Какие направления развития Росийской науки Вы считаете наиболее перспективными

О значимости брызгоуноса в тепло-массообменных процессах и аппаратах очистки отходящих газов

 

О ЗНАЧИМОСТИ БРЫЗГОУНОСА В ТЕПЛО-МАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССАХ И АППАРАТАХ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

Для тепло-массообменных процессов в химической технологии широкое применение находят многоступенчатые колонные аппараты.

Одним из способов ускорения массообмена является увеличение скорости взаимодействия фаз, за счёт чего увеличивается турбулизация двухфазного потока, однако с увеличением скорости резко возрастает унос жидкой фазы, устранить который трудно.

В расчётах обычных массообменных аппаратов считают, что допустимый унос жидкости составляет 10% от количества подаваемого газа по массе. Однако расчёт показывает, что такой унос для аппаратов очистки отходящих газов от легкорастворимых веществ (пары кислот, газообразный аммиак) не только недопустим, но даже выходит за рамки здравого смысла. В работах /1,2/ дана оценка влияния уноса жидкой фазы на эффективность массообменных аппаратов.

Очевидно, что подход к аппаратам газоочистки мерками обычных массообменных аппаратов недопустим. Аппараты газоочистки, должны существенно отличатся от массообменных аппаратов. Специфичной особенностью процесса очистки отходящих газов от паров азотной кислоты является малое количество воды, подаваемой по материальному балансу для получения продукционной кислоты. По сравнению с массой обрабатываемого газа, жидкости в аппарат поступает примерно в сто раз меньше. Поэтому для получения необходимой площади поверхности контакта фаз обычно применяют многократную циркуляцию жидкости. Кратность циркуляции обычно находится в пределах 100÷200. Однако при циркуляции жидкости увеличивается брызгоунос.

Требования по брызгоуносу, предъявляемые к многоступенчатым аппаратам очистки отходящих газов от легкорастворимых веществ, являются крайне жесткими. Допустимый брызгоунос в абсорберах очистки отходящих газов в сотни раз меньше допустимого брызгоуноса жидкости в обычном массообменном аппарате. Поэтому известные массообменные аппараты не удовлетворяют требованиям газоочистки.

Рис. 1. Зависимость брызгоуноса тарелок различной конструкций от массовой скорости газа в сечении колонны.

1 – струйная тарелка; 2 – колпачковая; 3 – состоящая из S – образных элементов; 4 – желобчатая; 5 – перфорированная волнистая; 6 – со спиральным потоком жидкости; 7 – ситчатая с отбойным элементом; 8 – тарелка вихревой распылительной колонны.

 

На рис. 1. показан унос жидкой фазы для различных массообменных тарелок /3/.

Для аппаратов газоочистки унос жидкой фазы не допустим даже в виде тумана. Известно, что процесс абсорбции паров азотной кислоты сопровождается образованием в газовой фазе тумана азотной кислоты. В этой связи необходимо включать в стадию абсорбции газов, улов тумана волокнистыми фильтрами. При этом волокнистый фильтр не только улавливает туман кислоты, но и представляет собой дополнительную орошаемую насадку с высокоразвитой площадью поверхности контакта фаз.

Для решения проблемы очистки отходящих газов от легкорастворимых токсичных веществ необходимы новые подходы. Известно, что вихревые контактные устройства (ВКУ) используемые для колонных аппаратов, обладают минимальным уносом жидкой фазы. Для аппаратов газоочистки необходимы такие ступени контакта фаз, которые обеспечивали бы высокую пропускную способность по газу и минимальный унос жидкой фазы со ступени на ступень. Такая ступень должна состоять из двух тарелок: рабочей тарелки и сепарационной, расположенной над рабочей.

Применение сепарационных тарелок в традиционных массообменных колонных аппаратах позволит повысить эффективность их работы, а для аппаратов газоочистки значительно сократить предельно-допустимый газовый выброс.

Рис. 2. Схема рабочей ступени абсорбера

1-тарелка, 2-завихритель, 3-сферический патрубок, 4-отбойник, 5-цилиндри-ческий патрубок.

 

На ФГУП «Котовский завод пластмасс» внедрен и испытан многоступенчатый вихревой абсорбер для очистки отходящих газов содержащих пары и туман азотной кислоты. Рабочая ступень абсорбера (рис. 2.) состоит из двух тарелок: рабочая из ВКУ со сферическим патрубком, сепарационная из ВКУ с цилиндрическим патрубком. Абсорбер в верхней части имеет туманоловушку выполненную в виде рукавных фильтров, изготовленных из полипропиленового волокна.

1 2