдік
крекинг қондырғысының регенераторлардағы және реакторлардағы катализатордың
ұсақ бөлшектерін ұстау үшін кең қолданады.
Ол үшін катализаторды жақсы ұстау үшін екі немесе үш сатыға
тізбектей жалғап, диаметрлері 1600 мм-ге дейінгі циклондарды қолданады; осы
мақсатпен екінші немесе үшінші сатыдағы циклон диаметрін біріншінің
диаметрімен салыстырмалы кішірейтеді. Циклондармен ұсталынған
катализаторларды псевосиретілген қабатқа кері қайтарады.
Циклондардың тік бағаналарының төменгі ұштарында клапандар
(захлопкалар) орнатылған, олар тік бағанадағы катализатор қабатының
қысымымен ашылады және будың тік баған бойымен циклонға өтуін болдырмайды.
Мұндай қондырғылардың циклондарын эрозиядан қорғау үшін ішкі жағынан
тозаққа берік бетонмен жабады (футеруют).
Циклонның құрылымы мен жұмыс істеу принципі 2.1 – суретте
көрсетілген газды санитариялық және өнеркәсіптік тазалау бойынша Ғылыми-
зерттеу институтының (НИИОгаз, ҒЗИТгаз) аппаратының құрылымы мысалында
қарастырамыз. Тозаңданған газ 15-25 мс жылдамдықпен көлденеңдіктен
салыстырмалы 150 бұрышпен орналасқан тенгенциалды патрубок бойымен
циклонның цилиндрлік конустық корпусына 3 келіп түседі және корпус пен
орталық шығу түтігі 2 арасындағы сақиналық саңылауда айналады. Бұл кезде
тозаң бөлшектеріне немесе сұйықтың тамшыларына центрге тартқыш күш әсер
етеді және олар корпустың қабырғасына қарай қозғалады. Тозаң қабырғаға
жетіп, оның бойымен бункерге 4 сырғиды (сұйықтық қабырға бойымен ағады), ал
газ бірнеше айналым жасап, жоғары қарай бұылып орталық түтік бойымен
кетеді. Циклонның ішінде екі айналу ағыны пайда болады – периферияда төмен
түсетін және орталық бөлікте жоғары көтерілетін. Тазаланған газдың
айналмалы қозғалысын түзу сызықты қозғалысқа түрлендіу үшін циклонның
жоғары жағына улитка 1 формасындағы тазаланған газ камерасына орнатылған.

Циклонның жақсы жұмыс ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.