РАЗДЕЛ 2.
МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Лабораторные методы исследования абсорбционных и десорбционных процессов
2.1.1. Конструкция экспериментальной установки
Выше, в литературном обзоре указывалось, что одной из целей настоящей работы
являлось лабораторное исследование процесса массопередачи в условиях
абсорбционной очистки сбросных газов содового производства. Схема
экспериментальной лабораторной установки, которая применялась в этих
исследованиях представлена на рис.2.1. Она состояла из следующих узлов. Узла
подготовки газовой смеси (поз. 1 – 7), узла подачи жидкости (поз. 17, 19),
собственно массообменного аппарата, конструкция которого будет рассмотрена
ниже, c каплеотделителем 12, узла удаления газа (поз. 16, 18) и сборника
жидкости (поз. 10.). Установка была снабжена также термометрами (поз. 9, 13,
15) для измерения температуры и манометрами (поз. 8, 11) для измерения давления
в абсорбере и его гидравлического сопротивления.
Наиболее сложным узлом экспериментальной установки являлся узел приготовления
газа. В нем создавалась газовая смесь, имитирующая сбросные газы содового
производства. В качестве последних исследовались: воздух фильтров (газ,
содержащий сероводород), продукты горения из топок, работающих на сернистом
мазуте (газ, содержащий диоксид серы) и сбросные газы известково-обжигательных
печей. Первый из перечисленных газов представляет собой воздух, с относительно
небольшими примесями диоксида углерода, аммиака и сероводорода. Продукты
горения и газы известково-обжигательных печей представляют собой, в основном,
смесь азота, воздуха и диоксида углерода. В топочных газах содержится также
несколько процентов диоксида серы. Имитация перечисленных выше газов в
экспериментальных условиях создавалась путем смешения соответствующих
компонентов.
Проще всего готовилась смесь, имитирующая газ известково-обжигательных печей.
СО2 подавался из баллона (на схеме не показан). Его расход измеряли реометром 4
и регулировали маностатом 1. Воздух засасывался из атмосферы, и его расход
определяли по реометру 3. Оба газа смешивали в смесителе 7, имевшем
цилиндрическую форму и снабженном винтовой насадкой.
При имитации топочного газа к смеси диоксида углерода с воздухом, полученной
описанным выше способом, добавляли диоксид серы. SO2 получали в результата
реакции взаимодействия безводного сернистого натрия с серной кислотой. Газ
готовили заранее и накапливали в полиэтиленовом мешке (на схеме не показан),
выполнявшем функцию сухого газгольдера. В процессе опыта диоксид серы из мешка
через реометр 2, служивший для измерения расхода, и регулировочный кран 5
(сосуд 6 в этих опытах отсутствовал) подавали в смеситель 7.
Наиболее сложным оказалось введение в газовую смесь малых количеств аммиака и
сероводорода. После проверки нескольких вариантов остановились на следующем.
Через термостатированную емкость 6, в которую помещали аммиачный раствор,
насыщенный сероводородом (получали путем насыщения аммиачной воды газообразным
сероводородом, выделявшимся при реакции девятиводного сернистого натрия с
концентрированной соляной кислотой), продували определенное количество воздуха.
Расход последнего измеряли реометром 2 и регулировали краном 5. Воздух
«выдувал» из жидкости, находившейся в емкости 6, аммиак и сероводород. Их
концентрацию и соотношение можно было регулировать добавляя в сосуд 6 жидкость
с различной концентрацией NH3 и СО2. Полученную смесь подавали в смеситель 7 на
смешение с дополнительным воздухом, который засасывался из атмосферы (расход
измеряли реометром 3), и диоксидом углерода.
Узел подачи раствора (абсорбента) состоял из термостатированной емкости 19 и
перистальтического программного микронасоса 17 типа ППМ. Отработанный абсорбент
собирали в емкости 10.
Установка была оборудована термометрами 15, 9 и 13 для контроля температуры
жидкости на входе и выходе из абсорбера и газа на выходе, соответственно.
Гидравлическое сопротивление абсорбера измеряли U-образным дифманометром 11, а
вакуум в абсорбере U-образным манометром 11.
Газ из установки удалялся вакуум насосом 18. Вакуум на выходе из абсорбера
стабилизировали с помощью маностата. 16.
В состав установки входил также газоанализатор (на схеме не показан), который
представлял собой несколько последовательно соединенных сосудов Дрекселя
(барботеров), заполнявшихся поглотительной жидкостью, и реометр для измерения
расхода отбираемого на анализ газа. Газоанализатор можно было подключать к
точкам, помеченным на схеме “отбор проб” на трубопроводах подачи и отвода газа
из абсорбера. Протяжка газа осуществлялась вакуум насосом, для чего
газоанализатор подключали к точке обозначенной на схеме “из пробоотборника”.
2.1.2. Выбор конструкции лабораторного абсорбера
Для исследования процессов абсорбции был предложен ряд конструкций лабораторных
установок. Рассмотрим их основные типы с точки зрения применимости для
реализации целей и задач исследования процессов массообмена при очистке газов
содового производства, сформулированных в предыдущей главе.
Лабораторные аппараты для исследования процессов абсорбции можно разделить на
две большие группы. К первой из них относятся такие, в которых абсорбент не
перемешивается (или его можно считать не перемешиваемым). Ко второй –
лабораторные модели, в которых абсорбция осуществляется перемешиваемой
жидкостью.
Аппараты первой группы применяют для:
измерения коэффициентов диффузии газов в растворе;
определения констант скорости реакций, сопровождающих растворение газов;
определение растворимостей газов в жидкостях, с которыми они реагируют.
С ограничениями, рассмотренными ниже, аппарат
- Київ+380960830922