«Проект установки очистки выбросов в атмосферу от вискозного производства»

Водяной пар из адсорбера идет в дымовую трубу.Сушку угля ведут воздухом, нагретым в калорифере до 120 °С, который подается в адсорбер под давлением 1,5 МПа. Температура угля в конце стадии так же составляет 120 °С.Охлаждение угля ведут атмосферным воздухом температурой t=25 °C, подаваемый вентилятором I. Температура угля в конце стадии охлаждения равна 25-30 °C.6 Расчет основного оборудованияСогласно заданию, эффективность очистки составляют 90 %, тогда СкCS2 = 2.8*(1-0,9) = 0,28 г/м3СкCО2 = 5*(1-0,9) = 0,5 г/м3Ск НS2 = 0.8*(1-0,9) = 0,008 г/м3Для перевода исходных данных к необходимым единицам измерения, производим некоторые расчёты.Концентрация газов в выбросах в мольных долях: = ;;Плотность сухой газовой смеси при нормальных условиях:ρ0см = 1,250* 0,77 + 1,429* 0,18 + 1,963* 0,02 + 1,52*0,0059 + 1,26*0,093 + 1,25*0,45 = 1,94 кг/н.м3 с.г.Плотность влажной газовой смеси вычисляется по формуле:= кг/н.м3Влагосодержание газов при t = 35°C составит =32 ∙ 10-3 кг/н.м3с.г.Плотность газовой смеси при рабочих условиях: = = (1,89* 101325  273) / (101325 )) = 1,68 кг/м3В качестве адсорбента выбираем активный уголь АР-В, изготовленный в соответствии с ГОСТ 8703-74. Внешне адсорбент представляет собой цилиндрические гранулы серого цвета, насыпная плотность – 600 г/дм3, равновесная активность по толуолу составляет 110 г/дм3.Допустимую фиктивную скорость газа рассчитаем по формулегде - насыпная плотность сорбента, кг/м3 - эквивалентный радиус частиц сорбента, м - ускорение свободного падения, м/с - плотность газа, кг/м3, при 35°С = 1,2 кг/м3Рабочую скорость газа принимаем на 25 % ниже допустимой, тогда Диаметр аппаратагде - объем очищаемого газа, м3/сПринимаем вертикальный адсорбер типа ВТР.Высоту слоя активного угля принимаем 0,7 м (при допустимых 0,5 – 1,2 м), тогда общая высота цилиндрической части будет равна 1,7 м.Площадь адсорбера в планеКоличество поглощенных загрязняющих веществ из газовой смеси при эффективности очистки = 90 % составитМ1 – количество сероуглерода, выбрасываемого в результате работы, г/сТогда количество сероуглерода в выходящем газе составит Для сероводорода:Молярный объем бензола:м3/кмоль.Молярный объем сероуглерода:м3/кмоль.Коэффициент аффинности:.Ординаты и абсциссы точек изотермы толуола вычисляются по формулам: где a1* и a2* - концентрации адсорбированных бензола и сероуглерода, кг/кг;V1 и V2 – молярные объемы бензола и сероуглерода в жидком состоянии, м3;p1 и p2 – парциальное давление паров бензола и сероуглерода, мм рт. ст;pS-1 и pS-2 – давление насыщенных паров бензола и сероуглерода при 35°С, мм рт. ст.;T1 и Т2 - абсолютная температура бензола и сероуглерода при адсорбции;β - коэффициент аффинности. На изотерме бензола берем ряд точек и пересчитываем на имеющиеся компоненты.Первая точка: a1 = 0,25 кг/кг; p1 = 8 мм рт. ст. Вычислим координаты соответствующей точки на изотерме сероуглерода: Для остальных точек и других веществ расчет ведем аналогично, по результатам строим изотермы, рисунок 5.Рисунок 5 – Изотермы адсорбцииПредварительно необходимо рассчитать парциальное давление, соответствующее по формуле:По диаграмме абсциссе p0= 1,4032 мм рт. ст. соответствует ордината a0* = 0,03кг/кг.Количество активного угля на одну загрузку составляет:Диаметр адсорбера вычисляется из равенства:откудаТак как на изотерме точка, соответствующая исходной концентрации паровоздушной смеси находится в первой (прямолинейной) области, то продолжительность процесса вычисляется по формуле:где =600 кг/м3- насыпная плотность слоя адсорбента;а*= 0,03 кг/кг - поглотительная способность угля;скорость газового потока;H = 0,7 – высота слоя угля; b – функция, определяемая для значение b = 1,67;Sуд =1000 м2 /м3- удельная поверхность угля;βу – коэффициент массоотдачи:где ;- гидравлический диаметр слоя угля, определяемый по формуле:;П=0,44 - пористость;Находим кинематический коэффициент вязкости воздухадля температуры 30 ºС:м2/с.Тогда:Коэффициент диффузии при 0 ºС для системы сероуглерод– воздух:м2/чДля температуры 35 ºС коэффициент диффузии вычисляется по формуле:м2/с.Определяем число Нуссельта:После подстановки получим объемный коэффициент массопередачи:сек -1.Определяем продолжительность процесса:τ = 118,72 = 14090,7сек = 3,9ч - расчетное время работы адсорбента.Время защитного действия τ* =4 ч.7 Выбор и расчет вспомогательного оборудования7.1 Расчет конденсатораДля выбора конденсатора необходимо определить длину теплообменных труб.кДж - теплота, которую необходимо сконденсировать.Масса воды:кгОбъем воды:м3Расход воды:м3/чПлощадь теплообмена:,где tср - средняя температура,К=500 Вт/м3·К - коэффициент теплопередачи для труб. С°м2Рассчитываем длину теплообменных труб:,где d - диаметр трубы,n - число ходов по трубам.мИз стандартных выбираем L=6 м.7.2 Расчет холодильникаХолодильная установка должна охлаждать очищаемые газы с +72° С до 35° С, таким образом Где – начальная и конечная температура газов, °С - начальная и конечная температура охлаждающей жидкости, °СТепловая нагрузка аппарата с учетом потерь теплав окружающую среду составитГде х – коэффициент, учитывающий теплопотери в окружающую среду, 0,97 - теплопроводность воздуха = 4180 Вт/°СРасход охлаждающей водыСкорость движения газового потокаГде – площадь сечения газового потока, м2 - плотность газового потока, кг/м3Скорость движения потока жидкостиПоверхность теплообменаГде - общий коэффициент теплоотдачи принимаем равным 0,5 - кинематическая вязкость газа, м2/с8 Условия эксплуатации и контроль работы установкиТехническое обслуживание фильтра производится с целью поддержания его в постоянной готовности.Техническое обслуживание и ремонт фильтра должны проводиться при наличии внешнего освещения. Эксплуатация и ремонт оборудования должны производится в соответствии с указаниями, изложенными в руководстве эксплуатации.Присоединение и отсоединение фильтра должно производится после закрытия входного вентиля и сброса давления в системе пробоотборадо атмосферного.При монтаже и эксплуатации фильтров необходимо соблюдать правила техники безопасности, установленные для работ с электроприборами и приборами, находящимися под давлением газа.Запрещается устранять не герметичность газовой схемы, не отключив фильтр от газовой магистрали.Условия эксплуатации:а) температура окружающего воздуха от минус 20 до 40°С;б) относительная влажность до 80 % при температуре 25 °С;в) атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт. ст.)г) рабочее давление – не более 9,2 МПа;Когда адсорбционная установка, в частности корпус, исчерпал свой ресурс и должен быть демонтирован, приразборке необходимо учитывать следующие моменты:1. Стальные части трубопровода и змеевика теплообменника:Сталь может быть выгодно переработана с учетом действующих нормативныхдокументов.2. Если адсорбент не содержит загрязняющих веществ (как, например, углеводород),он может быть вывезен как обычных промышленный мусор, для чего необходимо провести предварительную регенерацию. Оставшиеся части осушителя утилизируются с соблюдением местногозаконодательства. ЗаключениеПри выполнении работы-проведена характеристика технологии вискозного производства, определить источники образования сероуглерода в технологическом процессе. На основании проведенного литературного анализа существующих методов очистки промышленных газов и разработать технологию очистки газовых выбросов от сероуглерода и сероводорода, которая основана на адсорбционном методе и включает в себя также конденсатор технические баки и холодильник. Также рассмотрены вопросы вопросы эксплуатации и безопасности основного технологического оборудования. Список использованной литературыАлиев Г.М.-А. Техника пылеулавливания и очистки промышленных газов: Справ.изд.М., 1986.Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей.- М.:1972.-720 с.Еремкин А.И., Квашнин И.М., Юнкеров Ю.И. Нормирование выбросов загрязняющих веществ в атмосферу: Учеб.пособие.- М.: АСВ, 2000. - 176 c.Инженерная защита окружающей среды: Учеб. пособие / Под ред. О.Г. Воробьева. - СПб.: «Лань», 2002. - 288 c.Квашнин И.М. Промышленные выбросы в атмосферу. Инженерные расчеты и инвентаризация / И. М. Квашнин. - М.: АВОК-ПРЕСС, 2005. - 392 c.Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. 2-е изд., перераб. и доп. – М., Химия,1984.Кинле Х., Бадер Э. Активные угли и их промышленное применение/Пер. с нем. - Л.:Химия, 1984.-216 с.Основные процессы и аппараты химической технологии:Пособие по проектированию / Г.С. Борисов, В.П. Брыков, Ю.И. Дытнерский и др. Под ред. Ю.И. Дытнерский, 2-е изд., перераб. и доп. М.:Химия, 1991. - 496 с.Серпионова Е. Н. Промышленная адсорбция газов и паров. Изд. 2-е, перераб. и доп. Учеб.пособие. - М.:Высшая школа, 1969.Реймерс Н.Ф. Охрана природы и окружающей человека среды. Словарь-справочник. М., 1992.Романков П.Г., Фролов В.Ф., Флисюк О.М. Методы расчета процессов и аппаратов химической технологии (примеры и задачи): Учеб.пособие для вузов.-2-е изд., испр. - СПб.:ХИМИЗДАТ, 2009.-544 с.Химия и технология сероуглерода/Пеликс А.А., Аранович Б.С., Петров Е.А., Котомкина Р.В. - Л.:Химия, 1986.-224 с.