Технология очистки

Схемы с десорбцией компонентов

В некоторых случаях при дешевом поглотителе последний после десорбции сливают в канализацию, а на абсорбцию подают свежий поглотитель. Такая схема (рис. VIII-3) применяется, например, для извлечения хлора из отходящих газов после сжижения хлора. Горячий хлор, поступающий из электролизных ванн, охлаждается в колонне 1, проходит башни 2 для осушки от водяных паров и направляется в установку для сжижения 3. Отходящие газы поступают в абсорбер 4, в котором содержащийся в них хлор поглощается водой. Содержащая хлор вода из абсорбера подается на орошение колонны 1, где из воды удаляется часть хлора. Остальной хлор удаляется из воды в десорбере 5 при отдувке острым паром. Воду из десорбера сбрасывают в канализацию.

Схема извлечения хлора из отходящих газов после сжижения:

Рис. VIII-3. Схема извлечения хлора из отходящих газов после сжижения:
1 - колонна для охлаждения хлора; 2 - сушильные башни; 3 - установка для сжижения хлора; 4 - абсорбер; 3 - десорбер; 6 - холодильники; 7 - сборники; 8 - насосы.
Схемы с многократным использованием поглотителя (круговые или циклические процессы) распространены значительно больше. Простейшая такая схема, применявшаяся для очистки газов от Н25 раствором Nа2СО3 (см. с. 592), показана на рис. VIII-4. Поглотитель, вытекающий из абсорбера 1, подают в аппарат 2, в котором десорбцию производят путем отдувки воздухом. Из десорбера поглотитель возвращают в абсорбер. По этой схеме десорбцию и абсорбцию ведут при одинаковой температуре, в результате чего расход воздуха на десорбцию очень большой. Вследствие этого концентрация компонента в воздухе, выходящем из десорбера, низкая, и компонент обычно не используется. Поэтому такой способ можно применять только для очистки газа от малоценного компонента или от компонента, содержащегося в газе в очень малом количестве. При этом, если компонент ядовит и выпуск его в атмосферу недопустим, выходящий из десорбера воздух должен быть очищен от компонента. Вследствие указанных недостатков описанную схему используют редко.
Эта схема может быть улучшена, если повысить температуру десорбции (путем подогрева поступающего на десорбцию раствора или воздуха) или проводить абсорбцию при более высоком давлении, чем десорбцию. На рис. VIII-5 показана схема, применяемая для очистки азотоводородной смеси от СО2 путем абсорбции водой под давлением. Абсорбцию ведут под давлением 1,6-3 МПа при начальном содержании СО2 в смеси 25-30 объемн.%. Вытекающую из абсорбера 1 воду пропускают через водяную турбину 2, которая используется для приведения во вращение насоса, нагнетающего воду в абсорбер. Благодаря работе водяной турбины возравращается около 40% затрачиваемой на работу насоса энергии (остальная энергия получается от электродвигателя, расположенного на одном валу с насосом и турбиной).

Схема абсорбции Н2S содовым раствором с десорбцией воздухом:

Рис. VIII-4. Схема абсорбции Н2S содовым раствором с десорбцией воздухом: 1 - абсорбер; 2 - десорбер; 3 - вентилятор; 4 - насосы; H - уровнемер; Q - расходомер.
После турбины давление воды снижают до атмосферного и в расширителе 3 из воды выделяется примерно 75% растворенной в ней СО2. Концентрация СО2 в газе из расширителя составляет 90-93% объемн.% (остальное - водород и другие растворившиеся при абсорбции газы); такой высококонцентрированный газ может быть использован на различные производственные нужды. Из расширителя вода поступает в градирню 4, являющуюся десорбером. Десорбцию производят воздухом, причем выделяются оставшиеся в воде СО2 и другие газы. Содержание СО2 в этих газах низкое и они выбрасываются в атмосферу. Вода из градирни возвращается на абсорбцию.
Наиболее распространены круговые схемы, по которым десорбцию ведут нагреванием раствора глухим паром. Простейшая схема показана на рис. VIII-6. Из абсорбера 1 раствор через теплообменник 3, в котором подогревается раствором после десорбции, поступает в десорбер 2. Освобожденный от компонента раствор из десорбера снова подают в абсорбер через теплообменник 3 и холодильник 4. Выходящий из десорбера отогнанный компонент содержит пары поглотителя (в количестве, соответствующем их парциальному давлению при температуре десорбции). Для освобождения компонента от этих паров газ из десорбера направляют в дефлегматор 5, в котором пары конденсируются. Полученный конденсат (флегма), содержащий некоторое количество растворенного компонента, отделяется от газа в сепараторе 6 и насосом возвращается в десорбер. В рассматриваемой схеме абсорбцию и десорбцию проводят при одинаковом давлении (обычно атмосферном).

Схема водной абсорбции СО2 под давлением:

Рис. VIII-5 - Схема водной абсорбции СО2 под давлением:
1 - абсорбер; 2 - водяная турбина; 3 - расширитель; 4 - градирня (десорбер); 5 - вентилятор; 6 - насос; Н - уровнемер.

Схема, изображенная на рис. VIII-6, широко применяется при очистке газов от различных примесей, например, при удалении из газов Н2S или СО2 путем абсорбции растворами этаноламинов. Для улавливания паров амина из очищенного газа эту схему дополняют установкой специального абсорбера 9 (показан на рис. VIII-6 пунктиром). Здесь указанные пары поглощают водой (для этого можно использовать также конденсат после дефлегматора). Если требуется получать сухой очищенный газ, водную промывку заменяют промывкой гликоль-аминовым раствором (10% моноэтаноламина, 8% воды, остальное - гликоль), над которым давление водяных паров очень мало.
В ряде случаев целесообразно проведение абсорбции и десорбции под различными давлениями, поскольку для десорбции благоприятно

Типовая схема кругового процесса с десорбцией глу¬хим паром:

Рис. VIII-6. Типовая схема кругового процесса с десорбцией глу¬хим паром:
1 - абсорбер; 2 - десорбер; 3 - теплообменник; 4 - холодильник; 5 -дефлегматор; 6 - сепаратор; 7 - кипятильник; 8 - насосы; 9 - дополнительный абсорбер; Н - уровнемер; Q - расходомер; Т - измеритель температуры.

Двухпоточная схема кругового процесса:

Рис. VIII-7 Двухпоточная схема кругового процесса:
1 - абсорбер; 2 - десорбер; 3 - теплообменники; 4 - холодильник; 5 - дефлегматор; 6 - сепаратор; 7 - кипятильник; В - на¬сосы.

пониженное, а для абсорбции--повышенное давление. Так, если абсорб¬цию ведут при атмосферном давлении, десорбцию проводят в вакууме. Схема установки остается такой же, как показано на рис. VIII-6, с той разницей, что десорбированный газ отсасывают из сепаратора вакуум-насосом. Десорбция в вакууме используется при вакуум-карбонатном методе очистки газов от Н2S [6] и при извлечении SО2 из газов растворами сульфита-бисульфита аммония [1, 4]. В этих случаях применение вакуума вызывает понижение температуры десорбции и сниже¬ние расхода пара на десорбцию.
Если же абсорбция осуществляется под повышенным давлением, десорбцию обычно проводят при давлениях, близких к атмосферному. Такую схему, например, используют при очистке газа от СО2 горячим раствором К2СO3 [4, 7].
Показано [8], что в тепловом отношении более выгодной является схема с разделенными потоками (двухпоточная схема), в которой применена двухступенчатая десорбция (с. 282). Такая схема показана на рис. VIII-8.
В последнее время получили распространение процессы физической абсорбции газов при низ¬ких температурах под давлением; десорбция производится снижением давления с охлаждением раствора при дросселировании. Такие процессы применяют для поглощения СО2 метанолом, а также С2Н2 метанолом или жидким аммиаком.
На рис. VIII-8 показана схема низкотемпературной абсорбции СO2 из синтез-газа метанолом (процесс «ректизол»), причем одновременно с СО2 из газа удаляются Н25 и углеводороды [7]. Газ под давлением около 2,2 МПа при -20 °С (газ охла¬ждается за счет теплообмена с холодными очищенным и десорбнрованными газами, а также в результате использования холодильной установки) подают в двухступен¬чатый абсорбер /. Первая (нижняя) ступень орошается метанолом, поступающим с температурой -73 °С, причем за счет тепла абсорбции температура метанола на выходе нз абсорбера повышается до - 20 °С. В этой ступени поглощается большая часть ССЬ и полностью Н25 и углеводороды.
Метанол поступает через дроссельный вентиль в двухступенчатый десорбер 2; в верхней ступени давление уменьшают до 0,1 МПа и температура понижается до -34 °С; в нижней ступени давление уменьшают до 0,02 МПа (за счет вакуум-насоса 4) и температура понижается до -73 °С. Из десорбера 2 метанол возвращается на орошение первой ступени абсорбера 1. Вторая (верхняя) ступень абсорбера орошается небольшим количеством метанола, поступающего с температурой -62 °С; в этой ступени происходит окончательное извлечение СО2. Метанол из второй ступени абсорбера через теплообменник 5 направляют в аппарат 3 на десорбцию глухим паром при дав¬лении около 0,1 МПа; после десорбции метанол охлаждают в теплообменнике 5 и ам¬миачном холодильнике 6.

Схема низкотемпературной абсорбции СО2 метанолом:

Рис. VIII-8. Схема низкотемпературной абсорбции СО2 метанолом:
1 - абсорбер; 2 - десорбер; 3 - десорбер с обогревом глухим паром; 4 - вакуум-насос; 5 - теплообменник; 6 - холодильник; 7 - насосы.

При поглощении маслами углеводородов с сравнительно высокой температурой кипения (например, бензола) выделяемый при десорбции компонент получают в жидком виде. Так как в данном случае вода не смешивается с компонентом и поглотителем, десорбцию ведут острым паром (рис. VIII -9). Вытекающий из абсорбера 1 раствор перед поступлением в десорбер 2 подогревают в дефлегматоре 3, теплообменнике 4 и подогревателе 5. Выходящие из десорбера 2 пары направляют в дефлегматор 3, где конденсируются пары поглотителя и частично пары воды; после отделения от воды в сепараторе 8 сконденсированный поглотитель возвращают в цикл. Смесь водяного пара с парами углеводородов поступает далее в конденсатор 7. Несконденсировавшиеся газы отделяются от жидкости в сепараторе 9, а жидкие углеводороды - от воды за счет разницы плотностей.

Схема масляной абсорбции бензола:

Рис. VIII -9. Схема масляной абсорбции бензола:
1 - абсорбер; 2 - десорбер; 3 - дефлегматор; 4 - теплообменник; 5 - подогреватель; 6 - холодильник; 7 - конденсатор; 8, 9 - сепараторы; 10 - насосы.
В круговых процессах поглотитель теоретически не расходуется. Некоторая часть поглотителя теряется вследствие его уноса в виде паров с очищенным газом и десорбированным газом; кроме того, возможны потери через неплотности, в виде брызг и т. д. Эти потери возмещают вводом свежего поглотителя. Практически большей частью происходят необратимые побочные реакции, на которые расходуется некоторая часть поглотителя. Так, например, этаноламины при наличии в газах СО2 образуют присоединения; при поглощении SО2 в присутствии О2 растворы окисляются.
В результате протекания побочных реакций в циркулирующем растворе накапливаются продукты этих реакций, что ведет к понижению поглотительной способности раствора, повышению его вязкости, а иногда к выделению твердых отложений. Чтобы избежать накопления продуктов побочных реакций, часть раствора периодически или непрерывно выводят из цикла и заменяют соответствующим количеством свежего поглотителя. В некоторых случаях выведенный из цикла раствор может быть регенерирован соответствующей химической обработк

 

Применение АПН для улавливания фенола

При производстве пластических масс на основе фенола в атмосферу выбрасывается значительное количество отходящих газов, содержащих фенола до 1-3 г/м3. Абсорбцию проводят как для обезвреживания выбрасываемых газов, так и для рекуперации фенола. Применяемые для этой цели насадочные абсорберы громоздки и малопроизводительны, а насадка подвержена забиванию присутствующими в газах частицами смолы и другими загрязняющими примесями. Кроме того, низкие скорости газа и большое время контакта фаз обуслов¬ливают малую селективность по фенолу. При этом абсорбент, которым служит раствор NаОН, частично расходуется на поглощение СO2, присутствующей в отходящих газах.
С целью интенсификации процесса и повышения его селективности были испытаны АПН, абсорбер Вентури и колонка с орошаемыми стенками. Трехсекционный АПН имел диаметр 400 мм и высоту каждой секции 1200 мм. В качестве насадки служили полые полиэтиленовые шары диаметром 24 и 35 мм с плотностью 180 кг/м3, а также сплошные полиэтиленовые шары диаметром 12 и 24 мм плотностью 830 кг/м3. Решетки имели долю свободного сечения от 0,3 до 0,5 при шири¬не щели 3 мм. Высота статического слоя составляла 20-200 мм. Скорость газа изменяли от 1 до 5 м/с, плотность орошения от 9 до 72 м/ч. Концентрация фенола в очищаемом воздухе составляла 0,1-0,3 г/м3, концентрация СО2 в воздухе ~0,5 г/м3, концентрация раствора NаОН была 2,5 кмоль/м3. Испытания показали преимущество АПН перед другими испытанными аппаратами. Коэффициент массопередачи, отнесенный к единице поверхности насадки, превышал почти на порядок коэффициент для абсорбера с орошаемыми стенками, однако сопротивление последнего более низкое. Абсорбер Вентури уступал АПН как по массопередаче, так и по гидравлическому сопротивлению.
Дальнейшие исследования по абсорбции фенола в АПН проводили в колонне диаметром 700 мм с полыми полиэтиленовыми шарами диаметром 20-30 мм и плотностью 200-400 кг/м3. Характеристика установки и полученное уравнение приведены в табл. 111-1. В газах содержалось фенола до 2 г/м3, абсорбентом служил 15%-ный водный раствор NаОН.
На основе проведенных исследований был создан и испытан промышленный абсорбер, рассчитанный на 20000 м3/ч газа. Абсорбер имел диаметр 1,5 м и общую высоту ~10 м. Насадка - полые полиэтиленовые шарм диаметром 30 мм и плотностью 400 кг/м3. В абсорбер имелись шесть слоев насадки, расположенных на колосниковых решетках с долей свободного сечения 0,36 и шириной щели 8 мм. Высота статического слоя 180 мм Степень извлечения и гидравлическое сопротивление пишите на почту
В течение двух лет эксплуатации никаких отложении в аппарате не наблюдалось, тогда как в насадочных абсорберах кольца Рашига забивались через 6-8 месяцев работы, после чего насадку заменяли.

   

Применение АПН для улавливания диоксида углерода СО2

Абсорбция СО2 является широко распространенным В промышленности процессом. В частности, этот процесс используют в производстве синтетического аммиака для очистки азото-водородной смеси (газ после конверсии СО, содержащий Н2, N2 и СО2) или смеси Н2 и СО2 от двуокиси углерода [165]. Для проведения данного процесса применяют различные поглотители: воду, моноэтаноламин, растворы карбонатов, метанол и другие, причем абсорбцию ведут под повышенным давлением или при давлении, близком к атмосферному.
Водная абсорбция СО2. Водная абсорбция СО2 из азото-водородной смеси является наиболее старым ме¬тодом, который до сих пор применяют на ряде заводов. Поскольку СО2 мало растворяется в воде, процесс ведут под давлением 1,7-3 МПа, причем обычно применяют башни с неподвижной насадкой (большей частью из колец Рашига). Малая эффективность таких башен обусловливает их большой объем. Насадка в этих башнях забивается содержащимися в воде взвесями. Кроме того, из-за длительного времени контакта фаз происходит заметное поглощение водорода, что ведет к потере этого компонента.
Для установления возможности использования АПН вместо башен с неподвижной насадкой были проведены исследования АПН диаметром 150 мм при давлении 1,7 МПа с производственным газом [87]. В качестве насадки применяли пенопластовые четырнадцатигранники с условным диаметром 30 мм и массой 13 г. Долю свободного сечения решетки изменяли от 0,58 до 0,84, высоту статического слоя насадки - от 100 до 300 мм, ско¬рость газа - от 0,2 до 0,64 м/с (при рабочих условиях), плотность орошения - от 285 до 572 м/ч, число слоев - от 1 до 6.
С увеличением плотности орошения наблюдалось заметное повышение коэффициента извлечения СО2. Более сложное влияние оказывает скорость газа: при скорости газа ниже 0,3 м/с коэффициент извлечения повышался с увеличением скорости, а при более высоком скорости газа ее увеличение приводило к снижению коэффициента извлечения; при этом обнаруживается перс ходная область. Так, при трех слоях, плотности орошения 572 м/ч, высоте слоя 100 мм и доле свободного сечения решетки 0,84 с увеличением скорости газа 0,2 до 0,28 м/с количество поглощаемого СО2 возрасти от с 2,22 до 2,4 м3 при нормальных условиях на 1 м3 воды. В переходной области (при скорости газа 0,28-0,4 м/с) эта величина составляет 2,4-2,22, а при дальнейшем повышении скорости газа от 0,4 до 0,64 м/с количество поглощенного СО2 снижается до 1,5 м3 на 1 м3 воды. Отсюда сделан вывод, что при скоростях газа вы ше 0,3 м/с время контакта недостаточно для полного поглощения СО2 водой.
Увеличение высоты статического слоя с 100 до 300 мм привело к повышению количества поглощаемого СО2 лишь на 11% (при скорости газа 0,2 м/с, плотности орошения 572 м/ч, доле свободного сечения решетки 0,84 и трех слоях), тогда как сопротивление при этом повысилось с 19500 до 22500 Па. Поэтому не рекомендуется применять большую высоту статического слоя.
Влияние доли свободного сечения решетки незначительно. Так, при скорости газа 0,2 м/с, плотности орошения 572 м/ч, высоте слоя 100 мм и трех слоях увеличение доли свободного сечения с 0,58 до 0,84 привело к уменьшению степени извлечения с 0,785 до 0,75. Эти данные противоречат данным других работ, проведенных при атмосферном давлении со сравнительно низкими плотностями орошения; по-видимому, это объясняется именно условиями опыта. В соответствии со сказанным рекомендуется при абсорбции СО2 водой принимать максимальные значения доли свободного сечения, так как в этом случае сопротивление аппарата минимальное, я нагрузки по газу и жидкости максимальные.
Было найдено, что основная часть СО2 поглощается на нижних тарелках. При скорости газа 0,2 м/с, плотности орошения 572 м/ч, высоте слоя 100 мм, доле свободного сечения решетки 0,84 и содержании СО2 в поступающем газе 14,6% (об.) в аппарате с шестью слоямм коэффициент извлечения (поле подробно писать на почту). Потери водорода в отходящей водой составляли 3,5-8,5% (против 10% в насадочных абсорберах). Это объясняется тем, что с увеличением скорости газа в 3,3 раза и уменьшением .высоты аппарата с 16 до 3 м время контакта фаз уменьшилось в 13,2 раза по сравнению со временем в сравниваемом насадочном абсорбере.

Абсорбция СО2 раствором моноэтаноламина.

В неко-;торых работах исследовали абсорбцию СО2 водным раствором моноэтаноламина (МЭА) под атмосферным давлением. В работе исследования провощили в односекционном абсорбере диаметром 250 мм с высотой рабочей зоны 1800 мм. В качестве насадки использовали полипропиленовые и полиэтиленовые кольца размером 15x15x2, 25X25X3, и 40x40x3 мм при высоте статического слоя 225-900 мм. Скорость газа изменяли от 1 до 5 м/с, плотность орошения от 20 до ^110 м/ч, доля свободного сечения решетки была 0,3 и 0,4. Концентрацция СО2 в поступающем газе 19,4-20% (об.), концентрация МЭА в растворе 18,1-18,9%. В этих условиях -сопротивление переносу вещества сосредоточено почти полностью в жидкой фазе, так что найденные из опыта значения коэффициентов массопередачи принимали равными коэффициентам массоотдачи в жидкой фазе.
Наибольший коэффициент извлечения, достигнутый при максимальных расходах газа и жидкости, диаметре колец 40 мм и статической высоте 450 мм, составил 0,32. Коэффициент извлечения возрастает с уменьшением размеров насадки и увеличением нагрузок по газу и жидкости, а также высоты статического слоя. (подробнее пишите на почту).
В другой работе приведены результаты исследований трехсекционной колонны диаметром 300 мм (расстояние между тарелками 800 м). Насадкой служили кольца из полимерных материалов и алюминиевые кольца диаметром 30 мм (плотность соответственно 349 323 кг/м3), сплошные и дырчатые шары диаметром 37 мм (плотность соответственно 96 и 86 кг/м3). Скорость газа изменяли от 1 до 5 м/с, плотность орошения - от 70 до 150 м/ч. Высота статического слоя составляла 100 и 200 мм, свободное сечение решеток 0Г1 Средняя концентрация в поступающем газе 20,6% (об.) средняя концентрация МЭА в растворе 16,2%. Темпера тура газа 55-60 °С (результаты работы пишите на почту)

Абсорбция СО2 раствором гидроокиси натрия.

В работе приведены данные (Канада) об абсорбции СО2 водным раствором NаОН концентрацией 0,6 м в колонне сечением 0,3X0,3 м при 65 °С. Насадка состояла из полых полиэтиленовых шаров диаметром 38 мм. При концентрации СО2 в поступающем газе 12% (об.), рН поступающей щелочи 11,7 высоте статического слоя насадки 0,79 м, скорости газ, 3,5 м/с и плотности орошения 20-38 м/ч (результаты работы пишите на почту).

   

Применение АПН для улавливания двуокиси серы SO2

Использование АПН перспективно для извлечения двуокиси серы с целью санитарной очистки различных отходящих промышленных газов, в первую очередь дымовых газов тепловых электростанций, работающих на сернистом топливе. В этом случае предпосылками для применения АПН являются большие расходы газов, а также присутствие в газах золы или других твердых частиц, что приводит к забиванию большинства аппаратов других типов.

Абсорбция SО2 суспензией известняка.

Приведены результаты поглощения SО2 суспензией СаСО3 из дымовых газов электростанции, работающей на сернистом угле. Исследование проводили в аппарате диаметром 140 мм с одним слоем насадки из резиновых шаров диаметром 12 мм плотностью 1170 кг/м3. Тарелка - решетчатая, доля свободного сечения 0,6, высота статического слоя 120 мм. Скорость газа 1,5 - 5 м/с, плотность орошения 20 - 175 м,/ч. Концентрация SО2 в поступающем газе 0,12 - 0,21% (об.), концентрация СаСО3 в суспензии 100 кг/м3, рН суспензии на входе 5,4 - 6,8. Подробности по коэффициенту массопередачи пишите на почту.
Недостаток абсорбции SО2 суспензией СаСО3 заключается в низком использовании известняка, причем неиспользованный известняк переходит в шлам. Увеличение использования известняка за счет уменьшения рН суспензии ведет к ухудшению степени очистки, по-скольку повышается давление SО2 над раствором с вы соким содержанием бисульфита кальция. Для повышения степени очистки при низких рН предложено добавлять растворимые соли двухвалентного марганца, например сульфата марганца, которые являются катализатором в процессе окисления бисульфита кальция в гипс [159]. Испытания показали, что при рН>5,8 присутствие катализатора не влияет на К, что обусловлено низкой активностью катализатора в этих условиях При рН<5,8 в присутствии катализатора величина К, уменьшается не столь значительно, как в его отсутствие; при этом возрастает степень использования известняка, достигая 95% при рН = 4,5, а степень окисления сульфита кальция в сульфат составляет 98 - 99%.
Проведенные исследования позволили разработан трехступенчатую схему очистки газов от SО2 (рис. IV-8) с применением на каждой ступени однотарельчтых АПН. Процесс проводят с добавкой в раствор МnSO4 и выводом гипса. В первой ступени по ходу газа значение рН суспензии поддерживают в пределах 4 - 4,5, в последней 6 - 6,2. Абсорбция SО2 суспензией гидроокиси магния. Этот процесс получил распространение в сульфит-целлюлозном производстве. Его применяют для регенерации магнийсульфитного щелока.

Схема поглощения SО2 известняком:

Рис. IV-8 Схема поглощения SО2 известняком:
1 - 3 - абсорберы с псевдоожиженной насадкой; 4 - 6 - сборники; 7 – отстойник; 8 - насосы.
Одним из способов переработки является сжигание щелока для регенерации серы и основания (в виде МgО), а также получения пара. Из топочных газов, содержащих до 1,5% (об.) -, двуокись серы извлекают водной суспензией Мg(ОН)2 с получением сульфит-бисульфитных растворов (сырых варочных растворов), содержащих Мg(НSО3)2. В процессе абсорбции образуется также малорастворимый МgSО3 (растворимость 0,6- 1% при температурах 35-55 °С), выпадающий в осадок. Таким образом, в твердой фазе находятся Мg(ОН)2 и МgSО3, в жидкой - Мg(НSО3)2.
Испытан АПН диаметром 0,61 м и высотой 6,1 м. Абсорбер работал без рециркуляции и имел производительность 150 т пульпы в сутки. Концентрация - на входе составляла 17,5% (об.). Абсорбер состоял из четырех секций высотой по 1,22 м; в каждую был помещен слой полых полиэтиленовых шаров диаметром 38 мм. Высота статического слоя 0,38 м. Скорость газа достигала 6,1 м/с, плотность орошения - до 147 м,/ч.
В работе [86] описаны результаты изучения абсорбции раствором, содержащим гидроокись, сульфит и бисульфит магния, в колонне диаметром 250 мм и раствором аммиака в опытно-промышленном абсорбере диаметром 500 мм. В колонне диаметром 250 мм проверяли также абсорбцию одним из способов переработки является сжигание щелока для ре- раствором NаОН и водой. Колонна диаметром 500 мм работала на газе с концентрацией на входе в аппарат 6-15%; шары вини пластовые диаметром 36 мм и плотностью 448 кг/м' доля живого сечения решетки 0,5; высоту статическом! слоя насадки изменяли от 120 до 700 мм, скорость г,ч за - от 2,8 до 5,5 м/с, плотность орошения от 35 ;н> 180 м/ч/
Опыты показали, что при рН>6 процесс абсорбции SО2 раствором NаОН, раствором Мg(ОН)2, МgSО3 и Мg(НSО3)2, а также раствором аммиака, описывается единым уравнением, приведенным в табл. 111-1. При меньшем рН надо учитывать сопротивление в жидкой фазе, определенное из опытов по поглощению SО2 водой.
При поглощении SО2 водой для коэффициента маcсопередачи получено уравнение
Результаты исследований позволили рассчитать АПН для переработки 100000 м3/ч (при нормальных условиях) топочных газов, содержащих 1,5% SО2. Основные данные рассчитанного аппарата следующие (писать на почту). Проведены также исследования в абсорбере с дырчатыми провальными тарелками, для которого был приняты те же скорость газа и плотность орошения; живое сечение тарелки было принято 0,4, расстояние между тарелками 950 мм. Поскольку число единиц переноси на тарелку снижается до 0,77, число тарелок для достижения того же коэффициента извлечения (0,98) увеличили до 6. Сопротивление тарелки составило 285 Па результаты уравнения работы АПН и абсорбера с провальными тарелками показали, что в абсорбере расходится в 1,5 раза меньше электроэнергии, по высота рабочей зоны в нем в 1,5 больше. Учитывая, что АПН является самоочищающимся устройством, автор рассматриваемой работы отдает предпочтение АПН.


Абсорбция SО2 раствором гидроокиси натрия.

В работе описаны результаты поглощения в АПН двуокиси серы из газа, содержащего 14-15% (об.) SО2, раствором NaОН при скорости газа ~4,8 м/с и высоте статического слоя 400 мм. Шары - полиэтиленовые диаметром 38 мм. Температура газа на входе 85 - 88 СС, па выходе 40 - 48 °С. В результате абсорбции образовывался бисульфит натрия, причем рН вытекающей жидкости составлял 3,4 - 4,2, а ее температура была равна 40 - 46 °С. При повышении плотности орошения с 75 до 122 м/ч коэффициент извлечения возрастал (подробнее пишите на почту). В другой работе исследовали абсорбцию SО2 раствора из NаОН и Nа2SО3 в колонне диаметром 200 мм с двумя слоями насадки из полипропиленовых шаров диаметром 20 мм, плотностью 266 кг/м3 при высоте статического слоя 270 мм. Скорость газа изменяли от 1,7 до 2,8 м/с, плотность орошения - от 39,5 до 93,5 м/ч. Концентрация SО2 в поступающем газе составляла 0,4% (об.), концентрация активного компонента в жидкости 1 - 2,5 кг-экв/м3, температура 25 СС.
а = 1 - С/В0
где С - общая концентрация SО2 в растворе, кмоль/м3; Во - начальная концентрация активного компонента поглотителя, кг-экв/м3
В этой работе определяли коэффициент массопередачи, отнесенный к единице поверхности контакта, причем последнюю рассчитывали по данным работы, рассмотренным в разделе 111.2. Протекание процесса абсорбции определялось величиной а=1 соответствует чистый NаОН, значению a=0,5 отвечает Nа2SO3, а значению а = 0 соответствует NаНSО3, в зависимости от значения а наблюдали четыре различные области:
I - величина а изменяется от 1 до 0,65 (рН>11) В этой области коэффициент массопередачи не зависит от Во и а и все сопротивление сосредоточено в газовой фазе. Коэффициент извлечения составляет 0,96-0,98;
II - величина а изменяется от 0,65 до 0,35 (рН от 11 до 6,7). В этой области наблюдается сильная зависимость коэффициента массопередачи и коэффициент извлечения от а. При уменьшении рН коэффициент из влечения падает, достигая минимума при а = 0,45 (рН~7) и при дальнейшем уменьшении рН возрастает до 0,94-0,96;
III - величина а изменяется от 0,35 до 0,15 (рН от 6,7 до 6). Коэффициенты массопередачи и извлечения сохраняют примерно постоянное значение, не зависящее от а, но несколько более низкое, чем в области 1;
IV - величина а изменяется от 0,15 до 0 (рН<[6) В этой области наблюдается быстрое снижение коэффициентов массопередачи и извлечения с уменьшением а
Для I и III областей, где значение коэффициент массопередачи не зависит от а, получено уравнение причем для области I (поглощение раствором NаОН) Ф=1, а для области III (поглощение раствором Nа2SО3) Ф = 0,886.

Абсорбция SО2 растворами соды и сульфита натрия

Абсорбцию SО2 раствором соды проводят с целью получения сульфита или бисульфита натрия. При получении бисульфита можно также исходить из готового раствор, сульфита.
Сообщается о разработке АПН для получения сульфитных щелоков фирмой (Монреаль, Канада) и о работе трехтарельчатого абсорбера диаметром 0,35 м и высотой 4,8 м и, предприятии этой фирмы в Трентоне (провинция Онтарио, Канада). Скорость газа 2,5-5 м/с, плотность орошения 56 м/ч, гидравлическое сопротивление 2500 П.ч Колонна с насадкой из колец Рашига для этих же условий имела диаметр 1,2 м и высоту 9 м.
Описано применение АПН для абсорбции SО2 в процессах получения бисульфита и пиросульфита натрия. Исследования проводили в колонне диаметром 200 мм с тремя слоями насадки из пенополиэтиленовых шаров диаметром 25 мм плотностью 375 кг/м3. Решетки имели долю свободного сечения 0,3 (диаметр отверстий 11,5 мм). Скорость газа при получении бисульфита натрия изменяли от 2,4 до 2,9 м/с, а при получении пиросульфита натрия от 2,6 до 3 м/с (подробнее пишите на почту)
При получении бисульфита SО2 поглощали раствором сульфита натрия. В этом случае опыты проводили при одном, двух и трех слоях насадки. При одном и двух слоях высоту статического слоя насадки изменяли от 100 до 350 мм, а при трех слоях она составляла ~200 мм. (размеры колонн и коэффициент массопередачи пишите на почту)
При получении пиросульфита насыщенный раствор бисульфита натрия смешивали с водой; абсорбцию SО2 проводили сульфит-бисульфитной пульпой по реакции Исследование проводили в колонне с тремя слоями насадки при высоте статического слоя 200 мм. С увеличением скорости газа с 2,6 до 3 м/с (подробнее пишите на почту)
В работе [164] описана полупромышленная установке! для абсорбции SО2 из отходящих газов производства бисульфита натрия. Содержание SО2 в поступающем газе составляло 0,1 - 1,2% (об.). Абсорбцию вели циркули¬рующим содово-сульфитным раствором, содержащим от 7 до 22,5% Na2СО3 и от 15 до 0% Nа2SО3, в односекционном АПН диаметром 420 мм. Доля свободного сече¬ния решетки составляла 0,4. Насадка состояла из полых полиэтиленовых шаров диаметром 38 мм массой 4,1 - 4,2 г каждый. Высота статического слоя 400 мм;' скорость газа изменяли от 3 до 4,2 м/с, плотность орошения - от 2 до 20 м/ч. (подробнее о результатах опыта пишите на почту)

Абсорбция SО2 растворами сульфита-бисульфита аммония. Описано применение японской фирмой «Исикавадзима Харима Дзюкогё Кабусики Кайся» двух последовательно установленных АПН диаметром 2,14 м для улавливания SО2 из выхлопных газов сернокислотного завода, производящего серную кислоту контактным способом. Производительность по газу 100000 м3/ч. Температура газа 60°С; концентрация в поступающем газе SО2 составляет 0,3-0,45%; скорость газа 7,7 м/с. Для орошения применяют растворы сульфит-бисульфита аммония, причем в первом по ходу газа однотарельчатом абсорбере рН раствора поддерживается равным 5, а во втором двухсекционном абсорбере - равным 5,5-6. Степень извлечения SО2 составляет около 95%. Мате¬риал абсорбера - сталь, покрытая винипластом.

   

Применение АПН для теплообмена

АПН довольно широко применяют в процессах теплообмена между газом (воздухом) и жидкостью (главным образом, водой) при непосредственном контакте.
Сообщается об использовании АПН диаметром 1,07 м в качестве вторичного конденсатора для охлаждения парогазовой смеси, выделяющейся из котла для варки целлюлозы, на бумажной фабрике в Корнуолле (провинция Онтарио, Канада). Аппарат имеет один слой насадки высотой статического слоя 380 мм из полипропиленовых шаров (38 мм). Конденсатор работает при переменном режиме; массовая скорость парогазовой смеси изменяется от 90 до 18400 кг/(м2/ч), при этом температура газа на входе составляет 66-100°С, на. выходе 27,8-35°С. Плотность орошения колеблется в пределах 117-182 м/ч. Температура поступающей воды 26,7-27,8 °С, уходящей 27,2- 81,1°С. При изменении массовой скорости парогазовой смеси в указанных пределах коэффициент теплопередачи, отнесенной к единице площади опорной решетки, для передачи «физического» тепла изменяется от 0,34 до 51 кВт/(м2-К), для суммарной передачи тепла - от 5 до 1300 кВт/(м2-К). Столь значительные колебания коэффициента теплопередачи можно, по-видимому, объяснить тем, что при малых массовых скоростях насадка остается в неподвижном состоянии и псевдоожижается лишь при больших массовых скоростях. Вероятно, наиболее характерным режимом следует считать массовую скорость 18400 кг/(м2-ч), когда коэффициенты теплопе¬редачи достигают максимальных значений из приведенных выше.
Приводятся примеры применения АПН для охлаждения жидкостей и газов японской фирмой «Исика-вадзима Харима Дзюкогё Кабусики Кайся». На цинковом заводе АПН используется для охлаждения электроохлаждения применяют воздух с температурой мокрого термометра 23 °С. АПН имеет внутренний диаметр 2,14 м, плотность орошения 165 м/ч, число ступеней - одну, коэффициент теплопередачи 80-116 кВт/(м2-К).
На рис. IV-9 показана схема промывки и охлаждения газа с применением АПН, используемая при производстве серной кислоты контактным способом [151]. После очистки в циклоне 1 и увлажнения в полой башне 2 газ поступает в конденсационную башню 3, в которой охлаждается и очищается от пыли, затем газодувкой 5 направляется на дальнейшую переработку. Башня 3 орошается циркулирующей кислотой, которая после выхода из этой башни направляется в отдувочную башню 4 для отдувки SО2 и далее в башню 6 для охлаждения кислоты, затем возвращается на орошение башни 3.
Воздух для охлаждения кислоты от отдувки SО2 подается вентилятором 7 Отработанный воздух из башни выбрасывается в атмосферу, а SО2 из башни 4 вместе € воздухом подается в основной поток газа перед газодувкой. Башни 3, 4 и 6 являются АПН. Приводятся некоторые данные о работе башни 3: расход газа 44000 м3/ч, температура газа на входе 100 °С, на выходе 60 °С, температура мокрого термометра 72 °С, температура охлаждающей кислоты 40 °С. Башня - двухступенчатая внутренним диаметром 1,7 м; футерована свинцом и кислотоупорным кирпичом; насадка из полипро пилена, скорость газа 5,4 м/с, степень улавливания пыли превышает 90%.

   

Cтраница 3 из 7

Яндекс.Метрика Rambler's Top100 www.megastock.com Здесь находится аттестат нашего WM идентификатора 000000000000
Проверить аттестат