Физико- химические основы процесса осушки газов, расчет движущей силы процесса осушки и необхдимой поверхности насадки сушильной башни

Из промывного отделения газ выходит практически полностью насыщенный водяными парами при температуре газа в последней ступени мокрого электрофильтра.

Перед поступлением в контактное отделение газ должен быть достаточно полно осушен, т. к. присутствие в газе водяных паров: 1. приводит к конденсации серной кислоты (из воды и SO3) в теплообменниках контактного узла и их коррозионному разрушению; 2. образованию тумана серной кислоты при абсорбции SO3 холодной кислотой и значительным потерям продукции, а также ухудшению экологической обстановки; 3. снижению или невозможности выпуска кислоты в виде олеума .

Принцип осушки газа: Осушка газа основана на свойстве концентрированной серной кислоты интенсивно поглощать влагу. Это диффузионный процесс – абсорбция паров воды каплями или пленкой кислоты.

Способ и норма осушки: Сушка производится в одной или двух последовательно установленных насадочных сушильных башнях. Норма осушки: содержание влаги на входе в контактный узел не должно превышать 0,01 % об. (0,08 г/м3 ), а при методе ДК/ДА – до 0,007 % об. и ниже. Количество паров воды, поглощаемых кислотой в единицу времени, определяется скоростью диффузии водяных паров через слой газа к поверхности абсорбента (кислоты) и выражается следующим уравнением:

Уравнение массопередачи:
Количество поглощенных водяных паров

G = K F дpср, кг/с

где K – коэффициент скорости абсорбции
K = Kо wг m, кг/ (м2*с*Па),
Kо – коэффициент скорости абсорбции при wг = 1 м/с;
wг – скорость газа в сушильной башне (НБ), м/с;
m – коэффициент, равный 0,5 при ламинарном режиме, 0,8 – при турбулентном;
F – поверхность контакта фаз - поверхность насадки (или капель кислоты), м2;
дрср – движущая сила процесса абсорбции – среднелогарифмическая разность парциальных и равновесных давлений поглощаемого компонента в газе в начале и в конце процесса, Па;
дрср = [(рн – рк р) - (рк – рн р)] / 2,3lg (рн – рк р) / (рк – рн р), Па,
рн, рк – начальное и конечное парциальные давления влаги в газе, Па;
рн р, рк р - равновесные давления влаги над кислотой при начальных и конечных параметрах (концентрации и температуре), Па.

Равновесные давления водяных паров над кислотой зависят от ее концентрации и температуры.

Из уравнения следует, что интенсивность процесса абсорбции водяных паров зависит от:
1. скорости газа – чем выше скорость, тем выше коэффициент скорости абсорбции, однако с ростом скорости газа в квадрате возрастет гидравлическое сопротивление аппарата (дрНБ ~ ро wг2);
2. поверхности насадки (F ) – при увеличении F происходит увеличение объема насадки, что приводит к увеличению размера, массы и стоимости насадочной башни;
3. движущей силы процесса (дpср), определяемой концентрацией и температурой сушильной кислоты.

Концентрация и температура кислоты определяют количество тумана, образующегося в сушильной башне (т. к. поглощение паров воды происходит с выделением большого количества теплоты, что приводит к туманообразованию), причем чем выше концентрация кислоты, тем больше образуется тумана. С увеличением температуры кислот также возрастает количество тумана , поэтому, оптимальный режим осушки газа:
1. при наличии одной СБ орошение (сушильной) башни производится кислотой 93…95 % с начальной температурой 40…50 0 С;
2. при установке двух последовательно работающих сушильных башнях, первую по ходу газа башню орошают 91…93 %-ной кислотой (при этом практически исключается туманообразование в ней), а вторую – 93…95 % (иногда 98 %-ной) кислотой, что также уменьшает возможность образования тумана.

Плотность орошения сушильных башен – 10…15 м3 /(м2*ч), при большом количестве влаги – до 18… 25 м3 /(м2*ч). Норма содержания сернокислотного тумана после осушки – 5 мг/м3

Назад