Воздух рабочей зоны (стр. 5 из 6)
полученной для стандартной плотности пыли рг = 1000 кг/м3 и вязкости газов mr=18*10-6Пас.
Эта зависимость может быть использована для выбора способов очистки и принципиальной конструкции скрубберов.
Для очистки или обезвреживания газообразных отходов или технологических газов с целью извлечения из них сопутствующих (полезных) газообразных компонентов широко используют метод абсорбции. Абсорбция основана на непосредственном взаимодействии газов с жидкостями. Различают физическую абсорбцию, основанную на растворении газа в жидкости, и хемосорбцию, в основе которой лежит химическая реакция между газом и жидким поглотителем.
Абсорбционной очистке подвергают газообразные отходы, содержащие один или несколько извлекаемых компонентов. В зависимости от используемого абсорбента (табл. 4) и его селективности можно выделить либо один компонент, либо последовательно несколько. В результате абсорбции получают очищенный газ и насыщенный раствор, который должен быть легко регенерируемым с целью извлечения из него полезных газов и возвращения его на стадию абсорбции [2].
Таблица 4. Абсорбенты, применяемые для очистки отходящих газов
| Поглощаемые компоненты | Абсорбенты |
Оксиды азота N2Оз, NO5 | Вода,, водные растворы и суспензии: NaOH, Na2C03, NaHCO3, КОН, К2СОз, КНСОз, Са(ОН)2, СаСОз, Мg(ОН)2, МgСОз, Ва(ОН)2, ВаСОз, NН4HСОз |
| Оксид азота NO | Растворы FeCl2, FeSO4, Na2S203, NaHCO3,Na2S0з, NaHS03 |
| Диоксид серы SO2 | Вода, водные растворы: Na2SO3 (18-25%-ные), NH40H (5-15%-ные), Са(ОН)2 Na2C03 (15-20%-ные), NaOH (15-25%-ные), КОН, (NH4)2SO3 (20-25%-ные), ZnS03, К2СОз: суспензии СаО, МgО, СаСО3, ZnO, золы; ксилидин - вода в соотношении 1:1, диметиланилинС6Нз(СНз)2NН2 |
| Сероводород H2S | Водный растворNa2СОз+Nа3АsО4 (Nа2НАsОз); водный раствор Аs2О3 (8-10 г/л)+NНз (1,2-1,5 г/л)+(NН4)3АsОз (3,5-6 г/л); моноэтаноламин (10-15%-ный раствор); растворы К3РО4(40-50%-ный раствор); растворы К3Р04 (40-50%-ные), NH4OH, К2СОз, CaCN2, натриевая соль антрахинондисульфокислоты |
| Оксид углерода СО | Жидкий азот; медно-аммиачные растворы [Сu(NНз)]nх хСОСН |
| Диоксид углерода С02 | Водные растворы Na2C03, К2СОз, NaOH, КОН, Ca(OH)2, NH4OH, этаноламины RNH2, R2NH4 |
| Хлор Cl2 | Растворы NaOH, КОН, Са(ОН)2, Na2C03, К2СОз, МgСОз, СаСОз, Na2S203; тетрахлоридметан CCI4 |
| Хлористый водород НСl | Вода, растворы NaOH, КОН, Ca(OH)2, Na2C03, К2СОз |
| Соединения фтора HF, SiF4 | Na2C03, NaOH, Са(ОН)2 |
Требования, которым должна удовлетворять абсорбционная аппаратура, вытекают из физического представления явлений массопереноса в системах газ - жидкость. Так как процесс массопереноса протекает на поверхности раздела фаз, то в конструкциях аппаратов необходимо ее максимально развивать.
Для поверхностных абсорберов характерным является конструктивно образованная поверхность, по которой в пленочном режиме стекает абсорбент (жидкость). Наиболее распространенной конструкцией таких противоточных абсорберов являются хорошо известные насадочные. В качестве насадки применяют кольца Рашига, кольца Палля, седла Берля и другую насадку. Насадочные аппараты сложны, так как необходимо создать опорную решетку, оросители, обеспечить эффективное улавливание капель абсорбента.
В распиливающих абсорберах межфазная поверхность образуется мелкими каплями путем дробления, распыления жидкости. В объеме аппарата с помощью форсунок создаются капли, контактирующие с газовым потоком.
В механических абсорберах жидкость распыляется в результате подвода извне механической энергии, например, вращения валков или специальных распылителей. Эти конструкции достаточно сложны.
В поверхностных и распыливающих абсорберах сплошной фазой является газ, а распределенной - жидкость. В барботажных абсорберах в сплошном потоке жидкости распределяется газ, что достигается на так называемых тарелках. Режим, в котором работают такие абсорберы, называют барботажным.
При создании промышленных систем очистки газов абсорбционными методами необходимо различать схемы с одно- и многократным использованием абсорбента. В последней схеме абсорбция сочетается с десорбционными процессами. Однократное использование абсорбента характерно для процессов с низкой стоимостью поглотителя или когда после поглощения образуется готовый (целевой) продукт. Так как в очищаемом газе содержится незначительное количество улавливаемого компонента, то осуществляется циркуляция абсорбента, но без его регенерации.
Расчет процессов абсорбции основывается на материальном балансе, из которого определяют расходные параметры по абсорбенту и размеры аппаратов. Объем очищаемого газа Gi известен, известна также и начальная концентрация поглощаемого компонента в газовом потоке yi и в абсорбенте, подаваемом на очистку, x1. Необходимо знать конечную концентрацию x2 абсорбента, то есть степень насыщения потока абсорбента L поглощаемым компонентом. Тогда количество поглощаемого компонента Gk определяют по формуле:
где у2 - концентрация компонента в отходящем газовом потоке. Общее уравнение материального баланса имеет вид:
Конечное содержание поглощаемого компонента у2 в газовом потоке должно быть согласовано с равновесной концентрацией его в жидкости, которую определяют по формуле: 
где Хг* - 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:
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 дельта, кг/м3, то единица измерения Ks - м/с.Коэффициент массопередачи относят также к объему аппарата, получая объемный коэффициент массопередачи Кv, с-1 или ч-1:
где а - удельная поверхность контакта фаз.
Так как интенсивность переноса массы в газовой фазе (частный коэффициент массоотдачи вг) и в жидкой (частный коэффициент массоотдачи рж) различна, то значение bг и bж определяют по разным зависимостям, и их соотношение для различных процессов также различно. Тогда выражение общего коэффициента массопередачи через частные имеет вид:
Соотношение между 1/bг и 1/mbж позволяет определить долю сопротивления в газовой и жидкой фазе в зависимости от т, зависящей от абсорбента, степени его насыщения, температуры и др.
Значения bг и bж находят по экспериментальным зависимостям, рекомендуемым для определенных конструкций массообменных аппаратов.
В случае прямолинейной равновесной зависимости и постоянства рг и pж по высоте абсорбера количество переданной массы
или 
Последнее выражение называют числом единиц переноса. По аналогии с записью коэффициентов массопередачи можно записать 
где Nг и Nж - число единиц переноса в газовой и жидкой фазах соответственно.Число единиц переноса через объемные коэффициенты массопередачи:
гдеVan - объем аппарата; S - площадь поперечного сечения; Н - высота аппарата.Тогда высота аппарата
причем G/(Kv) 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.
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.