Водяной пар из адсорбера идет в дымовую трубу. Сушку угля ведут воздухом, нагретым в калорифере до 120 °C, который подается в адсорбер под давлением 1,5 МПа. Температура угля в конце стадии так же составляет 120 °C.Охлаждение угля ведут атмосферным воздухом температурой t=25 °C, подаваемый вентилятором I. Температура угля в конце стадии охлаждения равна 25−30 °C.6 Расчет основного оборудования.
Согласно заданию, эффективность очистки составляют 90%, тогда СкCS2 = 2.8*(1−0,9) = 0,28 г/м3СкCО2 = 5*(1−0,9) = 0,5 г/м3Ск НS2 = 0.8*(1−0,9) = 0,008 г/м3Для перевода исходных данных к необходимым единицам измерения, производим некоторые расчёты. Концентрация газов в выбросах в мольных долях: = ;;Плотность сухой газовой смеси при нормальных условиях:ρ0см = 1,250* 0,77 + 1,429* 0,18 + 1,963* 0,02 + 1,52*0,0059 + 1,26*0,093 + 1,25*0,45 = 1,94 кг/н.м3 с.г.Плотность влажной газовой смеси вычисляется по формуле:= кг/н.м3Влагосодержание газов при t = 35 °C составит =32 ∙ 10−3 кг/н.м3с.
г. Плотность газовой смеси при рабочих условиях: = = (1,89* 101 325 273) / (101 325 )) = 1,68 кг/м3 В качестве адсорбента выбираем активный уголь АР-В, изготовленный в соответствии с ГОСТ 8703–74. Внешне адсорбент представляет собой цилиндрические гранулы серого цвета, насыпная плотность — 600 г/дм3, равновесная активность по толуолу составляет 110 г/дм3.Допустимую фиктивную скорость газа рассчитаем по формулегде — насыпная плотность сорбента, кг/м3 — эквивалентный радиус частиц сорбента, м — ускорение свободного падения, м/с — плотность газа, кг/м3, при 35 °C = 1,2 кг/м3Рабочую скорость газа принимаем на 25% ниже допустимой, тогда Диаметр аппаратагде — объем очищаемого газа, м3/сПринимаем вертикальный адсорбер типа ВТР. Высоту слоя активного угля принимаем 0,7 м (при допустимых 0,5 — 1,2 м), тогда общая высота цилиндрической части будет равна 1,7 м. Площадь адсорбера в плане.
Количество поглощенных загрязняющих веществ из газовой смеси при эффективности очистки = 90% составит.
М1 — количество сероуглерода, выбрасываемого в результате работы, г/сТогда количество сероуглерода в выходящем газе составит Для сероводорода:
Молярный объем бензола:
м3/кмоль.Молярный объем сероуглерода:
м3/кмоль.Коэффициент аффинности:.Ординаты и абсциссы точек изотермы толуола вычисляются по формулам: где a1* и a2* - концентрации адсорбированных бензола и сероуглерода, кг/кг;V1 и V2 — молярные объемы бензола и сероуглерода в жидком состоянии, м3;p1 и p2 — парциальное давление паров бензола и сероуглерода, мм рт. ст;pS-1 и pS-2 — давление насыщенных паров бензола и сероуглерода при 35 °C, мм рт. ст.;T1 и Т2 — абсолютная температура бензола и сероуглерода при адсорбции;β - коэффициент аффинности. На изотерме бензола берем ряд точек и пересчитываем на имеющиеся компоненты. Первая точка: a1 = 0,25 кг/кг; p1 = 8 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме сероуглерода: Для остальных точек и других веществ расчет ведем аналогично, по результатам строим изотермы, рисунок 5. Рисунок 5 — Изотермы адсорбции.
Предварительно необходимо рассчитать парциальное давление, соответствующее по формуле:
По диаграмме абсциссе p0= 1,4032 мм рт. ст. соответствует ордината a0* = 0,03кг/кг.Количество активного угля на одну загрузку составляет:
Диаметр адсорбера вычисляется из равенства:
откуда.
Так как на изотерме точка, соответствующая исходной концентрации паровоздушной смеси находится в первой (прямолинейной) области, то продолжительность процесса вычисляется по формуле:
где =600 кг/м3- насыпная плотность слоя адсорбента;
а*= 0,03 кг/кг — поглотительная способность угля;
скорость газового потока;H = 0,7 — высота слоя угля; b — функция, определяемая для значение b = 1,67;Sуд =1000 м2 /м3- удельная поверхность угля;βу — коэффициент массоотдачи:
где ;
— гидравлический диаметр слоя угля, определяемый по формуле:;П=0,44 — пористость;
Находим кинематический коэффициент вязкости воздухадля температуры 30 ºС:м2/с.Тогда:
Коэффициент диффузии при 0 ºС для системы сероуглерод- воздух:
м2/чДля температуры 35 ºС коэффициент диффузии вычисляется по формуле:
м2/с.Определяем число Нуссельта:
После подстановки получим объемный коэффициент массопередачи:
сек -1.Определяем продолжительность процесса:τ = 118,72 = 14 090,7сек = 3,9ч — расчетное время работы адсорбента. Время защитного действия τ* =4 ч.7 Выбор и расчет вспомогательного оборудования7.
1 Расчет конденсатора.
Для выбора конденсатора необходимо определить длину теплообменных труб.
кДж — теплота, которую необходимо сконденсировать. Масса воды:
кг.
Объем воды:
м3Расход воды:
м3/чПлощадь теплообмена, где tср — средняя температура, К=500 Вт/м3· К — коэффициент теплопередачи для труб. С°м2Рассчитываем длину теплообменных труб, где d — диаметр трубы, n — число ходов по трубам.
мИз стандартных выбираем L=6 м.
7.2 Расчет холодильника.
Холодильная установка должна охлаждать очищаемые газы с +72° С до 35° С, таким образом Где — начальная и конечная температура газов, °С — начальная и конечная температура охлаждающей жидкости, °СТепловая нагрузка аппарата с учетом потерь теплав окружающую среду составит.
Где х — коэффициент, учитывающий теплопотери в окружающую среду, 0,97 — теплопроводность воздуха = 4180.
Вт/°СРасход охлаждающей воды.
Скорость движения газового потока.
Где — площадь сечения газового потока, м2 — плотность газового потока, кг/м3Скорость движения потока жидкости.
Поверхность теплообмена.
Где — общий коэффициент теплоотдачи принимаем равным 0,5 — кинематическая вязкость газа, м2/с8 Условия эксплуатации и контроль работы установки.
Техническое обслуживание фильтра производится с целью поддержания его в постоянной готовности. Техническое обслуживание и ремонт фильтра должны проводиться при наличии внешнего освещения. Эксплуатация и ремонт оборудования должны производится в соответствии с указаниями, изложенными в руководстве эксплуатации. Присоединение и отсоединение фильтра должно производится после закрытия входного вентиля и сброса давления в системе пробоотборадо атмосферного. При монтаже и эксплуатации фильтров необходимо соблюдать правила техники безопасности, установленные для работ с электроприборами и приборами, находящимися под давлением газа. Запрещается устранять не герметичность газовой схемы, не отключив фильтр от газовой магистрали. Условия эксплуатации:
а) температура окружающего воздуха от минус 20 до 40 °C;б) относительная влажность до 80% при температуре 25 °C;в) атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.)г) рабочее давление — не более 9,2 МПа;Когда адсорбционная установка, в частности корпус, исчерпал свой ресурс и должен быть демонтирован, приразборке необходимо учитывать следующие моменты:
1. Стальные части трубопровода и змеевика теплообменника:
Сталь может быть выгодно переработана с учетом действующих нормативныхдокументов.
2. Если адсорбент не содержит загрязняющих веществ (как, например, углеводород), он может быть вывезен как обычных промышленный мусор, для чего необходимо провести предварительную регенерацию. Оставшиеся части осушителя утилизируются с соблюдением местногозаконодательства.
Заключение
.
При выполнении работы-проведена характеристика технологии вискозного производства, определить источники образования сероуглерода в технологическом процессе. На основании проведенного литературного анализа существующих методов очистки промышленных газов и разработать технологию очистки газовых выбросов от сероуглерода и сероводорода, которая основана на адсорбционном методе и включает в себя также конденсатор технические баки и холодильник. Также рассмотрены вопросы вопросы эксплуатации и безопасности основного технологического оборудования. Список использованной литературы.
Алиев Г. М.-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов: Справ.
изд.М., 1986.
Варгафтик Н. Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.
М.:
1972.-720 с. Еремкин А. И., Квашнин И. М., Юнкеров Ю. И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу: Учеб.
пособие.
М.: АСВ, 2000. — 176 c. Инженерная защита окружающей среды: Учеб. пособие / Под ред. О. Г. Воробьева.
— СПб.: «Лань», 2002. — 288 c. Квашнин И. М. Промышленные выбросы в атмосферу. Инженерные расчеты и инвентаризация / И. М. Квашнин.
— М.: АВОК-ПРЕСС, 2005. — 392 c. Кельцев Н. В. Основы адсорбционной техники. 2-е изд., перераб. и доп. — М., Химия, 1984.
Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение/Пер. с нем. — Л.:Химия, 1984.-216 с. Основные процессы и аппараты химической технологии:
Пособие по проектированию / Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерский, 2-е изд., перераб. и доп. М.:Химия, 1991. ;
496 с. Серпионова Е. Н. Промышленная адсорбция газов и паров. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учеб.
пособие. — М.:Высшая школа, 1969.
Реймерс Н. Ф. Охрана природы и окружающей человека среды. Словарь-справочник. М., 1992.
Романков П.Г., Фролов В. Ф., Флисюк О. М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учеб.
пособие для вузов.-2-е изд., испр. — СПб.:ХИМИЗДАТ, 2009.-544 с. Химия и технология сероуглерода/Пеликс А.А., Аранович Б. С., Петров Е. А., Котомкина Р. В. — Л.:Химия, 1986.-224 с.
