Процессы и аппараты защиты окружающей среды. Расчет абсорбера

  

    

  Принимаем к.п.д. h=0.5 и коэффициент запаса мощности β=1.5.

  Примем  к установке для абсорбера центробежный насос Х160/29/2 (приложение 21). 

  Расчет  емкости 

  Емкость для подачи абсорбента рассчитываем следующим образом:

  Объем емкости:

tj

  Q – расход жидкости, Q – 149,688м³/ч

  t - запас емкости, t - 11ч

  j - коэффициент накопления, j - 0,7 

  Длину, ширину и высоту емкости принимаем  равными и находим из формулы  объема цилиндра 

При условии, что  D=H, из уравнения найдем Н 
 

 

 

Техническая характеристика. 

1. Аппарат предназначен для разделения смеси воздуха  и тетрахлорметана 6,2%
2. Емкость номинальная, ^-
3. Производительность,7,616 кг/с -
4. Давление в колонне, МПа - 0.22
5. Температура среды,°С – 20
6. Среда в аппарате – токсичная
7. Тип колонны - тарельчатая, тип тарелок – колпачковые
8. Число тарелок - 20

 

Технические требования 

1. При изготовлении, испытании и поставке аппарата должны выполняться требования
1. «Оборудование производственное. Общие требования безопасности»
2. «Сосуды и аппараты стальные сварные. Технические требования»
2. Материал тарелок и частей колонны, соприкасающихся с разделяемыми жидкостями или парами, - сталь Х18Н10Т, остальные элементы колонны выполнены из стали ВСт3сп.
3. Аппарат испытывают на прочность и плотность гидравлически:
1. В горизонтальном положении – под давлением 0.22 МПа
2. В вертикальном положении наливом.
4. Сварные соединения должны соответствовать требованиям «Сварка в химическом машиностроении». Сварку ВСт3сп произвести электродом марки АНО – 5- 4, 5 -2.
5. Сварные швы в объеме 100% контролировать реагентом, просвечивая.
6. Прокладки – из паронита ПОН – 1.
7. Действительное расположение штуцеров, люков, цапф, штырей см. на схеме.
8. Неуказанный вылет штуцеров - 120 мм.

Таблица штуцеров

Обозначение	Наименование	Кол-во	Проход. Усл.,D1,мм	Давление усл., р.у, МПа
И	Выход пара	1	400	0.1
К	Вход флегмы	1	150	0.1
Л	Вход парожидкостной смеси	1	200	0.1
М	Выход жидкости из куба	1	150	0.1
П	Выход кубового остатка	1	70	0.1
Н	Вход исходной смеси	1	60	0.1
Р 1-3	Термометр сопротивления	3	25	2.5
С	Для термометра	1	20	2.5
Т	Для манометра	1	25	1.6
У 1-2	Для указателя уровня	2	20	0.25

 

 

 

 

5.Технологические схемы. 

Технологическая схема №1

Стадия 1

Загрязненная газовая  смесь поступает на стадию абсорбции с температурой 60°С, а температура процесса абсорбции 25°С. Следовательно необходимо предусмотреть охлаждающий аппарат. Будем использовать холодильник(2), где охлаждающей смесью будет вода из с температурой 10°С.

Стадия 2

С помощью вентилятора  В- Ц14-46-5К-02 (3) газовая смесь с требуемой температурой подается в колпачковый абсорбер(4). Абсорбционная очистка основана на способности  жидкостей растворять газы, при абсорбции происходит переход  вещества из газовой фазы в жидкую. Пропуская смесь воздуха и тетрахлорметана через слой дибутилового эфира триэтиленгликоля, мы тем самым уменьшаем концентрацию вредного вещества в газовой смеси. Но газовая смесь с полученной концентрацией не может быть выброшена в атмосферу, т.к. она превышает ПДК.

Объемная концентрация тетрахлорметана в газовой смеси после абсорбера: 
 

ПДК=0,7

Загрязненный дибутиловый эфир триэтиленгликоля после процесса абсорбции отводится в десорбционную колонну(7),в которой происходит регенерация абсорбента и выделенный тетрахлорметан собирается в емкость(8).

Стадия 3.

Продолжим процесс  очистки газовой смеси. Подаем газ в один из адсорберов с силикагелем(6)попеременного действия с совмещением стадий в одном корпусе, где при закрытом вентиле В₂ газовая смесь пойдет в первый адсорбер(А₁).Очищенный газ выбрасывается в атмосферу. По истечению некоторого времени вентиль В₂ закрывается и газ начинает поступать во вторую адсорбционную колонну (А₁). А чтобы произвести регенерацию адсорбента открывается вентиль В₇ и в колонну начинает поступать водяной пар, который после колонны конденсируется в емкости (10)

 

 

Технологическая схема №2

Стадия 1

Загрязненная газовая  смесь поступает на стадию абсорбции  с температурой 60°С, а температура процесса абсорбции 25°С. Следовательно необходимо предусмотреть охлаждающий аппарат. Будем использовать противоточный теплообменник «Труба в трубе»(2), где охлаждающей смесью будет вода с температурой 10°С.

Стадия 2

С помощью вентилятора  В- Ц14-46-5К-02 (3) газовая смесь с требуемой температурой подается в колпачковый абсорбер(4). Абсорбционная очистка основана на способности  жидкостей растворять газы, при абсорбции происходит переход  вещества из газовой фазы в жидкую. Пропуская смесь воздуха и тетрахлорметана через слой дибутилового эфира триэтиленгликоля, мы тем самым уменьшаем концентрацию вредного вещества в газовой смеси. Но газовая смесь с полученной концентрацией не может быть выброшена в атмосферу, т.к. она превышает ПДК.

Объемная концентрация тетрахлорметана в газовой смеси после абсорбера: 
 

ПДК=0,7

Загрязненный дибутиловый эфир триэтиленгликоля после процесса абсорбции отводится в десорбционную колонну(7),в которой происходит регенерация абсорбента и выделенный тетрахлорметан собирается в емкость(8).

Стадия 3.

Продолжим процесс  очистки газовой смеси. Подаем газ во фракционный конденсатор, который представляет собой теплообменный аппарат. охлаждаем  газовую смесь до температуры  -15⁰С. Охлаждение производим соляным раствором. Конденсат поступает в отстойный сепаратор, откуда очищенный газ выбрасывается в атмосферу, а сконденсированный тетрахлорметан поступает в емкость12

 

 

6. Оценка воздействия аппарата на окружающую среду.

Описание.

   Четыреххлористый  углерод (химическое название: тетрахлорметан) - это прозрачная легко испаряющаяся  практически негорючая жидкость  со сладковатым напоминающим  хлороформ запахом. Плохо растворяется  в воде (0,5 г/л)/

Температура замерзания -23 ^оС, температура кипения 76,7 ^оС. В окружающей среде четыреххлористый углерод в основном находится в виде газа, запах которого большинство людей начинает ощущать уже при концентрации в воздухе на уровне 10 мг/л.

   Четыреххлористый  углерод - продукт искусственного  происхождения и в природе  естественным путем не образуется. В недавнем прошлом четыреххлористый углерод производился во всем мире в больших количествах в основном для последующего использования при изготовлении хлорфторуглеродных хладагентов (CFC), используемых в холодильных установках и в качестве пропеллента в аэрозольных баллончиках (Пропелленты - это инертные химически вещества, с помощью которых в аэрозольных баллонах создается избыточное давление, обеспечивающее вытеснение из упаковки активного состава и его распыление в атмосфере).

   С  тех пор, как в 70-х годах  было обнаружено негативное влияние  многих хладагентов и пропеллентов на озоновый слой Земли, использование четыреххлористого углерода в этих областях неуклонно снижается.

   По  данным Агентства по учету  токсических веществ и болезней  США  в 60-х - 80-х годах ХХ  века четыреххлористый углерод  активно применялся в США в  качестве чистящего вещества  в химчистках и как пятновыводитель  в быту, использовался в огнетушителях  и как инсектицид (средство для  борьбы с насекомым - вредителями  злаков). Четыреххлористый углерод  также нашел применение в качестве  растворителя при производстве  масел, технических жиров, лаков,  смол, мыла, при изготовлении кабелей  и полупроводников, а также  в качестве каталитической среды  при производстве полимеров (в  частности, при синтезе нейлона-7) и в процессах хлорирования  органических веществ. 

   Однако  применение четыреххлористого углерода  в этих целях в США было  ограничено или даже полностью  запрещено (в качестве, например, пестицида) после 1986 года.

Источники.

   Источником  четыреххлористого углерода является  исключительно деятельность человека. В силу высокой летучести, четыреххлористый  углерод попадает в атмосферу  непосредственно при производстве, а также при его использовании  в других промышленных процессах.  В воздухе тетрахлорметан находится преимущественно в виде газа и способен сохраняться многие годы и даже десятилетия прежде, чем распадется на другие химические вещества (так в тропосфере - нижнем, основном слое атмосферы до высоты 8-10 км в полярных, 10-12 км в умеренных и 16-18 км в тропических широтах - он способен сохраняться до 30-50 лет). Распад четыреххлористого углерода происходит уже в стратосфере (слой атмосферы, лежащий над тропосферой до 50-55 км) за счет фотолиза (т.е. химического превращения под действием поглощенного ультрафиолетового излучения солнца). Процесс этот довольно медленный и, не смотря на повсеместное сокращение производства тетрахлорметана, все еще наблюдается рост его содержания в атмосфере, что вызывает нарушение озонового слоя Земли (каждый образующийся при распаде четыреххлористого углерода атом хлора приводит к гибели 104 молекул озона) и возникновение так называемого "парникового эффекта", способствующего общему потеплению климата на планете.

   На  почву четыреххлористый углерод  может попасть при утечках  или сбросах с химических производств.  В основном тетрахлорметан испаряется  и не задерживается в почве,  но часть его может попасть  в грунтовые воды. В поверхностные  воды четыреххлористый углерод  также попадает в результате  сбросов или утечек с промышленных  производств, использующих его  в

своем технологическом цикле.  
 
 

 

Влияние на качество воды.

В поверхностных  водах наблюдается, как правило, крайне малое содержание четыреххлористого  углерода. В силу своей высокой  летучести, тетрахлорметан в течение  нескольких дней, максимум недель, испаряется в атмосферу. Хотя, если он попадает в грунтовые воды, то способен сохраняться  там очень долгое время - период его  химического полураспада в воде при 25 ^оС составляет 7000 лет.

   Среднемировое  "фоновое" содержание четыреххлористого  углерода в питьевой воде находится  на уровне 0,5 мкг/л. Превышение этого содержания наблюдается только вблизи промышленных объектов, на которых продолжают использовать тетрахлорметан, а также в местах захоронения химических отходов. В этом случае концентрация четыреххлористого углерода в воде может достигать десятков и даже тысяч мкг/л.