5.4. Обгрунтування доцільності та недоцільності використання абсорберів при виробництві транспортних засобів

З метою санітарного очищення газових викидів від цих шкідливих інградієнтів та використання напівфабрикатів, що вловлюються, для одержання кислот, сірки, добрив та інших продуктів застосовують абсорбційний метод. Фізико-хімічний метод абсорбції грунтується на властивості рідин розчиняти гази, тобто вибірково поглинати гази рідиною з утворенням розчинів. Так як при діяльності виробництва транспортних засобів викидаються оксиди та тверді речовини, використання абсорбера є доцільним. В основному від зварювання деталей утворюються оксиди заліза, марганцю, хрому, нікелю, титану, кремнію, ванадію, міді, фтористий водень, оксиди вуглецю і азоту, при використанні абсорбера є можливість вловлення цих забруднюючих речовин.

В процесі абсорбції беруть участь дві фази — рідка й газова. В абсор-бційних процесах масообмін відбувається на поверхні дотику фаз.

Абсорбери є досить простими пристроями, що є доцільним, так як не потребують додаткових коштів при їх експлуатації, огляд цих приладів є досить легким, вони піддаються добре ремонту та очищенню. Дані прилади дуже добре очищують забруднені гази. Абсорбер можна використовувати декілька раз, роблячи його регенерацію. При абсорбції використовують воду та деякі інші речовини, які є відносно недорогими, під час їх використання рідко виникають труднощі.

Доцільно використовувати при виробництві транспортних засобів насадкові абсорбери, так як вони простотий пристрій, особливо важливо при роботі з агресивними середовищами, тому що в цьому випадку потрібен захист від корозії тільки корпусу колони і підтримуючих насадку решіток, насадка ж може бути виконана з хімічно стійкого матеріалу. Важливою перевагою насадок колон більш низьке, ніж у барботажних абсорберах, гідравлічний опір. Насадочні колони не придатні до роботи з забрудненими рідинами (при виробництві транспортних засобів забруднених рідин практично не утворюється).

Говорячи про його доцільність використання, можна відмітити, що ефективність роботи абсорбера визначається типом насадки та її укладанням. Насадка повинна мати малий гідравлічний опір, рівномірно розподіляти рідину, мати високу механічну міцність, добре змочуватися, мати малу насипну густину, не забиватися та не мати антикорозійних властивостей.

Зрошування насадок виконують за допомогою компактних та роздрібнених струменів. Компактні струмені забезпечать нерозбризкуючі зрошувачі, що включають трубчасті розподільники рідини, розподільчі плити або розподільчі жолоби. Високий ступінь змочуваності верхнього шару насадки дозволяють зрошувачі з роздрібненим струменем, тобто розбризкуючі зрошувачі. До них відносяться перфоровані стакани, розбризкуючі зірки, багатоярусні гірляндові та щілинні зрошувачі.

Розділ 6. Розрахунок параметрів очисного обладнання

В результаті розрахунків за вихідними даними, якими є витрати очищуваних газів та необхідний ступінь їх очищення, визначаємо оптимальні гідравлічні та конструктивні параметри.

Вихідні дані наведені у таблиці 5.1

Таблиця 5.1

Вихідні дані для розрахунків

, м³/год	, ºС	, кг/м³	, мг/м³
3900	180	0,86	70

Необхідний ступінь очищення газових викидів від заданої токсичної речовини:

де та - концентрації токсичної речовини в газі, відповідно, до та після абсорбера.

Необхідний об’єм пустотілого абсорбера визначають за формулою:

де: - кількість абсорбованого компонента, кг/год;

- коефіцієнт масопередачі, кг/(м³*год*Па);

- середня рухома сила процесу абсорбції, Па.

Кількість абсорбованого компонента в апараті:

де: - витрати очищуваних газів, м³/год;

та – концентрації токсичної речовини в газі, відповідно, до та після абсорбера;

щільність токсичної речовини з врахуванням температури, кг/м³.

Коефіцієнт масопередачі визначають за формулою, кг (м³*год*Па):

де: - коефіцієнт дифузії газу, що вловлюється в апараті, м²/с (для оксиду азоту 9,4* ;

- діаметр вихідного отвору розпилювача, м;

- коефіцієнт Кірпічьова, значення якого обчислюють залежно від абсорбованого компонента та використаного абсорбента за формулою:

для системи оксид азоту – розчин карбонату натрія

де:

При визначенні коефіцієнта значення якого приймають при концентрації 100 г/л та відповідній температурі.

Критерії та симплекси подібності в рівнянні мають такі значення.

Критерій Рейнольдса для розпилювальної рідини:

де: - частота обертання розпилювача, (20…30 об/с);

- кінематична в’язкість розпилювальної рідини, м²/с.

Критерій Рейнольдса для газового потоку:

де: - швидкість газу в абсорбері (5,5…3,0 м/с);

– кінематична в’язкість газового потоку, м²/с.

Критерій, що характеризує щільність зрошення:

де: – щільність зрошення, яка залежить від об’ємної швидкості газу та знаходиться в межах для системи оксид азоту – розчин карбонату натрію (4…10 м³(м²/с)).

Дифузійний критерій Прандтля для рідини:

де: - коефіцієнт дифузії розпилювальної рідини, м/с (для оксидів азоту в рідині 1,7• ).

Симплекс подібності полів концентрацій:

де: - концентрація токсичної рідини в газі на вході в абсорбер, г/л;

- концентрація розчину абсорбента, що дорівнює 100 г/л.

Симплекс подібності полів в’язкості:

Площу поперечного перерізу абсорбера обчислюють за формулою:

Діаметр абсорбера визначають за формулою:

=0,68м

де: - кількість абсорберів, яка у випадку > 6 м приймається більше одного.

Висота активної частини абсорбера:

Загальна висота абсорбера визначається як:

Витрати рідини на зрошення:

Кількість форсунок, яка необхідна для зрошення газового потоку:

де: – продуктивність однієї форсунки, що визначається її типом (0,1 – 4,5 м³/год).

Гідравлічний опір абсорбента визначається за формулою:

де: – опір крапле вловлювача, значення якого близько 200 Па;

- втрати тиску на подолання сил тертя, величина яких рівна

де: - коефіцієнт гідравлічного опору (1,5…1,6);

, – коефіцієнти місцевих опорів на вході та виході в абсорбер ( =0,5, =1,5);

- швидкість газів на вхідному та вихідному патрубках абсорбера ( =15...20 м/с