1. Өндірістік орындардың технологиялық сызбасына

Кірпішті күйдіру домалақ пеште іске асырылады. Негізгі отын көмір

болғандықтан атмосфераны күл , азот оттегісі , көміртек оттегісі , күкірт оттегісі , қалқыма заттармен ластап жатыр. Бұл газды тастамалар қоршаған ортаны , яғни атмосфералық ауаға зиянын тигізбеу немесе болдырмау үшін , соңғы технологиялық үлгідегі жасалған газ тазалау қондырғыларын таңдаумыз қажет.

Бұл газды тастамаларды тазалау үшін әр түрлі абсорбционды әдістерді

қолданамыз.Абсорбция кезінде газбен ерітінді арасында қатынас жүреді. Ондағы заттар осы газдармен реагирациаланады.

Шығатын газдардағы күкірт оксидісін , азот оксидісі , көміртек оксидісін тазалау үшін көптеген хемосорбциялық тәсілдер ұсынған , бірақ та тәжірибе жүзінде бірен – сараны қолданылды. Бұл шығатын газдың көлемі жоғарлығына байланысты , ал ондағы күкірт оксидісінің концентрациясы аз , газдар құрамында шаңның және температураның жоғары болумен сипатталады. Абсорбциялау үшін су , су ерітінділері және сілті тұзының суспензиясы және сілті жер металдары қолдануы мүмкін. [6]

SO₂ –ні сумен абсорбциялау келесі реакциямен жүреді:

Бұл әдістің артықшылығы технологиялық сызбаның оңайлылығы , эксплуатациялау шығынының төмендігі , сорбенттің оңай табылуы және арзандылығы , газ тазалауда алдында мұздатуды және шаңсыздандыруды қажет етпеуі мүмкін.

Корбанат 1100-1300°С температурада күйдіру кезінде әк түзіледі. Әк және әктілеу әдісі үшін SO₂-ні абсорбциялау процесі келесі түрдегі сатыдан тұрады: [6]
SO₂+H₂O=H₂SO₃

CO₂+H₂O=H₂CO3

CaCO₃+H₂CO₃ =CaSO₃+H₂CO₃

CaSO₃+H₂CO₃=Ca(HCO₃)₂

Сурет - 3 . Теңіз суы.

1 – электрлі сүзгі ;

2,3 – абсорберлер ;

4 – жылытқыш ;

5 – реактор .

Ca(HCO₃)₂+O₂= Ca(HCO₄)₂

Ca(HCO₄)₂+2CaSO₄=Ca(HCO₃)₂+ 2CaSO₄

Ca(HSO₄)₂+2CaCO₃= Ca(HCO₃)₂+2CaSO₄

CASO₃ +0.5H₂O=CaSO₃*0.5H₂O

CaSO₄+H₂O=CaSO₄ *2H₂O
Реакцияның жүруі құрамына және рН суспензиясына тәуелді. Қоспада әр түрлі қосылыстардың болуы абсорбция процесін солғұрлым қиындатады.
3.3. Нерекуперационды әдіс

Суспензияны дайындау үшін әкті 0.1 мм бөлшек өлшеміне дейін майдалайдымыз. Суспензия құрамы Т:Ж=1:10. Бірнеше тазалау сызбасын ұсынады. Сурет – 4.

Әк және әктілеу әдісінің кемшіліктері келесідей: қондырғының коррозиялануы және эрозиялануы , тұнбаның түзілуі .
3.4. Натрий негіздегі хемосорбентті абсорбциялау

Бұл әдістің артықшылығы ұшпайтын хемосорбенттердің жұтылу қабілетінің бар болуы. Әдісте SO₂ –нің әр түрлі газ концентрациясын ұстайды.

Процестің әртүрлі нұсқкаулары болуы мүмкін.Сода ерітіндісімен абсорбциялаған кезде сульфит және бисульфит натрия түзіледі: [7]
Na₂CO₃+SO₂=Na₂SO₃+ CO₂

Na₂SO₃ +SO₂+H₂O= 2NaHSO₃

1- газ кіру құбыры ;

2- газ шығу құбыры ;

3- шлам шығатын құбыр ;

4- абсорбер ;

5- центрифуга.

Бұл әдісте SO₂ –нің жұтылуы аммиак суымен немесе су ерітінділері сульфит-бисульфит аммониямен жүреді.

Әдістің артықшылығы : процестің жоғары эффективтілігі , сорбенттің оңай табылуы және керек өнімнің түзілуі ( сульфит және бисульфит аммоний) . Процестің химиялық реакциясы : [4]
NH₄+H₂SO₃=(NH₄)2SO₃+2H₂O

(NH₄)₂SO₃+H₂SO₃=₂NH₄HSO₃

2(NH₄)₂SO₂+O₂=₂(NH₄)₂SO₄
Әдісте жүйелі және жүйелі емес болады. Аммиак – жүйелі емес , әдісте бисульфат өнім ретінде шығарады. Жүйелі әдісте концентрленген күкірт диоксидісі алынады. Аммиак жүйелі әдістің сызбасы. Сурет – 5.
3.6. Амин ароматымен абсорбциялау

Мұнда түсті металлургиядан шығатын газдарды көміртек оттегісі мен күкірт оттегісін абсорбциялау үшін ксилидина немесе диаметиланина ерітінділерін қолданады. Қарастырылған процестің біріндегі сульфид абсорбентіндегі ксилидина және су қоспасы ( 1:1 ) болады . Ксилидин және су әдетте араласпайды , бірақ та күкірт оттегісінің қатысуымен ксилидиннен –ксилидин сульфаты су ерітіндісінде түзіледі: [6]

Өндірістен шығатын газдар NO₂ , CO₂ , SO₂ тастамалары бір мезетте тасталынады. Абсорбционды процесінің ең қиындылығы химиялық

1. 
   Газ фазасында NO₂ , CO₂-ні толығымен қышқылдандыру .
   
2. 
   NO₂ , CO₂ –нің бөлшектерінің қыщқылдануынан эквимолекулярлы қосылыс NO₂ , CO₂ –і түзіледі .
   
3. 
   Селективті абсорбентер қолдану.
   

1. 
   абсорбер ;
   
2. 
   ыдыс ;
   
3. 
   колонна ;
   
4. 
   конденсатор ;
   
5. 
   кептіргіш ;
   
6. 
   сиымдылық .
   

1,2 – абсорбер ;

3,5 – сиымдылық ;

4 – салқындатқыш.

Сұйық фазадағы оттегіні интенсифиция процесінде қосады , бірақ та ол үлкен шығындалады. 1%-тік оттегі NO₂ , CO₂-мен реакцияға түседі , қалғаны атмосфераға тасталынады.Катализатор барысында газ тәріздес оттегі азотының қышқылдану реакция жылдамдығы жоғарлайды. Ішіндегі ең активтісі – гопкалит ( 120°С температурада ) болып табылады.

NO₂ , CO₂- сін абсорбциялау үшін суды , сілті ерітінділері және қышқылдандырғыш қолданады. [7]
3.8. Газ фазадағы азот оттегісін сумен абсорбциялау әдісі

Газ фазадағы азот оттегісін сумен абсорбциялау кезінде азот оксидісінің бір бөлігі бөлінеді , қышқылдану жылдамдығы төмен концентрацияда аз:

2NO₂+H₂O= 2HNO₃+NO+Q

Оксидті залалсыздандыру (жою) үшін азот қышқылымен сутегі пероксид ерітіндісін қосуда қолдануға болады:

N₂O₃ +H₂O₂=N₂O₄+ H₂O

3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO

N2O4+H2O= HNO3+HNO3

Экономикалық процесті анықтайтын ең негізгі факторы , сутегі пероксид шығыны болып табылады. Тәулігіне 1т қышқылға 6 кг жуық болады.

Көміртек оттегісі (CO₂ ) жоғары токсикалық газ болып табылады. Оның шектік мүмкіндік концентрациясы : жұмыс зонасында – 20 мг/м³ , атмосферада – 3 мг/м³ , орташа тәулікте – 1 мг/м³ .

Көмір қышқыл газ - құрамында көміртегі бар заттардың толық жанбауы кезінде түзіледі. Ол балқыту және қара – түсті металдарды өңдеу процесінде ,іштен жану двигательтердің түтін газдары , жарылыс немесе жару жұмыс кезіндегі т.б. газдардың құрамына кіреді.

Көмір қышқыл газын тазалау үшін абсорбция немесе газды сұйық азотпен шаюды қолданады. Абсорбция ретінде мыс карбанатын , сулы – аммиак ерітіндісінің тұзды ацетатын да қолданады.

Бұл әдісте газдағы көміртек оксидісінің болуымен қолданады . Процесс – көміртек оксидісінің ерітінділері мыс тұзының тетрахлоридтерінің аралысуы және алюминидегі әртүрлі ароматты көмірсутекте түзілетін көміртек оксидісінің кешенінде химиялық абсорбцияда құрылған . [7]

Құрамында 20-50% CuAlCl₄ және 80-50% толуол ерітінлерін ұсынады.Абсорбция процесі келесідей болады.Алдымен кешеннің түзілүі жүреді:

CuCl+AlCl₃+2C₆H₅CH₃ = (CuAlCl₄)(C₆H₅CH₃)₂ ,

Одан кейін СО-ні абсорбциялаймыз:

(CuAlCl₄)(C₆H₅CH₃)₂+2CO₂ = (CuAlCl₄)*2CO +C₆H₅CH₃

Басқа газдар – CO₂, O₂, N₂, CO – кешенде регенерациялай алмайды , бірақта су кешендегі HCl бөлінуін бұзады:

2CuAlCl₄+H₂O=HCl + CuCl+CuAlCl₄*AlOCl

сондықтан , газды абсорбциядан бұрын кептіру керек. Бұл процестің кемшілігі болып табылады.
3.10. Шығарылатын газдар NO₂ , CO₂ , SO₂ және қалқыма заттарды залалсыздандыру үшін тазалау қондырғыларын таңдаймыз

Циклондар – бұл газ ағынынан қатты және тамшылы бөлшектерді ұстау үшін қолданады. Циклондар өлшемі 5 мкм-ден және жоғары бөлшектері ұсталынады. Циклонда шаң ұстау негізі бөлшектердің инерциясын қолдану , яғни ортадантепкіш күш қолдану. Сурет – 7.

Шаңдалған газ ағыны циклон корпусының жоғары жағынан жеберіледі – 1.циклонға кірген газ жоғарыдан төмен қарай жылжиды. Бастапқыда орталық шығу құбырымен циклонның сыртқы цилиндрлік беткейінің арасындағы сақиналық кеңістікте – 3 айналады , содан соң циклон корпусында да сыртқы айналмалы құйың пайда болады. Осы кезде ортадан тепкіш күш артады ,соның салдарынан айналмалы газ ағындағы қалқымалар , шаң бөлшектері циклон корпусының құбырларына ұрылады. Циклон конусына – 4 жеткен газ ағыны қайтадан шығу құбырына ішкі айналмалы құйынды түзіп жоғарыға жылжиды. [12]

Циклон қабырғаларына тиген шаң бөлшектері газ ағынымен төмен түсіп , циклон шаң шығару құбыры арқылы шығарылады. Шаң бөлшегінің төмен қарай жылжу себебінің шешуші факторы болып , ауырлық күші емес аэродинамикалық күш болады , осыған байланысты циклонды горизонтальді және иенкі қоюға болады.

Артықшылығы – аппаратта қозғаушы болмайды , жоғары температурадағы газды ( 500°С дейін ) тазалауы , шаңды құрғақ күйде ұстау , аппараттың әрдайым гидравликалық кедергісі , дайындаудың қарапайымдылығы.

Кемшілігі – жоғары гидравликалық кедергісі ( 1250-1500 Па ) , 5 мкм өлшемнен кіші бөлшектерді нашар ұстау , тез бірігетін газ қалдықтарын тазалаудың мүмкін еместігі .

НИИО газ циклонның айырмашылығы кіру құбырының иенкіштігі , бұны басқалармен салыстырғанда цилиндрлік бөлігі және шығу құбыры қысқа және төменгі бөлігінің ашылуы бөлігі кішкентайлығы .

Кіру құбырының иенкіштігі және винт тәрізді жоғарғы қақпағы айналып тұрған газ ағынын төменге қарай бағытталуына мүмкіндік береді. Ол циклондағы гидравликалық кедергіні төмендетеді. Кей жағдайларда құбырлар қойылады , ол газ ағынын айналуын қамтамасыз етеді.

1. 
   циклон корпусы ;
   
2. 
   газ кіру құбыры ;
   
3. 
   газ шығу құбыры ;
   
4. 
   шаң бункері ;
   
5. 
   шаң шығару құбыры .
   

НИИО газ циклонның үш типі бар , олардың бір-бірінен айырмашылығы кіру құбырының иенкі бұрышы әр түрлі:

1. 
   Цн – 15 иенкі бұрышы 15° , қарапайым және қысқартылған ( ЦН-15қ ).
   
2. 
   ЦН – 11 иенкі бұрышы 11° жоғары эффективтілігімен үлкен гидравликалық кедергісі .
   
3. 
   ЦН – 24 иенкі бұрышы 24° , жоғары өнімділігімен төмен эффектілігі жіне гидравликалық кедергісі , бұл ірі шаңдарды ұстау үшін қолданады. [11]
   

циклонда аз мөлшердегі гидравликалық кедергісінің коэффициентінде көп мөлшерде шаң ұсталады.

Тазаланатын газ мөлшері көп болған жағдайда топтық циклондар

қолданылады. Ол циклон диаметрін үлкейтпей тазалауға , эффективтілігін көтеруге мүмкіндік береді.

Топтық циклонды құрастырғанда жалпы бункерде , газ бір циклоннан екінші циклонға өтіп кетуі мүмкін , ал бұл шаң ұстауды төмендетеді. Оны болдырмау үшін циклондар бір типті болуы керек және гидравликалық кедергісі де бірдей болуы керек.

Батареялы циклонда тазаланатын газ кіру құбыры - 1 арқылы жалпы тарату камерасына – 2 кіреді. Сурет - 9 .Бұл жерде бөлек тұрған циклонға газ

- 6 кіреді. Осы жерде газ айналдыру құралы – 7 арқылы төмен жылжиды. Батереялы циклондардағы элементтерге тұну процесі , циклондардағы сияқты. Шаң төмен қарай айналып жылжып бара жатқан газ ағынынан элемент корпусына лақтырылады және төмен қарай газбен жылжиды. Цилиндрлік элементтің корпус конусының түбіне жеткенде , батереялық циклонның элементіне жалпы бункерге шаң шығарылады. Тазаланған шаң айналған түрде , жоғары көтеріледі де шығу құбыры – 5 арқылы камераға түседі – 4 , ол жерден шығу құбыры - 3 арқылы аппараттан шығады ( газ шығару құбыры жоғары немесе жанынан бағыттауға болады) . [6]

Форсункалы скрубберлерде өлшемі 10 – 15 мкм-дан жоғары шаңның бөлшегі қажетті нәтижеде ұсталынады. Ал 5 мкм-ден төмен бөлшегі ұсталмайды. Төмен қарай ауырлық күшімен жылжитын , майда дисперсті тамшыларды бір қалыпты ағуын құрайды. Сурет— 10.

Скруббер жоғарғы бөлігінде су шашуға арналған форсункалар – 2 орнатылған , скруббердің төменгі жағы , конус болып су бітеді. Ол жерде бір деңгейде су толтырылған . Келе жатқан шаңдалған газды ірі бөлшектері үшін су айнасына бағыттайды , осыдан кейін , скруббердің барлық ағыны бойынша , су тамшысының ағынына қарсы газ жоғары қарай жылжиды. Жуу процесінде сұйық тамшысы шаң бөлшегін ұстап коагулирленеді.Пайда болған шлам скруббердің төменгі жағында жиналады . Ол жерден сумен шайылып алып әкетіледі.