5. Аппараты инерционной очистки газов.

П ринцип действия циклонов основан на выделении частиц пыли из газового потока под воздействием центробежных сил, возникающих при вращения потока в корпусе аппарата. Запыленный газ поступает в циклон по тангенциально расположенному патрубку 1 со скоростью 14-25 м/с, в результате чего он приобретает вращательное движение. Совершив 2—3 оборота в кольцевом зазоре между цилиндрической частью 3 и выхлопной трубой 2, газ винтообразно опускается вниз, причем в конической части аппарата, скорость вращения потока увеличивается. Под действием центробежной силы частицы пыли отбрасываются к стенкам циклона и сползает вниз в пылесборник.

1 - входной патрубок;

2 - выхлопная труба;

3 –цилиндрическая часть;

4 - коническая часть;

5 - пылесборник.

Схема работы циклона

Циклоны различаются по способу подвода газов в аппарат:

а - спиральный; б - тангенциальный; в - винтообразный;г - розеточный (с возвретом газов); д - розеточный (прямоточный)

По форме циклоны подразделяют на цилиндрические (высота цилиндрической части больше высоты конической части) и конические (высота цилиндрической части меньше высоты конической части).

Преимущества циклонов перед другими аппаратами: отсутствие движущихся частей; надежная работа при температуре до 500 °С без конструктивных изменений; пыль улавливается в сухом виде; возможность работы при высоких давлениях; стабильная величина гидравлического сопротивления; простота изготовления и возможность ремонта; повышение концентрации не приводит к снижению эффективности аппарата.

Недостатки: относительно высокое гидравлическое сопротивление (1200-1500 Па) высокоэффективных циклонов; низкая эффективность при улавливании пыли размером меньше 5 мкм.

В групповых циклонах несколько циклонов компонуются в группу; при этом они имеют общий коллектор для подачи запыленного и отвода очищенного газа, а также общий бункер для сбора пыли. Размещают групповые циклоны двухрядным способом (2-8 шт.) либо вокруг входного патрубка по окружности (10-14 шт.).

Б атарейные циклон представляет собой пылеулавливающий аппарат, составленный из большого числа параллельно включенных циклонных элементов, которые заключены в один корпус, имеющий общий подвод и отвод газов, а также сборный бункер. Количество циклонных элементов может достигать нескольких сотен. Сообщение газовому потоку вращательного движения, в элементах батарейного циклона достигается не подводом к ним газов по касательной, а установкой в каждом циклонном элементе направляющего аппарата (типа винт). Батарейные циклоны более сложные в изготовлении и дороже. Степень очистки газов в батарейных циклонах на 20-25 % ниже той, которую можно достичь в эквивалентных по диаметру обычных циклонах.

Батарейный циклон с аксиальной подачей и закруткой газа с помощью направ-х аппаратов

Обеспыливаемый газ через входной патрубок 4 поступает в распределительную камеру, откуда выходит в кольцевые зазоры между корпусами 2 и выхлопными трубами 3 циклонных элементов. В зазорах установлены направляющие аппараты, закручивающие газовый поток т.о., что создающаяся центробежная сила отбрасывает частицы пыли к стенкам корпусов элементов и пыль ссыпается через пылеотводяшие отверстия в сборный бункер 1. Очищенный газ через выхлопные трубы поступает в камеру 5. Для крепления корпусов элементов и выхлопных труб служат соответственно нижняя и верхняя трубные доски 7. Поступившая в бункер пыль отводится в систему пылетранспорта.

6. Каталитическая очистка газов… Каталитические методы очистки газов служат для превращения примесей в безвредные или легко удаляемые из газа соединения. Особенность процессов кат очистки газов заключается в том, что они протекают при малых концентрациях удаляемых примесей. Основным + метода является то, что он дает высокую степень очистки, а - образование новых веществ, которые надо удалять из газа адсорбцией или абсорбцией.

Обычно катализатор представляет собой смесь нескольких веществ: каталитически активного вещества, активатора и носителя. Материалы, используемые в качестве каталитически активных веществ: платиновые металлы, палладий, рутений, родий, сплавы, содержащие никель, хром, медь, цинк, ванадий. В качестве носителей используют инертные пористые вещества, обладающие развитой поверхностью: силикагели, алюмосиликаты, цеолиты и т. д.

Катализаторы должны обладать следующими свойствами: активностью и селективностью к извлекаемому компоненту; пористой структурой; стойкостью к катализаторным ядам; механической прочностью; низкой температурой зажигания; большим температурным интервалом работы; термостойкостью; низким гидравлическим сопротивлением; низкая стоимость.

По способу взаимодействия газов с катализатором аппараты подразделяются на три группы: с неподвижным слоем катализатора, движущимся и псевдоожиженным слоем.

К аппаратам с неподвижным слоем относятся емкостные, трубчатые и полочные аппараты, принцип действия которых основан на фильтрации газа через слой неподвижного катализатора. Катализатор может находиться в виде металлических сеток, трубчатых контактных аппаратов или в виде твердых тел различной формы, располагаемых на перфорированных решетках. + таких аппаратов: простота конструкции. -: отсутствие теплообмена

а- с неподвижным слоем катализатора; б- то же, и с охлаждением; в- многослойный с охлаждением; г- с псевдоожиженным слоем; д- то же, и с охлаждением; е- многоступенчатый с псевдоожиженным слоем; ж- с движущимся слоем; 1- неподвижный слой; 2- холодильник; 3- взвешенный слой; 4- регенератор; 5- движущийся слой; 6- элеватор Схемы каталитических реакторов

Недостатком фильтрующего (неподвижного) слоя является наличие зон, плохо омываемых газом в местах соприкосновения гранул катализатора. Для устранения этих недостатков используют кипящий слой. Достоинством таких аппаратов является также хорошая теплопроводность слоя, возможность механизировать и интенсифицировать процесс загрузки и выгрузки катализатора, исключение возможности локального перегрева или переохлаждения, возможность использовать мелкий катализатор К недостаткам взвешенного слоя следует отнести истирание и унос пылевидного катализатора из аппарата, что требует установки пылеулавливающего аппарата и предъявляет повышенные требования к прочности катализаторов, а также невозможность осуществления противотока, что снижает движущую силу процесса.

1 — илиндрическая часть корпуса; 2— зернистый катализатор; 3 — верхняя часть корпуса; 4 — циклон; 5— шнековое устройство; 6—газораспределительная решетка

Каталитический реактор с кипящим слоем катализатора

К каталитическим реакторам с движущимся слоем относится каталитический реактор с пылевидным катализатором. Измельченный катализатор распыляют в рабочую зону с помощью специальных сопел, чем достигается более полное использование реакционного объема.

1— цилиндрический корпус;

2 — циклон;

3—сопло;

4 — бункер;

5 — эжекторное устройство