Системы защиты среды обитания

      Алюмогели используют для осушки газов и  поглощения полярных органических веществ  из газовых смесей.

      Цеолиты- алюмосиликаты, содержащие оксиды щелочных желочноземельных металлов. Они подразделяются на природные и синтетические. Из природных цеолитов практически  используются клиноптилолит, морденит, шабазит и эрионит. Синтетические цеолиты выпускают в виде гранул шарообразной и цилиндрической формы.

Для очистки  газов от вредных веществ используют адсорберы периодического и непрерывного действия.

      Адсорберы периодического действия могут быть с неподвижным слоем и с  кипящим слоем адсорбента. Первые представляют собой цилиндрические вертикальные или горизонтальные емкости, заполненные слоем адсорбента. В таких аппаратах проводятся адсорбцию проводят по стадиям:

-адсорбция;

-десорбция;

-сушка  адсорбента;

-охлаждение  адсорбента.

      Новые конструкции адсорберов периодического действия позволяют более эффективно провести процесс.

      Регенерация адсорбентов проводят техническим  методом или десорбцией насыщенным, а так же перегретым водяным паром  или инертным газом. При термической  регенерации теряется 5-10% адсорбента и происходит деструкция адсорбируемого вещества. Процесс проводят при температуре 700-800 в печах различной конструкции: барботажных, многоходовых и  с кипящим слоем. 

Цель  задания: определить размеры, энергозатраты и время защитного действия адсорбера для улавливания паров этилового спирта, удаляемых местным отсосом от установки обезвреживания при условии непрерывной работы в течении 8-ми часов.

1. По изотерме адсорбции и заданной величины , определяется статистическая емкость сорбента равную  г/кг, 2,5 . В качестве сорбента используется активируемый уголь.
2. Определяется весовое количество очищаемого газа, кг/с:

                         ,

Где производительность местного отсоса;

плотность паровоздушной смеси, ;

3600-перевод  в секунды;

3. Переводится весовая статистическая емкость сорбента в объемную , :

                      ,

Где статистическая емкость сорбента, г/кг

насыпная плотность, ;

1000- перевод  в килограммы.

4. Определяется  масса сорбента, кг:

,

Где К - коэффициент запаса;

начальная концентрация спирта, ;

перевод в килограммы;

G-весовое количество очищаемого газа, кг/с;

продолжительность процесса сорбции, с;

5. Определяются  геометрические размеры адсорбера. Для цилиндрического аппарата:

диаметр адсорбера, м

                     ,

Где W-скорость потока газа в адсорбере, м/с; 

длина (высота) слоя адсорбента, м:

                     ,

Где масса сорбента, кг;

6. Находится пористость сорбента:

 

                          ,

Где кажущаяся плотность, г/кг;

П=(800-500)/800=0,375 г/кг. 

7. Рассчитается  эквивалентный диаметр зерна  сорбента, м:

             ,

Где П -пористость сорбента;

d- диаметр гранул поглотителя, м

i- длина гранул, м

8. Коэффициент трения находится в зависимости  от характера движения по критерию Рейнольдса:

при < 50  =220/

при > 50 

                       ,

Где коэффициент трения;

N- вязкость паровоздушной смеси, ;

эквивалентный диаметр зерна  сорбента, м

        

9. Определяется  гидравлическое сопротивление, оказываемое слоем зернистого поглотителя при прохождении через него потока очищаемого газа, Па:

          ,

            ,

Где Ф- коэффициент формы, равный 0,9;

коэффициент трения;

длина (высота) слоя адсорбента, м.

      

10. Определяется  коэффициент молекулярной диффузии паров этилового спирта в воздухе  при заданных условиях т. е. 273 К, , Па.

        ,

Где Т- температура в адсорбере, К:

                                           Т=t+273.

 

11. Находится диффузионный критерий Прантля:

                                          ,

Где n- вязкость паровоздушной смеси;

Д- коэффициент молекулярной диффузии. 

 

12. Для заданного  режима течения газа (определяется значением Рейнольдса) вычисляем  величину коэффициента массопередачи  для единичной удельной поверхности, м/с:

При < 30    ,

При  > 30     .

Здесь эквивалентный диаметр зерна сорбента

           Д-коэффициент молярной диффузии.

        

13. Рассчитается  удельная поверхность адсорбента, :

,

Где d-диаметр гранул поглотителя, м;

       i-длина гранул, м.

        

14. Определяется  концентрация паров этилового спирта на выходе из аппарата, :

                   ,

эффективность очистки в долях, .

 

15. Находится продолжительность защитного действия адсорбера, с:

;

,

,

Где

       начальная концентрация спирта, ;

       длина (высота) слоя адсорбента, м;

      W-скорость потока газа в адсорбенте;

       коэффициент массопередачи для  единичной удельной поверхности;

      f-удельная поверхность адсорбента;

       концентрация паров этилового  спирта на выходе из аппарата, ;

       объемная емкость адсорбента;

       величина концентрации поглощаемого вещества на входе в адсорбер, .

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы: 

1. Аренс В.Ж., Саушин А.З., Гридин О.М. Очистка окружающей среды от углеводородных загрязнений. - М.: Интербук, 1999. - 180с.  

2. Гвоздев В.Д., Ксенофонтов Б.С. Очистка производственных  сточных вод и утилизация осадков. - М.: Химия, 1988. 

3. Демина Л.А.  Как отмыть "Черное золото": О ликвидации нефтяных загрязнений. / / Энергия. - 2000. - N10. - С. 51-54. 

4. Жуков А.И.  Методы очистки производственных  сточных вод. Справочное пособие. - М., Стройиздат, 1977. 

5. Комарова Л.Ф.  Технология очистки промышленных  и сточных вод: физико-химические, химические и биохимические методы очистки: Учебное пособие/Алтайский политехнический институт. - Барнаул, 1983. 

6. Кушелев В.П.  Охрана природы от загрязнений  промышленными выбросами. - М.: Химия, 1979. 

7. Орлов Д.С., Малинина М.С. и др. Химическое загрязнение и охрана почв. Словарь-справочник. М.: Агропромиздат, 1991. 

8. Очистка сточных вод: Метод. указания к курсовому и дипломному проектированию / Владим. Гос. Ун-т; Сост.: Н.В. Селиванова, Н.А. Андрианов. Владимир, 2002. 

9. Паль Л.Л. Справочник по очистке природных сточных вод. - М.: Высш. шк., 1994. 

10. Родионов и др. Техника защиты окружающей среды. - М., 1989.