Тема 2.10 Улавливание сажи из саже-газового потока

Саже – газовую смесь можно рассматривать как поток газов, в котором во взвешенном состоянии находятся агрегаты и отдельные частицы сажи величиной от 100 А до 1 мк. Размеры агрегатов обычно не превышают 5 мк. В саже – газовой смеси содержится от 1 до 50 г сажи на 1 м³ газов.

Саже – воздушная смесь, образующаяся при пневматическом транспортировании сажи, представляет собой несколько иную дисперсную систему. В саже – воздушной смеси сажа содержится в виде значительно более крупных агрегатов, величина которых достигает 100 мк. Содержание сажи в саже – воздушной смеси также значительно выше, чем в саже – газовой, - на 1 м³ воздуха в ней содержится от 300 до 500 г сажи.

Саже – газовая и саже – воздушная смеси представляют собой дисперсные системы, в которых сажа является дисперсной фазой, а газы или воздух – дисперсной средой.

Выделение сажи из саже – газового потока – одна из основных технологических операций производства технического углерода.

Для улавливания сажи применяют пылеосадительные камеры, циклоны, рукавные фильтры, электрофильтры и аппараты мокрой очистки газов – скрубберы, пенные уловители, турбулентные промыватели.

Часто применяют комбинированные способы улавливания сажи, например улавливание сначала в электрофильтре, а затем в циклонах. Те частицы сажи, которые не задержались в электрофильтре, но успели образовать крупные агрегаты, поступают в циклон и там оседают.

Распространены такие схемы, по которым смесь сажи и газов проходит сначала через несколько последовательно установленных циклонов, а затем через рукавный фильтр. Выбор схемы очистки газов зависит в первую очередь от степени дисперсности сажи и от величины агрегатов сажевых частиц. Чем дисперснее сажа, т. е. чем меньше средний диаметр частиц, тем сложнее должна быть аппаратура для извлечения сажи.

Пылеосадительные камеры. Самым простым способом выделения сажи из саже – газовой смеси является осаждение ее из газового потока под действием силы тяжести, например в осадительной камере. Саже – газовая смесь должна проходить через осадительную камеру с возможно меньшей скоростью для того, чтобы частицы сажи успевали достичь пола камеры и не уносились газовым потоком.

Степень очистки газов от сажи в осадительных камерах невелика. Поэтому в современных сажевых производствах осадительные камеры как основные аппараты для улавливания сажи в качестве вспомогательного оборудования используют аппараты, называемые осадителями.

Циклоны. Более совершенный способ выделения сажи из газов – улавливание ее в циклонах. Газы (или воздух), содержащую сажу, поступают во входной патрубок. Газы совершают вращательное движение и после нескольких оборотов по винтовой линии через выхлопную трубу удаляются из циклона. Частицы сажи под действием центробежной силы отбрасываются к наружным стенкам циклона, достигнув стенок теряют скорость и через нижней патрубок удаляются из аппарата. Чем крупнее частицы и агрегаты сажи и чем больше их кажущая плотность, тем лучше сажа улавливается в циклонах. Содержание сажи в саже – газовой и саже – воздушной смеси также влияет на работу циклонов. С повышением содержания сажи в газе степень улавливания ее в циклоне возрастает. Увеличение скорости сажевых частиц также увеличивает силу, и следовательно, повышает степень улавливания сажи в циклоне.

Рукавные тканевые фильтры. Высокая степень улавливания сажи может быть достигнута при применении рукавных тканевых фильтров. Сажа осаждается в этих фильтрах на внутренней поверхности фильтрующих рукавов, изготовленных из специальных видов хлопчатобумажных и шерстяных тканей, тканей из синтетических полиакрилонитрильных и полиэфирных волокон и тканей из стекловолокна. Очистку от сажи газов, содержащих химически агрессивные вещества или большое количество водяных паров, следует производить в фильтрах, оснащенных рукавами из синтетических волокон или стекловолокна.

Электрофильтры. Очистка газов с помощью электричества основана на способности взвешенных в газе твердых и жидких частиц приобретать в электрическом поле электрический заряд и затем притягиваться к электродам.

Пенные уловители. Более совершенные охладители саже – газовой смеси пенные газоохладители, или, как их обычно называют, пенные уловители. В пенном уловителе саже – газовая смесь проходит отдельными потоками диаметром 6 – 7 мм через слой воды, образуя пузырьки пены. Поверхность пузырьков пены очень велика, благодаря чему достигается хороший контакт между газами и водой. Это заметно повышает коэффициент теплопередачи от газов к воде и, таким образом, дает возможность в уловителе небольших размеров охлаждать большие объемы газов. Одновременно увеличивается частота соприкосновения сажевых агрегатов с водой, в результате чего значительное количество сажи вымывается из саже – газовой смеси.