Газды тазалау процесін қарқындату

Газды тазалау процесiн қарқындату тазартудың алдында газдың дайындығынан және газ тазарту аппаратында ғана мүмкiн. § 5.6-да бiрiншi жолы толық қаралған болатын.Екiншi жолына тоқталайық.

Ол режимдiк және конструктивтi - технологиялық қарқындату болып бөлінеді.

Режимдiк қарқындатудың мәні тазартылатын газдың қасиеттеріне және нәтижесіндегі өнiмге сүйене отырып,газ тазалау аппаратының жұмысын кернеулiгі мүмкiн болатын режимге дейiн жеткiзу.

Мысалы, вентури тұрбасында режимдi қарқындату газдың жылдамдығын қылтада арттырумен немесе суғаратын сұйықтың меншікті өтімін арттыруымен жүзеге асырылады. Екеуі де энергия шығынының көбеюіне әкелiп соғады.
Құйынды процестiң режимiн жай ғана құйында газдың жылдамдығын арттырып қарқындатуға болады. Бірақ бұл жағдайда энергия шығыны газ жылдамдығының квадратына пропорционал өседі, ал тазарту дәрежесі – мейлінше баяу болады (ол ықтималдықтың интегралы арқылы газдың жылдамдығымен күрделi тәуелдiлiкте). Және де құйынның әр типіне шекті жылдамдық тән, одан асып кететін болса энергия шығыны тез өседi, ал тазарту дәрежесi жоғарыламай, тіпті кей жағдайларда бөлшектердiң екiншi алып кетуiнің кесірінен кемиді.

Аэрозольді мата арқылы сүзгілеу режимін мейлінше кауырт жасау үшін, сүзгілеу жылдамдығын арттыру керек (бiрақ белгіленген шектерге дейiн, одан асып кетсе бөлшектердің матадан «шығып кетуі» басталады). Бұл ретте сүзгiнiң гидравликалық кедергiсi өседi және матаның қызмет ету мерзiмi азаяды.

Қарқындатудың мұндай бағытының келешегi жоқ деп есептелінедi, себебі көп жағдайда аппараттың жеке элементтерiн қарқынды тозуынан аппараттың қызмет ету мерзiмі қысқарады.

Қарқындатудың конструктивтi - технологиялық тәсiлiнде газ тазалау аппаратының құрылымына онда болатын үдерістерді қарқындатуға бағытталған жетiлдiрулер жүргізіледi: мысалы, электрсүзгіштердегi тегіс діңгек сым электродтың орнына ине тәріздес немесе ара тәрізді түрлерін қолданады. Тегіс электродтарда діңгек бiрдей көрінбейтіні, ал электродтың көзге көрінбейтін кішкене шоқыларында жоғарғы қарқындылыққа ие болатындығы байқалған.
Бұл сүзгiш нүктелерi бар дiңгек жасағыш электродты ойлап табуды ойға салды.

Тазартудың сулы әдiстерiнде құрылғылар тазартылатын газдың сұйықпен байланысу сипатына, ерекшелігіне қарай жетілдіріледі. Сонымен, жылжымалы қондырмасы бар газ жуғыш қондырма ретiнде 5, 2-5, 4 бет жағының ауданының көлемге қатынасына тең дұрыс көпжақтар қолданылады. Бұл жерде қондырғының массасы центрге жұмылдырылған. Бұл фазалардың түйісу бетінің 35-40% ұлғаюына әкеледі, сол уақытта динамикалық биіктік, гидравлиқалық кедергі кемуі керек. Немесе кейде қозғалмалы қондырғыға ферромагнитті элементтерді қоса отырып, одан кейін айнымалы электромагнитті өрісті салу керек.Бұл қозғалмалы қондырғысы бар газжуғыштың тиімді және орнықты жұмысының ауқымын үлкейтуге мүмкіндік бередi.

Газ тазарту құрылғыларының жеке түрлерiнің негiзгi бағытты мен қарқындату тәсiлдерiн қарап шығайық.Газдарды сүзудiң қарқындатуы. Сүзу техникасының дамуы негізі келесі жолдармен жүзеге асырылады:

—гидравликалық кедергiні азайтуға, газ бойынша аппараттардың өнiмдiлiгін жоғарылатуға және сүзгi элементтердiң қызмет ету мерзiмiн үлкейтуге мүмкіндік беретін, киізден жасалған сүзгi материалдардың жаңа түрлерiн әзiрлеу;

— шыны маталарды әбден жетiлдiру;

—киiздің ерекше қасиеттері бар маталардың әр түрлi түрлерiн әзiрлеу және пайдаланудың ерекше және оңтайлы шарттарын ескеру;

— киiзден жасалған сүзгi материалдар үшiн регенерацияның тәсiлдерiн ойлап табу, олар үлкен жылдамдықта жұмыс жасап, шаң ұстаудың тиiмдiлiгiн сақтау керек;

— мата сүзгілерді бір мезгілде жеңнің бетіне сіңіретін ұнтақтарды жағып, газ тәрізді ластағыштарды алып тастау үшiн пайдалану;

Тазартудың басқа тәсілдері басым келетін облыстарға да сүзгі аппараттары еніп жатыр. Бірнеше жылдан кейін температурасы 500°С дейін және одан асатын, агрессивтi құрамдас бөлiктері бар түтiн газдарды шаңсыздандыру сүзгiсі пайда болады деп айтуға болады.

Сулы газды тазартуды қарқындату. Скрубберде газды тазартуды қарқындату келесi тәсiлдермен мүмкін болады. Сұйықтықты суғаратын бөлшектердiң және тамшыларды алдын ала электр зарядтау әдісі. Бұл әдiс өлшемдері 2-3 мкм кем бөлшектерді сулы аппараттар қабылдап алғанда айтарлықтай тиiмдiлiкке қол жеткізеді. Сулы шаң ұстауда электрлендiру әдiсi бөлшектерді және сұйықтықты суғаратын тамшыларды әр аттас зарядтағанда ең жақсы нәтижелер береді.

Осы жағдайда (бөлшектер мен тамшылардың салыстырмалы жылдамдықтарының аз шамаларында) электр күштерінің есебінен бөлшектердiң шөгу механизмі инерциалды механизмді асып түседі (КЕ шөгу параметрі St инерциалды шөгу параметрінен асып түседi). Эжекторлік скрубберде электрлендiрудi алдын ала қолдану 0,1-0,8 мкм өлшемдi бөлшектердiң қабылдануын 96-98%ке дейiн артуына мүмкіндік берді.

Конденсацияның әсерiн пайдалану. Сулы шаңтұтқыштардың тиiмдiлiгінің жоғарылауы алдын ала су буларына қаныққан газдарды салқындату кезінде байқалатын конденсация әсері есебінен болады. § 4.1 сипатталған диффузиофореза құбылысы осы жағдайда орын алады.

Конденсациялық режимде жұмыс істейтін сулы шаңтұтқышқа газды жіберуге дайындық көп жағдайда алдын ала шаң болған газ ағынын булап салқындатумен жүзеге асырылады. Су температураның тiзiмiмен мүмкiн болатын беру керек Конденсациялық режимде жұмыс iстейтiн шаңтұтқышты суландыруға суды мүмкін болатын аз температурамен беру керек.

Сулы шаңтұтқышта шаң ұстаудың тиiмдiлiгi конденсацияның әсерi есебiнен екi тәсiлмен есептелу мүмкiн:

1) (5.7-шi формула) Энергетикалық әдiсті қолдана отырып. Осы жағдайда тұрақты шама В және % экспериментальдi мәліметтерге сүйене отырып анықталынған болуы керек.Энергетикалық шығындар мына формула бойынша анықталады:

К_ч=К_ч` + Δ i, (7.1)

 

мұнда К_ч - механикалық шығу тегінің энергетикалық шығындары, (5.6) формула бойымен анықталатын; А/- су буының аппаратқа шығу және кіру кезіндегі энтальпияларының айырымы, кДж /1000 м³ газ;

2) формула бойынша

η = 1 - (1 – η')(1 - η_к) (7.2)

мұндағы η' - сулы шаңтұтқыштың конденсация әсерінің есептеуiнсiз тиiмдiлiгі
(инерциялық механизм есебiнен); η_к - шаң тұтқыштың конденсацияның әсерi есебiнен тиiмдiлiгі, келесі формуламен анықталынады:

Δ х- скруббердегі конденсация нәтижесіндегі газдың ылғал мөлшерінің өзгерiсi,кДж/кг құрғақ газ.

Беттік-белсенді заттарды қолдану. Беттік-белсенді заттарды қолдану ірі бөлшектерді ұстап қалуға тиімді. Сондықтан төмен қысымдағы сулы шаңтұтқыштарда дымқылдатқышты қолдану мүмкiн, себебi жоғары қысымды скрубберлерде тиімділік онсыз да болады.

 

7.1-шi сурет. Скрубберде тазартылған газды қыздыру схемасы:
1 - тазартылған газ; 2-ыстық тазаланбаған газ; 3 - жылу алмастырғыш; 4-сулы шаңтұтқыш; 5 - атмосфералық ауа

 

Газдарды атмосфераға шығармақ бұрын қыздыру. Сулы газ тазартудан кейін газдар ылғалмен қаныққан және көп жағдайда құрамында шаң-тозаңның қалдықтары, тіпті газ қоспалары кездеседі.

Су буының конденсациясы нәтижесінде шаңсорғыштың қалақтарында қалдықтар жиналып қалады. Олар шаңсорғыштың газ жүретін қабырғалары мен тұрбаларының құртылуына әкелетін коррозияға; көмірқышқылды жаңбырға себепші болатын түтін тұрбаларының шығу жерінде түтіннің жиналып қалуына себепкер. Конденсацияның алдын алу үшін газды алдымен 15-30˚С қыздыру. Тазаланбаған газдың жылуын қолдану қыздырудың ең қолайлы схемаларына жатады.

Сонымен қатар, газдарды қыздыру зиянды заттарды ыдыратуға, ол өз кезегінде жер бетінде сол зиянды заттардың концентрациясын азайтуға әкеледі.

Газдарды электрлік тазалауды қарқындату. Электрсүзгішде газды тазалауды қарқындату мынадай тәсілдермен жүзеге асырылады:

Электрсүзгішдің белсенді ұзындығының үлкен шамасын таңдау, аппараттың белсенді аймағында газ ағынының жылдамдығын азайту жәнеразрядтау күйінің қысқаруы. Аппараттың белсенді ұзындығын қосымша электр өрісін енгізу арқылы немесе бар электр өрісін кеңейтумен жүзеге асырылады.екі жағдайда да қосымша өндірістік кеңістік мен құрылғылар керек. Белсенді аймақта газ жылдамдығының кемуі электрсүзгіш арқылы қтетін газ көлемінің кемуімен, яғни аппараттың өнімділігімен сипатталады. Тазарту дәрежесін көтеретін бұл тәсілді жүзеге асыру үшін қосымша өндірістік кеңістікті қажет ететін параллель жұмыс істейтін аппарат қажет. Белсенді аймақта газ жылдамдығының кемуі электрсүзгіш арқылы өтетін газ көлемінің кемуімен, яғни аппараттың өнімділігінің азайуымен сипатталады. Бұл тәсілді жүзеге асыру үшін қосымша өндірістік кеңістікті қажет ететін параллель жұмыс істейтін аппарат керек. Газ жылдамдығын артып кетуден сақтайтын келесі тәсіл аппаратта және газ тазалаудың барлық жолдарында газ сорғысын ең жоғарғы кеміту. Бұл тәсілдің тиімділігі аз, бірақ арзан келеді. Разрядтау күйін азайту электродтардың центрге жиналуын қиындатады.

Тұндыру электродында бөлшектердің қалқып жүру жылдамдығының артуы. Алдыңғы тәсілге қарағанда қолайлырақ.

Тұндыру электродында бөлшектердің қалқып жүру жылдамдығы көбінесе тұндыру электродындағы тәж разрядтың кернеулік өрісіне, бөлшектің өлшеміне және ортаның динамикалық тұтқырлығына тәуелді. Яғни, электртұндыру процесін қарқындату үшін тұндыру электродындағы тәж разрядтың ең жоғарғы кернеулік өрісін алу керек. Бұл мәселенің негізгі шешімі электрсүзгішдің белсенді аймағында жұмысшы кернеу ең жоғарғы болғанда электродты жүйені таңдау. Ол разрядтау аралығының орнықтылығы мен беріктігін қамтамасыз етеді. Екінші жолы ұшқындаулардың оңтайлы саны режимінде электрсүзгішді қоректендіретін кернеудің орта мәнін сақтап тұратын оңтайлы режим таңдау.

Бұл разрядтау аралығының ең жоғарғы тесетін кернеуі болу үшін бекітілген нүктелері бар тәж электродтарды, яғни ине тәрізді, пайдаланады. Өнімді даярлауға кететін еңбек сыйымдылығын, элементтердің қаттылығын, олардың технологиялығын ескере отырып ленталық- ине тәрізді электродтар ойлап табылды. Бұл электродтарда инелер биіктігі 6 немесе 12 мм штампталған істіктерге ұқсайды. Инелердің бір-бірінен арақашықтығы 40 мм құрайды.

Электофильтрлерді қоректендірудің оңтайлы режимі қазіргі заманғы автоматталған қоректендіру агрегаттарын қолдану арқылы іске асады.

Құрамында ұсақ дисперсті шаң көп қатты шаңданған газды тазартуда қосымша өрісті орнату. Бұл әрекет «тәжді қамап алу» құбылысын болдырмауғамімкіндік береді. Құбылыстың мәні тәж қапшығынан шығатын ион санының көп шаңдалған газды тазалаған кезде шекті зарядтаудың жетіспеуі, тіпті шаң ағынындағы барлық бөлшектерді зарядтауға да жетпеуі. Осының нәтижесінде шаң толық зарядталмаған және оның тұну электродында қалқып жүру жылдамдығы орташа мәннен кемиді. Сонымен қатар, тәж разрядтың тогы жедел құлдырайды: барлық иондар бөлшектерді отырып алған, ал тұну электродында бағытталған шаң-тозаңның жылдамдығы ион ағынының жылдамдығынан көп есе кем (1000 еседей).

Таңбасы өзгеріп отыратын импульсі бағытталған қоректендіру аппаратын қолдану, электрсүзгіштерді зарядтау аймағын және шөгу бөлшектерін алмастырып қолдану. Бұл тәсілдер жоғарыомды (шаң-тозаңның электр кедергісінің жоғарғы мәнге ие болуы) шаңдардан тазалауға көмектеседі. Шаң-тозаңның бұл түрін тазалаудың басты қиындығы «кері тәждің» пайда болуы, яғни тұну электродындағы оң иондарды разрядтау аралығына енгізу.

Бұл тәсілдерді практикада қолданғанда кереметтей нәтиже бермеді.

Жоғары омды шаңдарды ұстағанда экономикалық жағынан электрсүзгіштерді қолданбаған дұрыс. Газ тәріздес зиянды заттардан газды тазартуды қарқындату. Газ тәріздес зиянды заттардан газды тазартуды қарқындату келесі тәсілдермен жүзеге асады.

Газды сіңіре тазалауды қарқындату. Газды сіңіру процесін қарқындату үшін келесі әдістер қолданылады.

Әсер етудің физикалық әдісі: сұйық пен газдың ағыныжіңішке диспергілеу жолымен байланыс фазаларының бетін үлкейту, әрекет ететін ағындардың қозғалыс жылдамдығын арттыру, беттік конвекция мен турбуленттік, діріл, пульсация, ПАВ қосу, электромагнитті, электростатикалық, ультрадыбыстық өрістерді кою.

Сіңіру аппараттарының бөлек элементтерін конструктивті жетілдіру:саптама, тәрелке, шашырату құрылғылары және т.б. Негізгі жұмыс химиялық мықты, тиімді саптамалы денелер жасауға бағытталған:себу құралдарының жаңа жетілдірілген конструкцияларын шығару, олар абсорберлерге бірқалыпты тегіс себуді қамтамасыз ететін еді.

Жаңа сіңіру аппараттарын ойлап табу. Сіңіру процестерінінің тиімділігін жоғарылату кезінде аппараттың гидравликалық кедергісі, оның металл сыйымдылығы мен дайындау қиындылығын жедел кемітпеу керек, себебі аппараттың өнімділігі мен сенімділігі төмендеп кетеді.

Газды сіңіре тазалауды қарқындату. Газды сіңіру процесін қарқындату үшін келесі әдістер қолданылады.

Оңтайлы гидродинамикалық тазалау режимдерін құрастыру. Оңтайлы гидродинамикалық шарт ретінде абсорбент арқылы тазаланатын газдың сүзгілеу жылдамдығын арттыруды айтамыз. Осы кезде қабаттың аз гидравликалық кедергісінде газды тазалаудың жоғарғы дәрежесі қамтамасыз етіледі. Бұл жоғарғы өнімділік көрсететін ықшамды аппараттар жасауға және абсорбент қабатында массаалмасу процесін қарқындатуға мүмкіндік береді.

Абсорбенттердің жаңа типтерін құрастыру. Сіңіру процестерін қарқындатудың бір жолы жіңішке байланыспаған ұнтақ металл цеолитті қолдану. Бұл жағдайда жұтқыш ретінде суспензия қолданылады, ол цеолиттің кристалдарынан және тасымалдаушы сұйықтан тұрады. Тасымалдаушы сұйық ретінде тазаланатын газдың табиғатына қарай органикалық немесе бейорганикалық ерітінді пайдаланылады. Газдың сіңіру процесі екі кезеңмен өтеді: тасымалдаушы сұйықтан сыртқа шығатын компонетті еріту, одан кейін цеолит кристаллдарымен сіңіру.

Абсорбатты десорбциялау суспензияны инетті газбен, мысалы азотпен, десорбацияланатын үрлемесі бар компонентпен бірге қыздыру жолымен іске асады. Байланыспаған компоненттері бар цеолитті қолдану абсорбенттің іріктемесін жоғарылатады. Сіңіру және десорбция кезеңінде газ ағындарының толықтай бөлінуі болады, бұл жіңішке газдарды тазалауға маңызды: абсорбенттің газ фазасында ұнтақталу және ұсталу есебінен ысырап болмайды.

3. Жаңа сіңіру құрылғысын жасау.

Газдың өршіткіш тазалауын қарқындату. Газдың өршіткіш тазалауын қарқындату үшін келесі тәсілдер қолданылады.

1. Жаңа тиімді катализаторларды жасау, олар катализаторларға қойылатын барлық талаптарға сәйкес болуы тиіс. Мұндай катализаторларға мысал ретінде керамикалық негізде жасалған ұялы катализаторларды, ортаны қозған күйінде өңдейтін микросфералық катализаторларды аламыз.

2. Аппараттың оңтайлы құрылымын жасау.