Файл: 8 неделя науки СВАО - тезисы с содержанием.docx

Методы очистки атмосферы определяются природой загрязнителей. Множество современных технологических процессов связано с измельчением веществ. При этом часть материалов переходит в пыль, которая вредна для здоровья человекаи наносит значительный материальный ущерб.

Пыль, осевшая в городах, преимущественно содержит 20 % оксида железа, 15 % оксида кремния и 5 % сажи . Промышленная пыль включает также оксиды различных металлов и неметаллов, многие из которых токсичны. Это оксиды марганца, свинца, молибдена, ванадия, сурьмы, мышьяка, теллура. Пыль и аэрозоли не только затрудняют дыхание, но и приводят к климатическим изменениям, поскольку отражают солнечное излучение и затрудняют отвод тепла от Земли.

Принципы работы пылеулавливающих аппаратов основаны на использовании различных механизмов осаждения частиц: гратационном осаждении, осаждении под действием центробежной силы, диффузионном осаждении, электрическом (ионизационом) осаждении и некоторых других. Для газов, содержащих горючие и ядовятые примеси, лучше использовать аппараты мокрой очистки.

Основным направлением защиты атмосферы от загрязнений является создание малоотходных технологий с замкнутыми циклами производства и комплексным использованием сырья. Правда в настоящее время очистка газов от загрязнений является пока единственным эффективным методом обезвреживания атмосферы. Существуют 2 группы метода очистки: некаталитические (абсорбционные и адсорбционные) и каталитические. Рассмотрим методы химической очистки от наиболее распространенных загрязнителей.

Очистка газов от диоксида углерода:

1. Абсорбция водой. Способ прост и дешев, однако эффективность очистки мала, так как максимальная поглотительная способность воды — 8 кг СО₂ на 100 кг воды.

2. Поглощение растворами этаноламинов:

В качестве поглотителя обычно применяют моноэтаноламин, хотя триэтаноламин обладает большей реакционной способностью.

3. Холодный метанол является хорошим поглотителем СО₂ при 35 °с.

4. Очистка цеолитами типа СаА. Молекулы СО₂ очень малы: 3,1А, поэтому для извлечения СО₂ из природного газа и удаления продуктов жизнедеятельности в современных экологически изолированных системах (космические корабли, подводные лодки и т. д.) используются молекулярные сита.

Очистка газов от оксида углерода:

Дожигание на Pt/Pd-катализаторе.
Конверсия (адсорбционный метод).

Очистка газов от оксидов азота.

В химической промышленности очистка от оксидов азота л 80 % осуществляется за счет превращений катализатора:

1. Окислительные методы основаны на реакции окисления оксидов азота с последующим поглощением водой:

Окисление озоном в жидкой фазе.
Окисление кислородом при высокой температуре.

2. Восстановительные методы основаны на восстановлении оксидов азота до нейтральных продуктов в присутствии катализаторов или под действием высоких температур в присутствии восстановителей.

3. Сорбционные методы:

Адсорбция оксидов азота водяными растворами щелочей и СаСО₃.

Адсорбция оксидов азота твердыми сорбентами (бурые угли, торф, силикагели).

Очистка газов от диоксида серы SO₂:

1. Аммиачные методы очистки. Они основаны на взаимодействии SO₂ с водным раствором сульфита аммония.

Образовавшийся бисульфит легко разлагается кислотой.

2. Метод нейтрализации SO₂.

3. Каталитические методы. Основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные на поверхности катализаторов:

Пиролюзитный метод — окисление SO₂ кислородом в жидкой фазе в присутствии катализатора — пиролюзита (МnО₂); метод может использоваться для получения серной кислоты.

Озонокаталитический метод — разновидность пиролюзитного метода и отличается от него тем, что окисление Мn₂+ Мn₃+ осуществляют в озоновоздушной смеси.

Эффективность очистки зависит от большого количества факторов: парциальных давлений SO₂ и О₂ в очищаемой газовой смеси; температуры отходящих газов; наличия и свойств твердых и газообразных компонентов; объема очищаемых газов; наличия и доступности компонентов; требуемой степени очистки газа.

Иллюстрацией метода очистки газа по принципу безотходной технологии может служить процесс очистки выбросов от SO₂ путем окисления до SO₃ при температуре 50480 °С. Затем при 220—260 °С введение газообразного аммиака приводит к выпадению осадка в виде кристаллов сульфата , являющегося эффективным минеральным удобрением.

После очистки газ поступает в атмосферу и р свивается, при этом загрязнение воздушной среды в приземном слое не должно превышать ПДК. Главной геофизической обсерваторией России разработана «Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий». Программы расчетов на ЭВМ носят название «Эфир 5» и «Эфир 6».

При расчете могут устанавливаться:

1) См — реальная максимальная концентрация загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы для сравнения ее с ПДК;

2) Н — минимальная высота трубы для обеспечения ПДК в приземном слое атмосферы;

3) ПДВ — предельно допустимый выброс, обеспечивающий концентрацию вредных веществ в приземном слое атмосферы не выше ПДК;

4) Смт — соответствующая ПДВ вредных веществ на выходе из трубы.

В заключение отметим, что очистка выбросов представляет разновидность утилизации отходов, имеющую огромное значение для получения многих химических соединений, при постоянном истощении природных полезных ископаемых, и поэтому разработка новых и совершенствование существующих способов переработки выбросов никогда не потеряют актуальности.

Основные принципы расчета выпарной установки

Хачикян К.Ю., Ефремов Г.И.

МГОУ имени В.С. Черномырдина

При работе выпарной установки определяют массу выпаренной воды, расход пара на выпарную установку, что позволяет также вычислить количество тепла, передаваемого в каждом корпусе через поверхность нагрева.

Количество воды, выпариваемой в час,

W = С (1 — x₀/ x_к), (1)

где С — количество раствора, поступающего на упаривание в час, кг; x₀ и x_к — начальная и конечная концентрации паточных сиропов, соответственно.

Расчет выпарной станции сводится к определению поверхности нагрева каждого корпуса и определению их производительностей. Сравнительно небольшие размеры часто используемых в промышленности выпарных установок позволяют применять упрощенные методы их расчета. В расчетах делаются следующие допущения: 1) коэффициент испарения во всех корпусах принимается равны 1, т. е. каждый килограмм пара испаряет килограмм влаги; 2) при расчете не принимается во внимание тепловые потери и теплота концентрирования растворов.

Для расчета выпарной установки необходимо предварительно составить схему установки; затем провести продуктовый расчет выпарной установки, определить количество выпариваемой влаги в единицу времени; распределить количество влаги, выпариваемой по корпусам, рассчитать пробоотбор из первого и второго корпуса установки, рассчитать изменение концентраций по корпусам и теплоемкости; распределить перепад давлений между греющим паром и давлением в последнем корпусе. При этом желательно, чтобы температура кипения в первом корпусе была не выше 100° С. Необходимо составить тепловой баланс по каждому корпусу, произведя распределение полезной разности температур; затем определить поверхность нагрева корпусов. Площадь поверхности нагрева корпусов определяют по формуле

F = Q/К∙t , (2)

где F — площадь поверхности выпарного корпуса, Q — количество тепла, переданного от пара к раствору, кДж/с; t — средняя полезная разность температур теплоносителей, ^оС; К — коэффициент теплопередачи, Вт/(мк-К).

Пуск выпарной установки и прекращение ее работы.

Перед пуском выпарную установку подвергают проверке на герметичность всей аппаратуры и трубопроводов, пропуская воду температурой 60—70 ^оС. Чтобы убедиться в герметичности всей установки, создают вакуум, включая подогреватели и сборники соковых конденсатов. После того как вакуум достигнет максимума, вакуум-насос отключают от системы и наблюдают за разрежением. При хорошей герметичности разрежение не должно уменьшаться. Однако следует иметь в виду, что разрежение может снизиться из-за неисправности вентилей и задвижек.

При пуске выпарной установки в первую очередь заливают водой барометрический ящик, открывают вентили на оттяжках всех корпусов выпарки, подогревателей раствора и сборников конденсата. Затем включают сифоны или автоматы - водоотводчики, открывают сиропный вентиль на I корпусе и включают в работу насос, подающий раствор на выпарную установку через подогреватель. После заполнения поверхности нагрева I корпуса начинают заполнять II корпус и включают пар на I корпус. После заполнения II корпуса раствор передают в III и включают насосы, откачивающие конденсат. Нагреваясь, раствор закипает поочередно во всех корпусах. Когда в III корпусе будет достигнута концентрация раствора 54—55%, включают насос, откачивающий раствор из установки через подогреватель и при надобности включают подогрев барометрической воды.

При откачивании раствора необходимо поддерживать равномерность движения раствора и установленный уровень его во всех корпусах. При остановке выпарной установки прекращают подачу раствора в I корпус и туда вместо раствора направляют конденсат пара из II и III корпусов или промывные воды, или чистую воду. При этом выпарная установка продолжает работать до полного удаления раствора из последнего корпуса. После этого прекращают подачу пара на выпарную установку, отключают ее от конденсатора и спускают воду из выпарных корпусов. Для нормальной работы выпарной установки необходимо: поддерживать нормальный уровень раствора по корпусам, регулируя подачей раствора; поддерживать разрежение в последнем корпусе выпарной установки, что обеспечивается необходимым количеством и температурой воды, подаваемой на конденсатор; следить за равномерной подачей жидкого сиропа в 1 корпус, его концентрацией и отбором густого сиропа, отводом неконденсирующихся газов.

Смотрите также файлы

63-69.docx

56-62.docx

50-59.docx

5 Оптика фепо .pdf

40 вопросов по жматко.docx

Файл: 8 неделя науки СВАО - тезисы с содержанием.docx

Технологии очистки промышленных выбросов в атмосферу

Основные принципы расчета выпарной установки

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно