Термическое обезвреживание (сжигание) сточных вод (стр. 3 из 4)
2. Определим количество (расход) паров ацетона в составе газовой смеси расчёте на 1 час:
Где VM – молярный объём газа, кмоль/м3.
3. Построение рабочей линии и линии равновесия.
Для построения рабочей линии процесса абсорбции необходимо определить координаты точек А и В, характеризующих состав газовой и водной фаз на входе и выходе из абсорбера.
а) Содержание паров ацетона во входящем воздухе (в отн. мольных долях) составляет:
б) Относительная мольная доля паров ацетона в газовой смеси на выходе из адсорбера:
в) Содержание ацетона в поглотителе-воде при входе в абсорбер по условию задачи составляет Хв=0.
г) Находим координату Хн.
По условию задачи координата Хн, т.е. концентрация ацетона в поглотителе на выходе из абсорбера составляет n = 71% от равновесной с входящим газом. Поэтому необходимо сначала найти равновесную со входящим газом концентрацию Х*.
Т.к. уравнение линии равновесия Y* =1,68·Х и при входе в абсорбер отн. мольная доля ацетона составляла Yн =
, то: 
Следовательно,
Таким образом координаты точек А и В составляют:
А(0; 0,08695) и В(0,03674; 0,008695)
На основе полученных данных строим линию равновесия и рабочую линию процесса АВ, а также схему абсорбера для противоточной абсорбции:
Построение рабочей линии АВ и линии равновесия ОС:
Схема движения абсорбата и абсорбента в абсорбере:
4. Найдём среднюю движущую силу процесса по газовой фазе ∆Yср на входе в абсорбер и выходе из него:
Средняя движущая сила в абсорбере при прямой линии равновесия определяется по формуле:
5. Из уравнения массопередачи:
при условии, что Ку = Кх/1,68, рассчитаем площадь контакта фаз в адсорбере F, необходимую для обеспечения перехода требуемого количества газа в жидкую фазу.
Площадь контакта в абсорбере создаётся с помощью керамических колец Рашига. Для колец формата 25х25х3,удельная поверхность насадки δ = 204 м2/м3.
6. Рассчитаем габариты адсорбера:
Поскольку
F = Hн· S · δ · ψ,
где Hн – высота насадки колец Рашига;
S – площадь сечения абсорбера;
δ – удельная поверхность насадки ,
Ψ – коэффициент смачивания = 0.88,
то можно записать:
– объём насадки,где Vн – объём слоя колец Рашига, необходимый для создания данной поверхности F при коэффициенте смачивания
Таким образом, объём насадки колец Рашига должен составить:
Далее находим площадь поперечного сечения абсорбера S:
где V0 – расход газовой смеси при н.у.,
w – линейная скорость газового потока (м/с).
Для цилиндрического абсорбера площадь сечения определяется из площади круга:
Откуда определяем диаметр абсорбера:
- нормальные ряды колонных аппаратов, мм = 1400и высоту насадки абсорбера Нн:
7. Требуемый для проведения процесса расход поглотителя–воды 𝑳 определяем из уравнения:
(кмоль В/кмоль А)отсюда следует:
гдеМац.- расход поглощаемого компонента ; М(ацетона)=
кмоль/ч; Мв = 18 кг/кмоль (Н2О) Xн=0,03674 – конечная концентрация ацетона в воде на выходе из абсорбера (отн.мольн.доли – кмоль А/кмоль В).Поэтому расход воды L составит:
Выводы: для проведения процесса абсорбции необходимо использовать насадку с диаметром D=
м и высотой Нн= 
м, при этом расход поглотителя-воды составит 
м3/час.Заключение
Загрязнение окружающей среды является серьезной проблемой для всех стран мира. По мере роста народонаселения и масштабов производства экологические последствия становятся все более серьезными и распространенными, а нетронутые природные пространства непрерывно сокращаются. Стало ясно, что снижение качества окружающей среды уже нельзя считать приемлемым компромиссом.
Дальнейшее развитие инженерной защиты окружающей среды находится в направлении совершенствования основных технологий производства и минимизации их воздействия на окружающую среду, что потребует дальнейшего развития и повышения качества технических природоохранных методов и средств. Это, в свою очередь, ставит задачи углубления теоретических основ техники и технологии защиты окружающей среды.
По мере развития техники и совершенствования технологических процессов появляются новые виды веществ, выбрасываемых в атмосферу. В то же время происходит модернизация существующего и разработка новых видов технологического оборудования, в котором осуществлена полная герметизация, автоматизация, дистанционное управление. Внедряется безотходная технология, при которой исключаются выбросы в атмосферу, возникают новые методы очистки воздуха от вредных газов и паров, разрабатывается и применяется новое технологическое оборудование, в состав которого входят встроенные агрегаты для удаления и обезвреживания вредных веществ. Все это вселяет надежду, что недалеко то время, когда практически все технологические процессы станут безотходными и выброс вредных веществ в атмосферный воздух практически прекратится.
Решение проблемы очистки сточных вод от различных загрязнений требует специальных знаний различных дисциплин, в первую очередь, химической технологии. Мы должны знать основные методы обезвреживания наиболее распространенных загрязнений, их технико-экономические показатели, реальные возможности и перспективы в данной области.
При очистке приходится решать одновременно ряд проблем, связанных с многокомпонентностью очищаемых сред, и их необходимо подвергать различным методам очистки, расход выбросов по времени непостоянен, изменяется концентрация в них различных вредных веществ и т. д. Все это, конечно, осложняет очистку, требует принятия в каждом отдельном случае соответствующих решений.
Проблемы, возникающие при разработке и проектировании очистных систем, тесно связаны и со всеобщими законами (цикличность, безотходность и др.), и с конкретными закономерностями природных технологий. Вклад каждой из них в результирующее действие зависит от большого числа факторов, связанных с параметрами загрязнений, среды, конструктивными особенностями аппаратов. Многие из факторов взаимосвязаны, а результирующие зависимости имеют настолько сложный характер, что не всегда удается найти логическое объяснение полученным результатам. Поэтому даже в расчетах простейших очистных устройств приходится основываться на экспериментальные данные и производственный опыт.
Вопросы для теста
(правильные ответы помечены звёздочкой):
1) Каков средний расход топлива при использовании огневого метода обезвреживания сточных вод на 1 тонну стоков?
А) 50-100 кг
Б) 150-200 кг
В) 250-300 кг *
Г) 350-400 кг
2) Как называется процесс улавливания и возвращения в рабочий цикл материалов и полупродуктов для повторного использования в технологическом процессе?
А) Рекуперация *
Б) Теплообмен
В) Утилизация
Г) Сепарация
3) Какой метод является наиболее удобным для обезвреживания особо опасных, ядовитых и неутилизируемых отходов?