Тема 2. Обладнання для гідромеханічних процесів хімічних виробництв.

ПЛАН

1. Пилогазоочищення: класифікація обладнання. Пилоосаджувальні камери, циклони, електрофільтри. Устрій, принцип роботи, конструктивні особливості.

2. Фільтри. Фільтри періодичної і безупинної дії, устрій основних типів фільтрів (фільтр-преса, нутч-фільтра, дискового, стрічкового, барабанного і карусельного фільтрів).

3. Центрифуги. Центрифуги безупинної дії, їх характеристика, устрій основних типів центрифуг: ФПН, ОГШ, ФГН, ФГП. Рекомендації по вибору центрифуг. Технологічний розрахунок центрифуг.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – 8-е изд., перераб. и дополн. – М.: Химия, 1971.

2. Врагов А.П. Гідромеханічні процеси та обладнання хімічних і нафтопереробних виробництв. – Суми: Алан-Екс. - 2003. – 232 с.

3. Шаповалов Ю.Н., Шеин В.С. Машины и аппараты общехимического назначения. – Воронеж: Изд. ВГУ. - 1981. – 304 с.

4. Машины и аппараты химических производств. П/р И.И.Чернобыльского. Изд. 3-е, перераб. – М.: Машиностроение. – 1975. – 454 с.

5. Хуснутдинов В.А., Сайфуллин Р.С., Хабибуллин И.Г. Оборудование производств неорганических веществ. – Л.:Химия, 1987. – 248 с.

Ключові слова

ПИЛОГАЗООЧИЩЕННЯ. ЦИКЛОН. ФІЛЬТР. ЦЕНТРИФУГА.

1. Пилогазоочищення

Після проведення низки процесів у хімічних виробництвах утворюються неоднорідні суміші (газові або рідинні), де газове або рідинне середовище є основним. При цьому в ньому міститься певна кількість дрібних твердих часток. Ці частки необхідно виділити. В основному це проводиться для очищення газу або рідини.

Гази можна очищати від завислих у них твердих або рідких часток під дією:

1. Сили тяжіння;

2. Відцентрових сил;

3. Електростатичних сил,

а також промивкою і фільтрацією.

Промислове здійснення кожного з цих способів пов’язано з використанням відповідного обладнання:

1. Газових відстійників та відстійних газоходів;

2. Відцентрових пиловіддільників;

3. Електричних фільтрів;

4. Гідравлічних пиловловлювачів;

5. Газових фільтрів.

Вибір апарату для очищення газів визначається рядом факторів, головним з яких є розмір часток, які вловлюються, і заданим ступенем очищення газів. Виходячи з цих параметрів, можна орієнтовно вибрати газоочисний пристрій по даним, наведеним у таблиці:

А п а р а т	Розмір часток, що вловлюються, мкм	Ступінь очищення, %
Пилоосаджувальні камери	5 – 20 000	40 – 70
Відцентрові пиловіддільники	3 - 100	45 – 85
Газові фільтри	2 - 10	85 - 99
Електрофільтри	0,005 - 10	85 – 99
Гідравлічні пиловловлювачі	0,005 - 0,01	85 – 99

Наведені дані дають уявлення лише про порядок відповідних величин, які можуть змінюватися в широких межах в залежності від стану, складу і властивостей запиленого газу, який потрапляє на очищення. Як видно з таблиці, пилоосаджувальні камери можна використовувати тільки для порівняно грубого очищення газу, їх встановлюють у місцях сильного запилення для попереднього очищення.

Відцентрові пилоосаджувачі – циклони, є найбільш розповсюдженими пристроями для очищення газу. Вони компактні і мають хороші показники по очищенню газу.

Три останні пристрої, представлені у таблиці, дають високий ступінь очищення газу і застосовуються там, де існують особливі вимоги до очищення.

Мокре очищення газів у гідравлічних пиловловлювачах (скруберах: насадкових, відцентрових і струменевих) і механічних газопромивниках забезпечує високий ступінь очищення газів – до 99%. Проте в хімічній промисловості цей спосіб обмежений, оскільки мокре очищення супроводжується охолоджуванням, зволоженням, а інколи і окисленням газу; крім того, уловлювані при мокрому очищенні частки не завжди можна використовувати у виробництві.

Обладнання для газоочищення

Пилоосаджувальні камери.

Осадження зважених в газовому потоці часток в пилоосаджувальних камерах відбувається під дією сил тяжіння. Простими конструкціями апаратів цього типу є відстійні газоходи, оснащені інколи вертикальними перегородками для кращого осадження твердих часток.

Для очищення гарячих пічних газів широко застосовують багатополкові пилоосаджувальні камери (рис. 1). Ці камери використовують для попереднього грубого очищення газів.

Рис. 1.- Схема багатополкової осаджувальної камери

Відцентрові пилоосаджувачі.

У відцентрових пилоосаджувачах (циклонах) осадження зважених часток відбувається в полі відцентрових сил.

Газ, що поступає на очищення, підводиться до циклону по трубопроводу, направленому по дотичній до циліндрової частини апарату. В результаті газ обертається усередині циклону довкола вихлопної труби. Під дією відцентрової сили, що виникає при обертальному русі газу, тверді частки більшою масою відкидаються від центру до периферії, осідають на стінці, а потім через конічну частину видаляються з апарату. Очищений газ через вихлопну трубу викидається в атмосферу.

Рис. 2. Схема циклону конструкції НІОГАЗ

Ці апарати відрізняються відносно невеликим гідравлічним опором, добре очищують гази. Концентрація пилу в газі, який подається на очищення, може досягати декількох сотні грамів на 1 м³.

Циклони конструкції НІОГАЗ випускають діаметром від 40 до 800 мм. Їх часто встановлюють паралельними групами по два, три апарати і більше. При цьому вони можуть бути об'єднані спільним пилозбірником і колекторами для входу і виходу газів.

Із зменшенням радіусу циклону значно збільшується відцентрова сила і швидкість осадження часток. На основі цієї залежності створені конструкції батарейних циклонів (рис. 3), більш ефективних, ніж звичайні циклони.

Рис. 3 – Схема батарейного циклону

1 – корпус; 2, 3 – решітки; 4 – патрубок для введення запиленого газу;

5 – елементи; 6 – патрубок для виведення очищеного газу;

7 – конусне днище

Батарейні циклони складаються з паралельно включених елементів 5 (рис. 3) малого діаметру (150-250 мм). Їх застосовують в широкому діапазоні зміни температур газу (до 400⁰ С) при відносно невеликій концентрації зважених в ньому твердих часток.

Загальні недоліки відцентрових пилоосаджувачів – недостатнє очищення газу від тонкодисперсного пилу, високий гідравлічний опір, отже і велика витрата енергії на очищення газу, швидке стирання стінок пилом, а також чутливість апаратів до коливань навантаження.

Електрофільтри

У електрофільтрах відбувається іонізація молекул газового потоку, що проходить між двома електродами, до яких підведений постійний електричний струм.

Основні елементи електрофільтру – коронувальні і осаджувальні електроди. Негативну напругу зазвичай підводять до коронувального електрода, а позитивне – до осаджувального. Тому до осаджувальних електродів під дією різниці потенціалів рухаються лише негативні іони і вільні електрони. Останні на своєму шляху стикаються із зваженими в газовому потоці дрібними твердими або рідкими частками, передають їм негативні заряди і захоплюють їх до осаджувальних електродів. Підійшовши до осаджувального електроду, частинки пилу або туману осідають на ньому, розряджуються і при струшуванні відриваються від електроду під дією власної сили тяжіння.

Для запобігання іскрового розряду між електродами, тобто короткого замикання, в електрофільтрах створюють неоднорідне електричне поле, напруга якого зменшується при віддаленні від коронувального електрода. Неоднорідність поля досягається завдяки установці електродів певної форми (рис. 4).

Рис. 4 –Схеми електродів

а – для трубчатого електрофільтра; б – для пластинчастого електрофільтра

1 – коронуючі електроди; 2 – осаджувальні електроди

Залежно від форми осаджувального електроду розрізняють електрофільтри трубчасті і пластинчасті.

Трубчастими електрофільтрами (рис. 5) є камери, в яких встановлені осаджувальні електроди у вигляді круглих або шестигранних труб. Коронувальними електродами служать відрізки дроту, натягнуті уздовж вісі труб.

Рис. 5 – Трубчастий електрофільтр

1 – газохід для очищеного газу; 2, 6 – рами; 3 – коронуючі електроди;

4 – вертикальна камера; 5 – осаджувальні електроди;

7 – газохід для запиленого газу; 8 - пилозбірник

Зверху електроди прикріплені до рами, підвішеної на ізоляторах, а знизу зв'язані спільною рамою для запобігання коливанням. Рівномірний розподіл газу по трубах забезпечується установкою газорозподільчих гратів.

У пластинчастих електрофільтрах (рис. 6) осаджувальними електродами служать паралельні гладкі металеві листи або натягнута на рами сітка, між якими підвішені коронувальні електроди, виконані з відрізків дроту.

Рис. 6 – Пластинчастий електрофільтр

1 – коронуючі електроди; 2 – пластинчасті осаджувальні електроди;

а – вхідний газохід; б – вихідний газохід; в - камера

Переваги трубчастих електрофільтрів у порівнянні з пластинчастими – створення більш ефективного електричного поля і кращий розподіл газу по елементах. Завдяки цьому в трубчастих електрофільтрів вище продуктивність в порівнянні з пластинчастими. Переваги пластинчастих електрофільтрів – простота монтажу і зручність струшування.

Пластинчасті електрофільтри застосовують в основному для очищення сухих газів. Трубчасті електрофільтри застосовують для очищення пилу, який важко вловлюється, і крапель рідини з туманів.