Повышение эффективности процесса коагуляции газодисперсных систем наложением ультразвуковых полей

• Автор: Шалунова, Ксения Викторовна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Бийск
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Введение

1 Анализ характеристик выбросов различных отраслей

промышленности и современного состояния оборудования для их очистки

1.1 Классификация и основные характеристики аэрозолей

1.1.1 Характеристика вредных выбросов в химической промышленности

1.1.1.1 Источники дисперсных выбросов в сернокислотном производстве

1.1.1.2 Характеристика дисперсных выбросов при производстве фосфорсодержащих соединений и минеральных удобрений

1.1.1.3 Источник аэрозольного загрязнения при производстве пылеобразных материалов

1.1.2 Источник аэрозольного загрязнения при

производстве технического углерода

1.1.3 Необходимость улавливания дисперсных примесей

1.2 Пылеулавливающее оборудование для очистки промышленных газов от дисперсных примесей
1.2.1 Сухое пылеулавливание
1.2.2 Фильтрация аэрозолей
1.2.3 Электрическая очистка газов
1.2.4 Мокрое пылеулавливание
1.2.5 Проблемы существующего оборудования для очистки отходящих газов от дисперсных примесей
1.3 Ультразвуковая коагуляция
1.3.1 Анализ факторов, влияющих на .эффективность процесса коагуляции под действием ультразвуковых колебаний высокой интенсивности
1.4 Обзор существующих акустических излучателей, предназначенных для воздействия на газовые среды
1.4.1 Аэродинамические излучатели
1.4.1.1 Газоструйные свистки
1.4.1.2 Динамические сирены
1.4.2 Электромеханические преобразователи
1.4.3 Электромеханические преобразователи с пьезоэлектрическим активным элементом
1.5 Постановка задач исследования
2 Теоретическое исследование процесса ультразвуковой коагуляции
газодисперсных систем с целью установления оптимальных режимов ультразвукового воздействия и выработки общих требования к создаваемому оборудованию
2.1 Общий подход к выявлению оптимальных режимов
ультразвукового воздействия для коагуляции газодисперсных систем
2.2 Вероятностная модель Смолуховского парных соударений дисперсных частиц
2.3 Существующая модель оценки вероятности соударения аэрозольных частиц
2.4 Модель определения вероятности соударения частиц с
учетом вязкости среды
2.5 Теоретический анализ оптимальных условий процесса
акустической коагуляции
3 Экспериментальное исследование и выявление оптимальных
параметров ультразвукового воздействия для коагуляции аэрозолей
3.1 Выбор оборудования для проведения экспериментальных исследований
3.1.1 Концентратор
3.1.2 Согласующее бустерное звено
3.1.3 Излучающий элемент
3.2 Технические характеристики ультразвуковых излучателей для проведения экспериментальных исследований
3.3 Исследование процесса и выявление оптимальных режимов ультразвукового воздействия
3.3.1 Экспериментальная установка для проведения исследований ультразвуковой коагуляции аэрозолей
3.3.2 Измерение параметров ультразвукового поля
3.3.3 Виды аэрозолей, использовавшихся при проведении экспериментов
3.3.4 Получение качественной картины воздействия ультразвуковыми колебаниями на газодисперсиые системы
3.3.5 Исследование эволюции дисперсного состава аэрозоля в ультразвуковом поле
3.3.6 Определение зависимости эффективности коагуляции 3 аэрозолей от частоты воздействия
3.3.7 Определение зависимости эффективности 8 ультразвуковой коагуляции аэрозолей от уровня звукового давления
3.4 Определение возможности и оптимальных режимов 3 ультразвуковой коагуляции аэрозолей, переносимых воздушными потоками
3.5 Выводы
4 ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ
КОАГУЛЯЦИИ АЭРОЗОЛЕЙ
4.1 Исследование возможности и эффективности 0 ультразвуковой коагуляции в больших объемах
4.2 Разработанные варианты промышленного применения 5 ультразвуковой коагуляции аэрозолей
4.2.1 Примеры разработанных установок для коагуляции 5 аэрозолей в газоходах
4.2.2 Усовершенствованная конструкция инерционного 9 пылеуловителя
4.2.3 Применение ультразвуковой коагуляции для 2 повышения степени очистки попутного нефтяного газа
Заключение
Список использованных источников


Многие промышленные процессы связаны с выбросом в атмосферу значительных количеств вредных дляокружающей среды и ценных для производства продуктов. Во многих случаях эти выбросы находятся в виде аэрозольных частиц дымы, туманы. Наибольший процент выбросов загрязняющих веществ на сегодняшнее время приходится на такие отрасли промышленности, как химическая, цементная, горная,, тепловая энергетика. Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием химического состава, имеют большую суммарную поверхность, вследствие чего их химическая и биологическая активность очень, высока. Некоторые вещества. Высокая концентрация различных дисперсных примесей в выбросах наносит огромный вред природной среде и здоровью человека приводит к безвозвратной потере большого количества сырьЯИ готового продукта. Независимо от происхождения естественное или антропогенное и условий образования аэрозоли можно разделить на 3 классах 1, 2 пыли, дымы, туманы. Дымы конденсационные аэрозоли с твердой дисперсной фазой или включающие частицы и с твердой дисперсной фазой, и с жидкой дисперсной фазой. Величина частиц в дымах лежит в пределах от 5 мкм до субмикроскопических размеров, т. Туманы состоят из капелек жидкости, образующихся при конденсации пара или распылении жидкости. При этом в капельках могут содержаться растворенные вещества или суспендированные твердые частицы. Туманы, в особенности природные, состоят из сравнительно крупных капелек, со среднестатистическим диаметром до мкм. По способу происхождения аэрозоли разделяют на диспергационные дисперсионные и конденсационные аэрозоли 3. Диспергационные аэрозоли образуются при диспергировании измельчении, распылении твердых и жидких тел и при переходе порошкообразных тел. Конденсационные аэрозоли образуются при объемной конденсации перенасыщенных паров и в результате газовых реакций. Форма частиц газодисперсных систем зависит от агрегатного состояния вещества дисперсной фазы. В туманах капельки жидкости шарообразны. В дымах они могут иметь самую разнообразную форму, например, игольчатую, пластинчатую, звездообразную. ВДА с размерами частиц в интервале 0, . На рисунке 1. Ра змер частиц, мкм
0. Табачный дым
Рисунок 1. Из рисунка 1. Промышленные предприятия выбрасывают в атмосферу большое количество различных загрязняющих веществ, пыли. Состав промышленных выбросов в атмосферу весьма разнообразен и определяется технологическим процессом производства. Далее рассмотрим некоторые из источников образования промышленного аэрозоля. Предприятия химической промышленности являются источникамиразнообразных вредных и токсичных выбросов в биосферу. В таблице 1. Таблица 1. Далее описаны некоторые из источников пылевыделения в химической промышленности. Основное количество серной кислоты получают из газов, выделяющихся при обжиге серного колчедана и сульфидных руд, цветных металлов меди, свинца, цинка и др. Полученная при обжиге газовая смесь состоит из 2, , И2, примесей ЭОз, паров Н, а также Аб2Оз, 8е и содержит большое количество огарковой пыли в основном это оксиды металлов 6. До поступления газовой смеси в технологический цикл огарковая пыль должна быть тщательно удалена, так как она засоряет аппаратуру и газопроводы, повышает их гидравлическое сопротивление и создает ряд затруднений в производственном процессе 7, 8. При контактном способе в обжиговом газе содержится до 0 гм пыли, которая на стадии контактирования засоряет аппаратуру и снижает активность катализатора. Кроме того, содержащие в обжиговом газе примеси вредны для последующих процессов производства кислоты. Соединения селена не оказывают вредного действия на контактную массу, однако необходимо стремиться к полному извлечению диоксида селена 8е, так как из нее в дальнейшем извлекают ценный продукт селен. При получении серной кислоты по нитрозному способ допускается наличие огарковой пыли в газах до мгм3. Основными компонентами отходящих газов при получении фосфорсодержащих соединений и минеральных удобрений являются пыль, фторсодержащие газы и аммиак. Основное количество пыли образуется на следующих стадиях производства сушка, обжиг фосфорита.