Экология и безопасность жизнедеятельности / Egorov - Posobiye po bezopasnosti zhiznedeyatelnosti 2003
.pdf
Рис.3.5 Тарельчатая колонна с отражателями, используемая для абсорбции газов [7]
В некоторых европейских странах применяют абсорбцию газа в скрубберах с механической диспергацией жидкости. Во многих случаях газ подается в верхнюю часть камеры, наполовину заполненной жидкостью. Дисковые валы, движущиеся с высокой скоростью в горизонтальном направлении и частично погруженные в жидкость, предназначены для разбрызгивания капель жидкости в газовом пространстве. Эффективность этого процесса может быть увеличена при замене плоских вращающихся дисков дисками с прорезями в радиальных направлениях. Разработаны и другие конструкции аппаратов, в которых абсорбирующая жидкость подается в центр горизонтального вращающегося диска. Диск имеет концентрические вращающиеся лопасти, расположенные между неподвижными лопастями, благодаря чему газ последовательно проходит через ряд аэрозольных систем
(рис. 3.6).
Рис.3.6. Схема центробежного абсорбера для поглощения газа [7]
3.2.3 Адсорбция
Силы притяжения, существующие между атомами, молекулами и ионами в твердом состоянии, позволяют частицам, находящимся на поверхности, притягивать и удерживать другие вещества - газы и жидкости. Это явление и называется адсорбцией. Если твердое
151
вещество является высокопористым, с большим размером пор и развитой микроструктурой, то для него характерна высокая адсорбционная способность.
Адсорбируемая молекула газа задерживается на твердой поверхности, причем этот процесс сопровождается выделением тепла в количестве, часто близком к величине теплоты конденсации. Адсорбция всегда является экзотермическим процессом. Десорбция - обратный процесс, и для ее протекания необходима затрата энергии. Отвод тепла, связанного с выделением энергии, способствует протеканию адсорбции и повышает адсорбционную способность твердого вещества. Следовательно, при осуществлении адсорбции желательно охлаждение слоя адсорбента или предварительное охлаждение подаваемого газа.
Многие адсорбционные процессы являются необратимыми, т. е. десорбция адсорбированного вещества может быть осуществлена только при удалении некоторого количества твердого адсорбента. Такие адсорбционные процессы называют хемосорбцией. Так, например, кислород настолько сильно адсорбируется на активированном угле, что удалить его с поверхности можно только в виде СО или СО2. Адсорбирующее твердое вещество называется адсорбентом, или сорбентом, а адсорбируемый материал - адсорбатом, или сорбатом.
Типы адсорбентов. Практически важными сорбентами являются активированный уголь, простые или сложные оксиды и импрегнированные сорбенты. В состав активированного угля в основном входят нейтральные атомы, и электрический градиент между молекулами отсутствует. В связи с этим здесь нет градиента потенциалов, позволяющего притягивать и ориентировать полярные молекулы более эффективно, чем неполярные. Таким образом, уголь является эффективным адсорбентом для улавливания органических соединений из влажных газовых потоков. Поскольку взаимное притяжение полярных молекул воды столь же сильно, как и их притяжение к поверхности нейтрального угля, селективность адсорбента в отношении органических молекул несколько повышается. Однако некоторое количество воды также адсорбируется, особенно если парциальное давление ее паров выше, чем паров органического вещества; в этом случае адсорбцию воды следует учитывать при проектировании. Уголь обладает меньшей селективностью, чем другие сорбенты, и является одним из немногих, пригодных для работы во влажных газовых потоках. Основным источниками активированного угля являются скорлупа кокосового и других видов орехов, фруктовые косточки, битуминозные угли, твердая древесина, а также кокс и остатки процесса нефтепереработки.
Оксидные адсорбенты характеризуются негомогенным распределением заряда, они полярны. Эти адсорбенты обладают значительно более высокой селективностью, чем уголь, по отношению к полярным молекулам. В связи с этим они находят применение для удаления твердых частиц из газовых потоков. Их недостатком является снижение эффективности в присутствии влаги. Большинство из этих адсорбентов - прекрасные осушители.
К классу кремнийсодержащих адсорбентов относятся такие оксидные адсорбенты, как силикагели, отбеливающие и диатомитовые земли, синтетические цеолиты, или молекулярные сита. Их адсорбционная способность изменяется в весьма широком интервале, причем максимальные значения близки к величинам, характерным для активированного угля. Синтетические цеолиты могут быть получены с заданными размерами пор, что позволяет осуществлять специфическую адсорбцию молекул определенного размера и формы. Однако даже с помощью этого приема не удается преодолеть склонность цеолитов предпочтительно адсорбировать полярные молекулы, вследствие чего при наличии молекул воды они не поглощают органические молекулы, даже те, размеры которых соответствуют пористой структуре адсорбента. Такие металлоксидные адсорбенты, как активированный
152
оксид алюминия, еще более полярны, чем оксиды кремния, и их редко применяют для удаления загрязнений.
Импрегнированные сорбенты можно разделить на три больших группы:
1)сорбенты, в которых пропитка представляет собой химический реагент;
2)сорбенты, в которых пропитка действует как катализатор непрерывного окисления или разложения загрязнителей;
3)сорбенты, в которых пропитка лишь периодически действует
как катализатор.
Реакционноспособные пропитки в результате химической реакции превращают загрязнитель в безвредный адсорбируемый продукт. Углерод можно импрегнировать 10 -20 % (по массе) брома, реагирующего с олефинами. Его применение особенно эффективно для удаления примесей этилена из воздушных потоков, обычно этилен плохо адсорбируется вследствие низкой молекулярной массы. При контакте с поверхностью, содержащей бром, этилен превращается в 1,2-дибромэтан, который хорошо адсорбируется. По мере расходования свободного брома система теряет свою эффективность и адсорбент должен быть заменен или регенерирован. Другими примерами импрегнирования химическими реагентами являются использование иода для улавливания паров ртути, ацетата свинца для улавливания сероводорода и силиката натрия - для фтористого водорода.
Каталитические пропитки непрерывного действия катализируют только реакции, которые могут происходить между загрязнителем и газом-носителем, в котором он находится. Если в качестве адсорбента используется уголь, необходимо принимать дополнительные меры, чтобы предотвратить окисление самого адсорбента. Катализаторы с высокой окислительной способностью могут вызвать самовоспламенение угля. В случае более полярных адсорбентов возможны ограничения в использовании катализаторов, связанные с высокой полярностью. Известно применение каталитических пропиток непрерывного действия на угле; в их состав входят хром, медь, серебро, палладий и платина. В процессе пропитки происходит разложение комплексных солей, нанесенных на адсорбент. Такие материалы использовались для разрушения при обычных температурах легко окисляющихся загрязнителей, а также некоторых отравляющих веществ (хлорпикрин, льюизит). Разработка катализаторов - переносчиков кислорода открывает новые возможности для приготовления импрег-нированных адсорбентов, позволяя проводить окисление загрязняющих веществ в газе-носителе, не содержащем кислорода. Адсорбент с катализатором окисления через определенные промежутки времени необходимо регенерировать путем продувки воздухом.
В случае каталитических пропиток периодического действия сначала происходит обычная физическая адсорбция загрязнителей. На второй стадии повышают температуру, что приводит к активации катализатора и окислению сорбата. При использовании в качестве адсорбента угля необходимо принимать меры предосторожности, исключающие его самовоспламенение.
Удаление адсорбированных продуктов. Одним из путей удаления адсорбированных загрязнителей является полная замена адсорбента с направлением отработанного материала в отходы. Такой путь возможен в тех случаях, когда количество адсорбата невелико или процесс замены производится достаточно редко. Стоимость свежего адсорбента невелика по сравнению со стоимостью процесса регенерации с учетом трудовых затрат. Адсорбент может находиться на бумажном носителе или во вставной гильзе. Удаляемый материал может быть вывезен на свалку; однако в тех случаях, когда адсорбированное вещество токсично или канцерогенно и может растворяться в воде, а также при использовании угля в качестве
153
адсорбента предпочтительно отработанный материал сжигать.
Как правило, возможность регенерации адсорбента и выделения адсорбированного загрязнения определяется экономическими соображениями. Для осуществления десорбции применяют следующие приемы:
1)нагревание адсорбента;
2)вакуумирование адсорбента;
3)продувка инертным газом;
4)вытеснение сорбата более легко адсорбирующимся материалом;
5)комбинация двух или более указанных методов.
Впроцессе регенерации никогда не достигается абсолютно полная десорбция, поэтому необходимо предусматривать некоторый избыток адсорбционной емкости, компенсирующей ее потерю за несколько циклов регенерации. При регенерации могут возникнуть и другие проблемы, которые нужно предусматривать при выборе метода обработки. Некоторые органические соединения, в частности, мономеры, например пары стирола, в процессе регенерации могут полимеризоваться в порах адсорбента, что делает его непригодным для дальнейшего использования. При высоких температурах регенерации возможен распад органических соединений, в результате чего сорбент покрывается смолой и сажей и также становится неактивным. В таких случаях следует использовать другие методы десорбции, или работать при умеренных температурах и пониженных давлениях, или проводить обработку водяным паром; возможна также регенерация дезактивированного адсорбента в окислительной атмосфере печи. В таких печах в контролируемых условиях органические материалы выжигают с поверхности и их пор сорбента. Во многих случаях обработку осуществляют предприятия-изготовители адсорбента.
Врезультате хемосорбции сорбат связывается настолько прочно, что десорбция возможна только при удалении некоторого количества самого сорбента. В большинстве случаев регенерация проводится в специальных условиях. Примером может служить
регенерация активированного угля, используемого для удаления SO2, продувкой воздухом. Часть SO2 постоянно накапливается на сорбенте в виде серной кислоты. Ее десорбируют, нагревая до 370 °С в инертной атмосфере, в результате чего кислота реагирует с углем, образуя
СО2 и SO2.
3.2.4 Типы оборудования для адсорбции
Существует пять различных типов аппаратуры для проведения адсорбции газов [7]: 1) сменные контейнеры; 2) аппараты с постоянными регенерируемыми слоями; 3) адсорберы с движущимся адсорбентом; 4) адсорберы с ожиженным слоем; 5) камеры для хроматографической очистки газов.
Сменные контейнеры с адсорбентом. Использование контейнеров с заменяемым адсорбентом, например, углем, может оказаться экономически эффективным при обработке очень малых потоков отходящих газов, газовых потоков, которые необходимо обрабатывать редко или периодически, а также для отходящих газов с очень малой концентрацией сорбата. Сорбент помещают в бумажные или матерчатые гильзы в виде мелкого порошка, диспергированного в инертном материале - бумаге, органических или неорганических волокнах или в пластмассе. В бумаге может содержаться 50 - 75 % угля (массовая доля); имеются также целлюлозные фильтры, содержащие до 80 % активированного угля, однако эти элементы редко используются в промышленности. Более широкое применение находят
154
контейнеры, заполненные гранулированным сорбентом. Такие сменные контейнеры вставляют в стационарный аппарат, включенный в линию отходящего газа. После насыщения сорбента контейнер удаляют и вместе с содержимым направляют в отходы (на свалку, на сжигание и т. п.). Для каждого случая необходимо выбирать наиболее эффективный метод удаления отработанного сорбента, учитывая возможность того, что десорбированный сорбат способен оказывать вредное воздействие на окружающую среду.
Для обработки газов, выделяющихся в процессе вентиляции резервуаров с летучими растворителями или углеводородами, ряд фирм производит специальные стальные барабанные контейнеры объемом 210 л, заполненные активированным углем. Они снабжены специальными входными и выходными фланцами. При установке такого барабана в вентиляционную линию резервуара, в котором хранится бензол, при скорости выхода паров 2,7 л/мин и содержании в них 13,5 % (объемная доля) бензола срок службы адсорбента составляет две недели. После насыщения отработанный уголь заменяют свежим. Отработанный уголь можно использовать как топливо; довольно часто его возвращают на предприятие-изготовитель для регенерации.
Адсорберы с постоянными регенерируемыми слоями. Такие аппараты используют в тех случаях, если обрабатывают достаточно большое количество газа или если газ содержит значительные концентрации сорбата, что делает выгодным регенерацию сорбента, а также, если стоимость свежего сорбента превышает стоимость регенерации. Существует два основных типа аппаратов с постоянными слоями: с тонким слоем и с высоким слоем. В обоих случаях регенерацию проводят, используя методы, описанные выше.
Адсорберы с тонкими слоями. Слой адсорбента высотой до 10 см обычно удерживается между двумя вертикальными пластинами, предпочтительно перфорированными металлическими листами, а газ проходит через него в горизонтальном направлении. Гидравлическое сопротивление тонких слоев очень мало, однако необходимо тщательно следить за тем, чтобы толщина слоя была везде одинакова и газ не мог проходить мимо адсорбента. Аппараты могут иметь плоскую, цилиндрическую или гофрированную форму (рис. 3.7).
Рис.3.7 Типичные конструкции адсорберов с тонким слоем [7]:
а - цилиндрический адсорбер (1 - крышка; 2 - внутренняя перфорированная оболочка; 3 - внешняя перфорированная оболочка; 4 - гранулированный активированный уголь; 5 - основание; 6 - поток воздуха); б - гофрированный адсорбер
Промышленные цилиндрические аппараты имеют производительность около 0,012 м3/с, а большие гофрированные 0,35 - 0,50 м3/с. Адсорбционная емкость тонких слоев
155
невелика, и их целесообразнее всего использовать для обработки больших объемов газа с низким содержанием загрязнителей. При более высоких концентрациях загрязнителей можно использовать автоматическое регулирование, позволяющее осуществлять циклы очень малой продолжительности. Количество сорбата, удерживаемого на единице поверхности тонкого слоя, ограничено, и отвод выделяемого при адсорбции тепла не имеет большого значения. В ряде случаев подаваемый газ предварительно охлаждают.
Высокие слои. Высокие слои адсорбента обычно используют в тех случаях, когда концентрации загрязняющего вещества превышают 100 млн-1 или скорость потока превышает 4,7 м3/с. Высота таких слоев обычно составляет 0,3 - 1 м, гранулированный сорбент помещается горизонтально в длинных горизонтальных резервуарах. Газовый поток обычно подается через слой адсорбента сверху вниз. При такой высоте слоя гидравлическое сопротивление более значительно и опасность прохода газа, минуя адсорбент, уменьшается, но тем не менее равномерное распределение адсорбента по-прежнему является важным. Отвод выделяющегося тепла имеет более важное значение, чем в случае тонких слоев; в некоторых случаях в слой сорбента помещают горизонтальные охлаждающие змеевики. Тем не менее следует отметить, что охлаждение в статическом слое редко бывает очень эффективным.
Рис.3.8 Схема процесса адсорбции с использованием четырех адсорберов с высоким слоем [7]:
1- адсорбер со свежим охлажденным адсорбентом; 2 - адсорбент частично насыщен; 3 - адсорбент охлаждается после обработки водяным паром; 4 - адсорбент регенерируется; 5 - конденсатор; 6 - декантер и/или дистилляционная колонна
Если поток обрабатываемого газа не движется по замкнутому циклу, то необходимо иметь как минимум два одинаковых адсорбера: в одном происходит адсорбция загрязнителя, а во втором - циклическая регенерация и охлаждение.
На рис.3.8 показана более совершенная конструкция, включающая четыре адсорбера,
156
впервом из которых происходит сорбция загрязняющего вещества на свежем регенерированном адсорбенте.
Во втором аппарате, где адсорбент частично насыщен, также протекает адсорбция, а выходящий из него поток проходит через регенерированный слой для охлаждения. В четвертом адсорбере проводится регенерация водяным паром; выходящий из него поток поступает в холодильник и сепаратор. Для соединения всех аппаратов используют трубопроводы с вентилями, которые на схеме не показаны.
Адсорберы с движущимся адсорбентом. Противоточные адсорбционные колонны непрерывного действия применяются довольно ограниченно. Используются насадочные и тарельчатые колонны. В обоих случаях адсорбент подается в верхнюю часть колонны с такой скоростью, которая позволяет поддерживать постоянную высоту твердой фазы в колонне. На выходе из колонны, в нижней части, имеется устройство для постоянной выгрузки насыщенного сорбента, который направляется в другую колонну на регенерацию, а затем возвращается в верхнюю часть рабочей колонны. Обрабатываемый газ подается в колонну снизу, проходя через адсорбент, очищается и выходит из верхней части колонны. Адсорбент удерживается решеткой, расположенной в нижней части колонны, а газ проходит
впространстве между гранулами адсорбента. В тарельчатых колоннах адсорбент на каждой тарелке находится в псевдоожиженном состоянии, поддерживаемый газом, проходящим снизу через мелкие отверстия в тарелке. Твердый материал медленно перемещается с тарелки на тарелку по переливным трубкам, двигаясь вниз подобно тому, как это происходит
сжидкостью в абсорбционных колоннах. Еще одним вариантом аппарата рассматриваемого типа являются фильтры с движущимся гранулированным слоем, в которых твердый материал перемещается сверху вниз, а газ подается в поперечном направлении.
Устройства подобного рода наиболее эффективны при обработке газов с высокой концентрацией адсорбируемых веществ, что требует относительно больших количеств сорбента по сравнению с количеством газа; эти устройства редко используются в процессах очистки, направленных на защиту окружающей среды.
Адсорберы с ожиженным слоем. Адсорбцию в ожиженном слое обычно применяют
втех случаях, когда процесс является многостадийным. Все частицы адсорбента в такой системе хорошо перемешиваются, и в ожиженном слое типичной «адсорбционной волны» не наблюдается. Поскольку все частицы находятся в равновесии с выходящим газом, низкие концентрации загрязнителей на выходе могут быть достигнуты только в том случае, когда все частицы в слое поддерживаются в относительно ненасыщенном состоянии. В связи с этим адсорбционная емкость ожиженного слоя невелика и его применение целесообразно в тех случаях, когда адсорбент легко может быть выгружен из реактора, подвергнут регенерации и снова возвращен в адсорбер, т. е. когда может быть обеспечена непрерывность процесса. Преимуществом ожиженного слоя является высокая скорость теплопередачи при использовании охлаждающих трубок для отвода тепла адсорбции. Данный вариант также эффективен в тех случаях, когда требуется частая регенерация сорбента. Он может быть использован для адсорбции органических соединений из газов, имеющих очень высокую влажность, что требует частой регенерации используемого угля, при которой удаляется адсорбированная вода.
Новым вариантом аппарата для проведения адсорбции и десорбции при переносе сорбента является устройство, показанное на рис.3.9. Гранулированный уголь непрерывно циркулирует через реактор с двумя сжиженными слоями, разделенными перегородкой; в одном слое происходит адсорбция примесей, а в другом - регенерация.
Камеры для хроматографической очистки. В этих аппаратах гранулированный
157
адсорбент постоянно с контролируемой скоростью вводится в обрабатываемый газовый поток таким образом, чтобы время контакта было достаточным для протекания адсорбции еще до входа в камеру, снабженную рукавным фильтром. На фильтре сорбент отделяется от газовой фазы; в дальнейшем адсорбция может идти при прохождении дополнительного количества газа через осадок сорбента. Периодически сорбент удаляют из фильтра обычными приемами. Поскольку потоки сорбента и газа подаются прямотоком, концентрация загрязнителя на выходе зависит от соотношения количеств сорбента и газа и в меньшей степени от продолжительности контакта. В таких системах не удается достичь полного насыщения сорбента и соответственно очень низких концентраций загрязнителя в выходящем газе. При использовании определенных типов сорбентов отработанный твердый материал может быть выгружен из камеры и регенерирован для повторного использования.
Рис.3.9 Адсорбционный аппарат «Linde Purasiv HR» [7]:
1- отделение адсорбции; 2 - отделение десорбции; 3 - тарелка; 4 - линия подъема газа; 5 - нагревательная трубка; 6 - десорбционная трубка
3.2.5 Конденсация
Конденсация может быть применена для обработки систем, содержащих пары
158
веществ при температурах, достаточно близких к их точке росы. Этот метод наиболее эффективен в случае углеводородов и других органических соединений, имеющих достаточно высокие температуры кипения при обычных условиях и присутствующих в газовой фазе в относительно высоких концентрациях. Для удаления загрязнителей, имеющих достаточно низкое давление пара при обычных температурах, можно с успехом использовать конденсаторы с водяным и воздушным охлаждением. Для несколько более летучих растворителей возможна двухстадийная конденсация с использованием водяного охлаждения на первой стадии и низкотемпературного охлаждения - на второй. Замораживание до очень низких температур только с целью удаления загрязнителей редко является целесообразным; если в замораживании нет необходимости по каким-либо другим технологическим причинам, то для удаления загрязнителей с большей эффективностью могут быть применены другие методы. Максимальное снижение содержания инертных или неконденсирующихся газов в обрабатываемой смеси позволяет облегчить проведение процесса конденсации и повысить ее экономическую эффективность, поскольку дает возможность исключить необходимость охлаждения до очень низких температур, соответствующих точке росы.
Конденсацию нельзя рассматривать как практичный метод В тех случаях, когда необходимо удаление достаточно летучих опасных или ядовитых органических соединений, присутствующих в значительных количествах в потоках неконденсирующихся газов, особенно если объемная концентрация загрязнителей после обработки должна составлять всего лишь несколько миллионных долей. В то же время конденсация может быть применена для предварительной обработки, при которой выделяются ценные растворители и уменьшается количество загрязнителей перед последующей стадией обработки. Парциальная конденсация может найти применение, в частности, в тех случаях, когда обработанный газ не выбрасывается, а снова возвращается в процесс или используется в процессе дожигания (оставшиеся в нем загрязнители при этом сгорают). Предварительная обработка конденсацией целесообразна и в тех случаях, когда перед основной обработкой газовый поток необходимо охладить, например, при осуществлении адсорбции.
Типы используемого оборудования. Конденсацию можно проводить при непосредственном контакте или косвенном охлаждении. В первом случае охлаждаемый пар непосредственно контактирует с охлажденной или с замороженной жидкостью. При косвенном охлаждении используется поверхностный конденсатор с металлическими трубками. Трубки охлаждаются жидким хладоагентом с другой стороны стенки. В случае неконденсирующихся газов желательно проводить их сжатие перед охлаждением, что позволяет достичь эквивалентного парциального давления загрязняющего вещества при более высоких температурах. В то же время сжатие газов только для целей удаления загрязнителей, если отсутствуют какие-либо другие технологические соображения, редко целесообразно.
Когда для достижения точки росы какого-либо конкретного загрязнителя требуется создание низких температур, необходимо принимать во внимание, что в системе могут присутствовать соединения, которые при таких температурах переходят в твердое состояние. Примером таких соединений может служить водяной пар, содержащийся в газовом потоке, загрязненном низкокипящим органическим растворителем, для удаления которого необходима конденсация при температурах ниже 273 К. Образование льда на поверхности конденсатора может привести к его повреждению. В данном случае предпочтительно использовать конденсатор с непосредственным контактом, проводя обработку с помощью жидкого антифриза.
159
Конденсаторы с непосредственным контактом. В таких аппаратах часто предусматривают рециркуляцию охлажденной жидкости через внешний теплообменник, в котором снимается теплота конденсации. Внутри самого конденсатора необходимо обеспечить максимально возможное смешивание контактирующих газа и жидкости, чтобы максимально приблизиться к условиям равновесного тепло- и массопереноса. Охлаждающую жидкость можно распылять в газ в разбрызгивающих колоннах; возможно использование эжекторов или колонн с устройствами для контакта между газом и жидкостью. К последним относятся насадочные колонны, тарельчатые колонны с тарелками различной конструкции, а также камеры с поперечными перегородками. Поскольку жидкость нагревается как газом, так и конденсирующимся паром, для достижения низких температур можно использовать противоток жидкости и пара; однако используют и большое число устройств, работающих по методу прямотока.
Воду часто применяют в качестве охлаждающей жидкости, если не требуется достижение температур, близких к ее температуре замерзания. Однако в качестве хладоагента можно использовать любую жидкость с низким давлением пара и даже само то вещество, которое нужно сконденсировать. Преимущество последнего варианта состоит в том, что не требуется дополнительной стадии отделения сконденсированного материала от охлаждающей жидкости. При использовании других хладоагентов необходимо помнить, что обрабатываемый газ должен находиться возможно ближе к состоянию газо-жидкостного равновесия с охлаждающей жидкостью. Следовательно, если эта жидкость имеет относительно высокое давление пара, она может в свою очередь загрязнять обрабатываемый газ. Кроме того, следует учитывать экономическую сторону потерь охлаждающей жидкости в результате испарения.
При выборе хладоагента, отличного от конденсируемого вещества, следует учитывать возможность его отделения от конденсируемого материала. Целесообразно использовать охлаждающую жидкость, малорастворимую или плохо смешивающуюся с конденсируемым веществом; в этом случае для разделения двух фаз можно применять простые сепарационные устройства. В случае использования внешнего охлаждения рециркулируемой жидкости до низких температур необходимо считаться с возможностью вымораживания твердых компонентов на теплопередающих поверхностях. Если хладоагентом является вода, к ней можно добавить антифриз. Однако, если вода в системе не используется, то возможна конденсация влаги из газовой фазы или конденсация паров других присутствующих в системе относительно высокозамерзающих паров, что приводит к возникновению ряда проблем.
Поверхностные конденсаторы. Поверхностные конденсаторы чаще всего используют в тех случаях, когда конденсируемый пар представляет собой основной компонент газового потока и присутствует лишь небольшое количестно неконденсирующихся газов, удаляемых из системы. При этом можно применять обычный трубчатый теплообменник-конденсатор (рис.3.10). Если неконденсирующиеся газы составляют основную часть газового потока, то для улучшения теплопередачи используют трубки, гофрированные с той стороны, где проходит газ, конечно, если конденсирующийся материал не забивает поверхность. В противном случае в трубчатых теплообменниках должны быть предусмотрены устройства, позволяющие легко очищать поверхность с той стороны, с которой контактирует газ. Конденсатор может быть вертикальным и горизонтальным. В горизонтальных аппаратах часто предусматривается возможность наклона, обеспечивающего отекание из трубок. В тех случаях, когда достаточно получить температуры, на 10 градусов или более превышающие максимальную температуру окружающего воздуха, можно использовать теплообменники с
160
