G(yi-y2) = L(x2-Xl). (5.14)
Конечное содержание поглощаемого компонента у2 в газовом потоке должно быть согласовано с равновесной концентрацией его в жидкости, которую определяют по формуле:
1
х2« — у2, (5.15)
m
где х2* - равновесная концентрация компонента в жидкости, отвечающая его содержанию в газовой фазе у2; т - константа фазового равновесия (константа Генри).
Определение эффективности реальных аппаратов должно быть основано на кинетических закономерностях процессов массопередачи, что можно записать через скорость растворения газа в жидкости за время через поверхность контакта фаз F, м2:
Gk = dG/dr = KFA. (5 16)
Каждая из независимых переменных (К - коэффициент массопередачи и А - движущая сила процесса) зависит от многих параметров (технологических режимов, конструкций аппаратов) и может измеряться в различных единицах. Широко применяют выражение для коэффициента массопередачи Ks как отношение его к площади поверхности контакта фаз или к площади насадки, тарелки. Если при этом движущая сила выражена через А, кг/м3, то единица измерения Ks - м/с.
Коэффициент массопередачи относят также к объему аппарата, получая объемный коэффициент массопередачи Kv, с"1 или ч"1:
Kv = К х а, (5.17)
где а - удельная поверхность контакта фаз.
Так как интенсивность переноса массы в газовой фазе (частный коэффициент массоотдачи рг) и в жидкой (частный коэффициент массоотдачи рж) различна, то значение рг и рж определяют по разным зависимостям, и их соотношение для различных процессов также различно. Тогда выражение общего коэффициента массопередачи через частные имеет вид:
Кв=1/(1/рг+1/тр*). (5.18)
Соотношение между 1/рг и 1/трж позволяет определить долю сопротивления в газовой и жидкой фазе в зависимости от т, зависящей от абсорбента, степени его насыщения, температуры и др.
Значения рг и рж находят по экспериментальным зависимостям, рекомендуемым для определенных конструкций массообменных аппаратов.
В случае прямолинейной равновесной зависимости и постоянства рг и рж по высоте абсорбера количество переданной массы
G (У1-У2) = KSFA (5.19)
или
^ Kj£ e N (5 20)
A G
Последнее выражение называют числом единиц переноса. По аналогии с записью коэффициентов массопередачи можно записать
N = Nr + т6Ыж/Ц (5.21)
где Nr и Л/ж - число единиц переноса в газовой и жидкой фазах соответственно.
Число единиц переноса через объемные коэффициенты массопередачи
N = KvVan/G = KVSH/G, (5.22) где Van - объем аппарата; S - площадь поперечного сечения; Н - высота аппарата.
Тогда высота аппарата
Н = NG / KVS, (5.23)
причем G/(KVS) отвечает высоте аппарата, для которого число единиц переноса равно единице и называется высотой единицы переноса.
Число единиц переноса N можно определить графически. Площадь, ограниченная кривой на таком графике, соответствует общему числу единиц переноса, а угол ее наклона позволяет определить константы b и к, входящие в формулу 5.9 [10].
Существенным недостатком сорбционных методов очистки (абсорбционных и адсорбционных) выбросных газов является необходимость многократной регенерации поглощающих растворов или частичной замены твердого сорбента, что значительно усложняет технологическую схему, увеличивает капитальные вложения и затраты на эксплуатацию.
5.5. Комбинированные методы и аппаратура очистки газов
Комбинированные методы и аппаратура очистки газов являются весьма экономичными и наиболее высокоэффективными. Рассмотрим конструкции аппаратов и технологическую схему очистки на примере очистки запыленного воздуха и газов стекольного производства.
Для обеспыливания процессов сушки, измельчения, просеивания, смешивания и транспортирования сырьевых материалов разработан гидродинамический пылеуловитель ГДП-М (рис. 5.15) производительностью по очищаемому воздуху от 3000 до 40000 м3/ч. Принцип работы аппарата основан на барботаже запыленного воздуха (газа) через слой пены, образующейся на газораспределительной решетке. Решетка при этом погружена в пылесмачивающую жидкость. Запыленный газ поступает в подреше- точное пространство и, вытеснив на решетку часть воды, образует на ней слой высокотурбулентной пены. Пройдя через отверстия, газ очищается от пыли в момент контакта с пылесмачивающей жидкостью. Очищенный газовый поток поступает в центробежный каплеотделитель, а затем выбрасывается в атмосферу. Пылеуловитель имеет следующие характе
ристики :
Производительность, м3/ч 3000-40000
Аппарат ГДП-М максимальной эффективностью обладает на второй ступени очистки (после циклонов) газов от мелкодисперсной пыли.
Рис. 5.15. Гидродинамический пылеуловитель ГДП-М: 1 - входной патрубок; 2 - газораспределительная решетка; 3 - корпус, 4 - каплеотделитель; 5 - выходной патрубок; 6 - регулятор подачи воды; 7 - разгрузочное устройство.
Рис. 5.16. Схема очистки технологических выбросов: 1 - железнодорожный вагон; 2 - приемный бункер; 3 - щековая дробилка; 4 - элеватор; 5 - сушильный барабан; 6 - дробинка; 7 - сито-бураг, 8 - ленточный конвейер; 9 - отстойник; 10 - бункер сырья; 11 - весы; 12 - смеситель шихты; 13 - бункер шихты; 14 - кюбель; 15 - циклон ЦН-15; 16 - пылеуловитель ГДП-М.
На рис. 5.16 показан один из вариантов принципиальной схемы комплексной очистки технологических выбросов составных цехов (дозиро- вочно-смесительных отделений). Уловленная циклоном пыль возвращается в расходный бункер соответствующего сырьевого материала. Шлам, образующийся при работе мокрого пылеуловителя, отстаивается и высушивается, после чего может использоваться как добавка к шихте после соответствующей корректировки ее состава. Осветленная вода из отстойника возвращается для повторного использования в пылеуловитель.
Показатели, характеризующие эффективность схемы очистки (содержание пыли в очищаемых газах снижается до нормируемых пределов), приведены в т а б л . 5.6.
Таблица 5.6
Эффективность комбинированной схемы очистки
Материал
|
Технологический процесс
|
Количество очищаемого воздуха, м3/ч
|
Запыленность г/м3
|
Степень очистки, %
|
на входе
|
после циклонов ЦН-15
|
на выходе
|
циклоном ЦН-15
|
пылеуловителем
гдп-м
|
Песок
|
Сушка
|
7000
|
30
|
6,5
|
0,036
|
78,3
|
99,38
|
Просеивание
|
2900
|
21,4
|
5,1
|
0,016
|
76,1
|
99,68
|
Дробление и сушка
|
11200
|
18,3
|
5,8
|
0,042
|
68,3
|
99,2
|
Доломит
|
Просеивание
|
3600
|
21,9
|
4,8
|
0,018
|
78
|
99,6
|
Мел
|
Сушка
|
29530
|
14,9
|
3,9
|
0,066
|
73,8
|
98,3
|
Карбонат натрия
|
Пневмотранс- портирование
|
1900
|
5,6
|
2.5
|
0,023
|
55,4
|
99,08
|
Содосуль-
фатная
смесь
|
Сушка
|
4000
|
21,8
|
6,1
|
0,023
|
71,9
|
99,62
|
Просеивание
|
2800
|
22,8
|
4,3
|
0,014
|
81
|
99,67
|
Сырьевые компоненты
|
Транспортирование и смешивание
|
2500
|
30
|
3,6
|
0,012
|
88
|
99,66
|
|
