VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Абсорбцией называется перенос компонентов газовой смеси в объем соприкасающейся с ней конденсированной фазы. При абсорбции происходит избирательное поглощение одного или нескольких компонентов из газовой смеси жидкими поглотителями. Иногда растворяющийся газ вступает в химическую реакцию непосредственно с самим растворителем. Процесс, сопровождающийся химической реакцией между поглощаемым компонентом и абсорбентом, называют химической абсорбцией (хемосорбция). Химическую абсорбцию используют для извлечения кислых компонентов с низким парциальным давлением, низкой концентрации загрязняющих веществ для тонкой очистки газа [1].

Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха являются промышленные предприятия (СО, SO₂, H₂S и др.), котельные ТЭЦ (пыль, дым, SO2 и др.), железнодорожный, автомобильный транспорт, почва, особенно при несовершенстве уличных покрытий (пыль, микроорганизмы). Вредные примеси в атмосферном воздухе отрицательно влияют на здоровье населения [2]. Сера содержится в таких полезных ископаемых, как уголь, нефть, железные, медные и другие руды; одни из них используют как топливо, другие направляют с целью переработки на предприятия химической и металлургической промышленности. При переработке (в частности, при обжиге руд) сера переходит в химические соединения, например, в сернистый газ (оксид серы (IV)). Образовавшиеся соединения частично улавливаются очистными сооружениями, но основная масса выбрасывается в атмосферу [3].

Одним из аппаратов очистки газовых выбросов малой концентрации (не более 0,12 мг/м³) является насадочный абсорбер, благодаря его высокой поверхности контакта и относительно незначительного гидравлического сопротивления [4]. Добавление в абсорбент гидроксида натрия позволит уменьшить концентрацию абсорбата тем самым ускорить процесс абсорбции. Это особенно актуально для плохо растворимых веществ, таких как SO₂, H₂S и др.

Целью работы является оценка экономической эффективности работы химического абсорбера на основании критерия оптимальности учитывающего: гидравлическое сопротивление; металлозатраты на абсорбер в зависимости от его диаметра и высоты; затраты на насадку в зависимости от количества, типа и материала.

Критерий оптимальности:

S(i)= → min,

где S_энерг,i – затраты энергии на преодоление гидравлического сопротивление для i-ой насадки, руб;

S_мет,i – металл затраты на аппарат для i-ой насадки, руб;

S_нас,i– стоимость насадки для i-ой насадки, руб;

i – номер насадки.

Для уменьшения затрат при заданной степени очистки будем использовать математическую модель мгновенной реакции [4, 5], включающую в себя расчеты размеров высоты насадочного слоя, высоты и диаметра колонны, гидравлического сопротивления, степени очистки, расхода абсорбента,

Изменять будем насадку, выбирать будем из: кольца Рашига внавал, кольца Рашига с перегородками правильно уложенные, кольца Паля, седла “Инталлокс”.

Формула, используемая для расчета гидравлического сопротивления [5]:

где ΔPсух – гидравлическое сопротивление сухой насадки, Па

U – плотность орошения, м³/(м²·с);

k – опытный коэффициент (для беспорядочно засыпанных насадок k=0,06; для правильно уложенных насадок k=0,04).

Предложенный экономический критерий оптимальности поможет суммарно сократить производственные затраты на очистные сооружения, так как учитывает как текущие так и капитальные затраты.

Библиографический список :

1. Страус В. Промышленная очистка газов: Пер. с англ. - М.: Химия,1981. — 616 с.

2. Лакшин А.М. Общая гигиена с основами экологии человека: учебник А.М. Лакшин В.А. Катаева – М.: Медицина, 2004. – 464 с.

3. Родин А.В. Мониторинг органических загрязнений природной среды: практическое руководство А. В. Родин, Ю. С. Другов, 2009 г. – 896 с.

4. Рамм В. М. Абсорбция газов. Изд. 2-е, переработ. и доп. М., "Химия", 1976.– 656 с.

5. Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: Пособие по проектированию/ Г. С. Борисов, В. П. Брыков, Ю. И. Дытнерский и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского, 2-е изд., перераб. и дополн. - М.:Химия, 1991. — 496 с.

Код для цитирования: Скопировать