CC BY
27
УДК ББ.0213:ББ1.33
К. В. Яловега ДОСЛІДЖЕННЯ ВЛОВЛЮВАННЯ №3 ТА ПАРНИКОВОГО ГАЗУ СО2 У КОМБІНОВАНОМУ КОНТАКТНОМУ ПРИСТРОЇ
Встановлено закономірності гідродинамічних та масообмінних процесів абсорбції аміаку та двоокису вуглецю в колонному апараті з використанням ККП; отримано функціональні залежності висоти пінного шару, гідродинамічного опору контактної ступені, коефіцієнта масовіддачі Ключові слова: вловлювання парникового газу, гідродинаміка, комбінований контактний при-
стрій, абсорбція, кальцинована сода
1. Вступ
Дані дослідження присвячені покращенню апаратурного оформлення в хімічній галузі, зокрема у виробництві кальцинованої соди. Виробництво соди має ряд значних недоліків, в саме, недосконалість технології та обладнання. Щорічно содові заводи СНГ викидають до 178 млн м3 забруднених газових потоків, які містять аміак, двоокис вуглецю, NOx, SO2, пил, тому, удосконалення технології, апаратури та виробництва з метою максимального використання сировини та енергоресурсів та очистка викидів від парникових газів є питанням сьогодення.
2. Постановка проблеми
Удосконалення апаратурного оформлення процесу поглинання газів під час абсорбції у про-мивачі повітря фільтрів із використанням нового комбінованого контактного пристрою (ККП) дозволить уникнути проблеми нерівномірного розподілу рідини на контактній ступені і підвищити ефективність масопередачі при порівняно незначному збільшенні гідравлічного опору.
3. Основна частина
3.1. Аналіз літературних джерел по темі дослідження
В роботах [6,7,8,9,10] розглянуто конструкції та принцип дії, плюси та недоліки колонних апаратів із різними принципами комбінування контактних елементів, які застосовуються в сучасних галузях промисловості. Проаналізовано екологічні недоліки діючого обладнання для масообмінних процесів та запропоновано методи підвищення його ефективності зі збільшенням екологічної безпеки. Представлено можливість створення малогабаритних установок з використанням ККП. Запропоновано
використовувати в якості стабілізатора пінного шару в ККП регулярну насадку, яка виготовлена із перфорованого листового матеріалу.
3.2 Результати досліджень
В роботах [1-4] описано дослідження роботи ККП при вловлюванні важко розчинних газів, та проведено дослідження структурних параметрів пінного шару. Виявлено, що застосування стабілізатора пінного шару значно підвищує ефективність роботи однієї контактної ступені завдяки збільшенню та упорядкованості поверхні контакту фаз. Вивчені закономірності газовмісту і параметри поверхні контакту фаз. Було виявлено основні закономірності гідродинаміки пінного шару із стабілізатором на дрібнодірчастих протитечійних тарілках, що показало, що при застосуванні стабілізатору із перфорованого листового матеріалу зменшується розгойдування шару, та відбувається його рівномірний розподіл при незначному гідродинамічному зростанні.
В роботі [5] запропоновано колонний пінний апарат із використанням комбінованого контактного пристрою та його варіанти конструкцій.
В роботах [11] описано дослідження роботи пінного апарату з новим ККП. Встановлено, що висота газорідинного шару зростає зі зростанням висоти блоку регулярної листової насадки Н1 і залежить від швидкості газу, щільності зрошення, вільного перетину, еквівалентного діаметру.
Н = 1,68 Wг 0,75 ■Ц00,25 ■ So-1,65<-014 ■ Рж-1 ,м; (1)
Н2 = 470,310-4 ■ №г15 ■ Ц0035 ■ ¿з0’8 ^0-215, м. (2)
Визначення середнього гідравлічного опору контактного пристрою за формулою:
АР = 6,8^0’75 ■ L00’35 ■ ■ S0-275 , Па. (3)
Встановлено, що ефективність масообміну в
TECHNOLOGY AUDIT AND PRODUCTION RESERVES — № 6/2(8), 2012 © K. Jalavega
45
комбінованому контактному пристрої що працює в режимі високотурбулізованої піни підтверджує, що конструкція ККП призводить до інтенсивного перемішування взаємодіючих потоків, стримування газовмісту і ростом величини поверхні контакту фаз та швидкістю їх оновлення, що підтверджується при вловлювання аміаку наступним рівнянням:
Кг = 4853W Н0,33. (4)
При абсорбції важкорозчинного газу СО2 водою, було отримано наступну формулу:
К(Н1) = 230Wr1Ví6So-0,22 (5)
При швидкості газу в повному перерізі апарату 4,5 м/с ККД поглинання СО2 водою на решітках із стабілізатором майже в 2 рази перевищує ККД поглинання СО2 на решітках без стабілізатора.
Отже, насадка Н1 дозволяє затримувати більше рідини в комбінованому контактному пристрої, а відповідно створювати за рахунок закручування та турбулізації газорідинної фази додаткову активну поверхню для взаємодії фаз. При застосування насадки Н1 в комбінованому контактному пристрої при збільшенні вільного перетину тарілок можна досягти значної інтенсифікації процесу абсорбції газів при цьому зменшити металоємність обладнання.
Література
1. Филенко, О.Н. Улавливание компонентов газовых смесей на трубчастых решетках [Текст] / В.Ф. Моисеев, О.Н. Филенко // Вісник Національного технічного університету ”ХПІ”. - 2003.- № 13 - С. 78-85.
2. Филенко, О.Н. Структурные парметры пенного слоя на мелкодырчатых противоточных решетках со стабилизатором [Текст] /В.Ф. Моисеев, О.Н. Филенко П.В. Кузнецов// Східно-Європейський журнал передових технологій. - 2004. - № 4(10) - С. 84-88.
3. Филенко, О.Н. Закономерности гидродинамики пенного слоя со стабилизатором [Текст] / В.Ф. Моисеев,
О.Н. Филенко, П.В. Кузнецов // Вісник Національного технічного університету ”ХПІ”, -2004.- № 39 - С. 6471.
4. Филенко О.Н. Взаємний вплив гідродинамічних і структурних параметрів на висоту газорідинного шару в комбінованому контактному пристрої. [Текст] /
B.Ф. Моїсеєв, О.М. Філенко. // Вісник Національного технічного університету ”ХПІ”. - 2010.- № 44 -
C. 78-82.
5. Пінний апарат [Текст]: пат. Укр. на кор. модель №73238 С2 , МПК 7 В0Ш47/04. / Шапорев В.П., Моісеєв В.Ф., Бубликова Є.В., Філенко О.М.; заявник та власник патенту Шапорев В.П., Моісеєв В.Ф., Бубликова Є.В., Філенко О.М.- № 2003109590; заявл. 24.10.2003 ; опубл. 15.06.2005, Бюл. № 6, 2005 р.
Б. Створення ефективних малогабаритних установок для очистки технологічних рідин. [Тескт] тези доп. Наукової конференції молодих вчених, аспірантів та студентів „Розроблення, дослідження, створення продуктів функціонального харчування, обладнання і нових технологій для харчової та переробної промисловості ” (Київ 22-24 квітня 2003р.) / відп. ред. Сорока Н.П.; Національний університет харчових технологій. - Київ: НУХТ, 2003. - С. 139.
7. Перспективы разработки современного оборудования
с учетом экологической направленности [Тескт] : тез. доп. ІІ Міжнародної науково-практичної конференції “Екологія: освіта, наука, промисловість і здоров’я”. / Відп. ред. Рогов А.Н. - Белгород. - 2004. - с. 131.
8. Солодкий В.Д. Основні складові механізму реалізації стратегії Карпатської конвенції на Буковині [Текст] / Солодкий В.Д., Масікевич Ю.Г., Моісеєв В.Ф., Пітак
І.В. // Східно-Європейський журнал передових технологій. - 2012. -№2/12(56). - с. 19-22.
9. Питак, И.В. Основы теории и расчета деталей роторного аппарата [Текст] / И.В. Питак // ВосточноЕвропейский журнал передовых технологий. - 2012. -№4/7(58). - С. 14-17.
10. Апаратура для очистки технологічних газів від аміаку та вуглекислого газу у виробництві кальцинованої соди. [Текст] тези доп. п’ятої міжнародної наукової конференції «Молодь у вирішенні регіональних та транскордонних проблем екологічної безпеки», м. Чернівці, 5-6 травня 2006 / відп. ред. Череватов В.Ф.; Чернівецький національний університет ім. Ю. Федь-ковича. - Чернівці: Зелена Буковина, 2006. - С. 311.
11. Філенко, О.М. Закономірності гідродинамічних та масообмінних процесів очищення газових викидів содового виробництва у апараті з комбінованими контактними пристроями [Текст]: дис. канд. техн. Наук / О.М. Філенко. - Х., 2011. - 153 с.
ИССЛЕДОВАНИЕ УЛАВЛИВАНИЯ NH3 И ПАРНИКОВОГО ГАЗА СО2 В КОМБИНИРОВАННОМ КОНТАКТНОМ УСТРОЙСТВЕ
Е. В. Яловега
Установлены закономерности гидродинамических и массообменных процессов абсорбции аммиака и двуокиси углерода в колонном аппарате с использованием ККУ; получены функциональные зависимости высоты пенного слоя, гидродинамического сопротивления контактной степени, коэффициента масоотдачи
Ключевые слова: улавливания парникового газа, гидродинамика, комбинированный контактное устройство, абсорбция, кальцинированная сода
Екатерина Викторовна Яловега, студентка кафедры химической техники и промышленной экологии Национального технического университета «Харьковский политехнический институт», тел. (050)8281297, e-mail: [email protected]
RESEARCH TRAPPING NH3 AND GREENHOUSE GAS CO2 IN THE COMBINED PIN DEVICE
K. Jalovega
The regularities of hydrodynamic and mass transfer processes of absorption of ammonia and carbon dioxide in the column unit using CPD obtained functional dependence height of foam layer, hydrodynamic resistance contact extent masstransfer coefficient for calculating Keywords: trapping greenhouse gas hydrodynamics, combined pin device, absorption, soda ash
Kateryna Jalovega, student of department of chemical technology and industrial ecology, National technical university «Kharkiv polytechnic institute», tel. (050)8281297, e-mail: [email protected]
І 4Б
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/2(8), 2012
