Предлагаемая технологическая схема очистки отходящих газов от органических растворителей на примере н-бутанола
2.1 Основные свойства рабочих сред
2.1.1. Н-бутанол. Физико-химические свойства.
н-Бутанол – бесцветная жидкость со спиртовым запахом.
Химическая формула С4H9OH, эмпирическая формула С4H10O, молярная масса 74,12 г/моль, температура кипения 117,4оС, температура вспышки 34оС, самовоспламенения 345 оС, плотность ρ = 0,8099 г/см³, растворимость в воде 7,9% масс. при 20 оС, смешивается со многими органическими растворителями. Агрегатное состояние в воздухе – пары.
Н-бутанол используется как растворитель для красок, лаков и олиф, натуральных и синтетических смол, каучуков, растительных масел, красок и алкалоидов. Он играет роль промежуточного звена в производстве фармацевтических препаратов и химикалий, и используется в отраслях промышленности, производящих искусственную кожу, текстиль, небьющееся стекло, резиновый клей, шеллак, плащи, фотографические пленки и духи.
Токсикологическая характеристика.
Наркотик с раздражающим действием паров на слизистые оболочки глаз и верхних дыхательных путей. Класс опасности – третий. Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны – 10мг/м3.
2.1.2. Бензол. Физико-химические свойства.
Бензол – бесцветная жидкость с приятным сладковатым запахом. Химическая формула С6H6. Молярная масса 78,11 г/моль, температура плавления 5,5 °C; температура кипения 80,1 °C; температура воспламенения паров -11оС; температура самовозгорания 562 оС. Подобно всем углеводородам бензол горит и образует много копоти. С воздухом образует взрывоопасные смеси, хорошо смешивается с эфирами, бензином и другими органическими растворителями, с водой образует азеотропную смесь с температурой кипения 69,25 °C (91% бензола). Растворимость в воде 1,79 г/л (при 25 °C).
Простейший ароматический углеводород. Бензол входит в состав бензина, широко применяется в промышленности, является исходным сырьём для производства лекарств, различных пластмасс, синтетической резины, красителей. Хотя бензол входит в состав сырой нефти, в промышленных масштабах он синтезируется из других её компонентов. Токсичен, канцерогенен, имеет второй класс опасности.
2.2. Описание технологической схемы
Исходя из данных на проектирование и анализ всевозможных методов, в данном курсовом проекте мною был выбран метод очистки отходящих газов от н-бутанола путем адсорбции. Процессом адсорбции относительно легко управлять, поскольку, варьируя условия эксперимента, можно осуществлять количественную и качественную адсорбцию-десорбцию и контролировать этот процесс. Для осуществления адсорбционных методов не требуется сложного приборного оформления. Адсорбционный метод отличается высокой технологичностью и легкостью автоматизации.
В качестве основного аппарата выбран вертикальный адсорбер периодического действия с неподвижным слоем адсорбента. Основным положительным фактором таких установок является отсутствие в них истирания частиц в результате трения одна о другую и о стенки аппарата, трубопровода и т. п. В таких адсорберах достигается достаточно высокая степень очистки и осушки газов, подаваемых в аппарат.
Основными недостатками адсорберов периодического действия являются небольшие скорости газового потока и шихте и относительно малая доля сорбента, активно участвующего в процессе (зона массопередачи, как правило, значительно меньше общей толщины слоя). Вертикальные адсорберы более рациональны в использовании, так как по сравнению с горизонтальными, в них достигается более полное использование адсорбционной емкости сорбента.
Вертикальный адсорбер периодического действия системы ВТР представляет собой аппарат с цилиндрической обечайкой и коническими крышкой и днищем. Диаметр аппарата 2,1 м, высота угольного слоя 0,5 м. Адсорбент помещается на разборных колосниковых решетках, которые располагаются на балках. Последние устанавливают на опоры, приваренные к стенке корпуса адсорбера.
Приведенная в приложении технологическая схема адсорбционной установки периодического действия с неподвижным слоем адсорбента для рекуперации летучих растворителей работает по четыхфазному циклу. Исходная смесь подается в адсорбер вентиляторами через рукавные фильтры, огнепреградитель с разрывными мембранами и холодильник. Число адсорберов – 2.
Очищенный в результате адсорбции газ удаляется из адсорбера. По окончании фазы адсорбции линия подачи исходной смеси (вентилятор, фильтр, огнепреградитель, холодильник) переключается на следующий адсорбер, в котором уже прошли стадии регенерации (десорбция, сушка, охлаждение), а в первом аппарате начинается десорбция.
Острый пар давлением 0,3 – 0,5 МПа подается на десорбцию в адсорбер (давление в адсорбере до 0,5 МПа. Смесь извлекаемого компонента с динамическим паром (пар, который не конденсируется в слое адсорбента) выходит и адсорбера и поступает через разделитель в конденсатор, холодильник и сборник. Из сборника смесь идет на разделение (отстаивание, ректификация и т. д.)
Образовавшийся в адсорбере конденсат греющего пара (часть пара, идущего на нагрев системы до температуры процесса, на десорбцию извлекаемого компонента, на компенсацию отрицательной теплоты смачивания адсорбента водой и на компенсацию потерь теплоты) удаляется через гидрозатвор.
Воздух для сушки вентилятором нагревается в калорифере до 80 – 100 оС, подается в адсорбер и удаляется адсорбера. Вентилятор подает и на охлаждение адсорбента атмосферный воздух, который удаляется из адсорбера. На этом цикл заканчивается, и адсорбер переключается на стадию адсорбции.
Продолжительность фаз процесса изображена на циклограмме.
|
Время, ч |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
Адсорбер 1 |
а |
а |
а |
а |
д |
с |
о |
- |
а |
а |
а |
а |
|
Адсорбер 2 |
д |
с |
о |
- |
а |
а |
а |
а |
д |
с |
о |
- |
|
Время, ч |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
|
|
Адсорбер 1 |
д |
с |
о |
- |
а |
а |
а |
а |
д |
с |
о |
- |
|
Адсорбер 2 |
а |
а |
а |
а |
д |
с |
о |
- |
а |
а |
а |
а |