|
Расчет к разделу 2.3
Р.20. Речь пойдет о промышленном предприятии, осуществляющем
ликвидацию отравляющего вещества (ОВ). Это очень опасное производство,
аппараты в котором тщательно герметизированы, а само помещение
оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией. Совокупность мер защиты в
нормальном режиме работы цеха обеспечивает в помещении концентрацию
ОВ 1,39.10
-6
мг/л, что несколько ниже ПДК. Таким образом, формально нужда
в дополнительной очистке вентиляционных выбросов отсутствует.
Рассматривается, однако, нештатная ситуация: в силу некоторых
непредсказуемых причин (например, из-за аварийной разгерметизации
одного из аппаратов) концентрация ОВ в помещении и в выбросах резко
увеличивается. Нужно сохранить чистоту воздуха, поступающего в
атмосферу. Для этого вентиляционные коммуникации цеха оборудуют
адсорбционным фильтром. Адсорбент (активный уголь) в нем, конечно,
будет работать однократно: после ликвидации аварии он будет выгружен из
адсорбера, направлен на дезактивацию и захоронение.
Исходя из некоторых предположений, в основе которых лежат
представления о максимальном количестве ОВ, способном попасть в
атмосферу цеха, проектировщик установил, что в адсорбционном фильтре
должно находится 0,26 м
3
активного угля, и предложил конструкцию
фильтра. Пусть он представляет собой вертикальный короб сечением 1,7 м
2
и
шириною 0,15 м. Воздух проходит через сечение короба и выбрасывается в
атмосферу. Уголь, если возникнет потребность в его замене, будет выгружен
в герметичную тару под действием собственного веса через патрубок,
расположенный внизу короба.
Однако, срок наступления аварии неизвестен, а воздух непрерывно
проходит через фильтр. Уголь, естественно, постепенно теряет свои
поглотительные свойства, так как в проходящем через него воздухе всегда
содержится небольшое количество ОВ. Возникает вопрос: не будет ли уголь
к моменту наступления аварии полностью дезактивирован? Требуется
определить, как часто уголь требуется менять.
Через фильтр, заполненный активным углем, при 20
0
С и атмосферном
давлении проходит 2500 м
3
/ч воздуха, который содержит ОВ в концентрации
1,39.10
-6
мг/л. Определим срок службы фильтра (0,26 м
3
угля) до появления
за слоем его относительной концентрации С/Со = 0,5.
1.Физические свойства ОВ: давление насыщенного пара при указанной
температуре 0,29 мм рт.ст., плотность в жидкой фазе 1,88 г/см
3
, парахор 285.
2.
Структурные параметры угля по ТОЗМ: W =0,3 см
3
/г, В = 1,097.10
-6
К
-2
.
76
3.Определим концентрацию ОВ в паровоздушном потоке, отвечающую
условиям насыщения:
С
S
= Р
S
М/RТ = 0,29.207,3.10
3
/62,36.293 =3,3 мг/л
В этом уравнении: С
S
– искомая концентрация, Р
S
= 0,29 мм рт.ст. –
давление насыщенного пара ОВ, М = 207,3 –молекулярная масса ОВ, R =
62,36 мм рт.ст.л/(К.моль)- газовая постоянная, Т = 293 К – температура.
Относительная концентрация ОВ в поступающем воздухе равна: Со/С
S
=
1,39.10
-6
/3,3 = 4,2.10
-7
.
4.Определим коэффициент аффинности: β = П
ОВ
/П
БЕНЗОЛ
= 285/207 = 1,38,
где П
ОВ
, П
БЕНЗОЛ
– парахоры ОВ и бензола.
5.Найдем равновесную величину адсорбции ОВ по уравнению ТОЗМ:
Х(Со) = Wρ.exp[-B(T.lg(C
S
/C)/β)
2
] =
= 0,3.1,88 exp[ - 1,097.10
-6
(293.lg(1/4,2.10
-7
)/1,36)
2
] = 0,063 г/г угля,
или 0,063.450 =28 г/л, или 28.10
3
мг/л (450 г/л – насыпная масса угля).
6.Найдем предельную возможность слоя угля:
ПВ
c
= Х(Cо)/Cо = 28.10
3
/1,39.10
-6
= 2.10
10
л/л
7.Относительная
проскоковая
концентрация
С/Со
=0,5
примерно
соответствует «центру тяжести» выходной кривой. Следовательно, в данном
случае предельная возможность соответствует реальной возможности.
Определим, какое количество воздуха может быть очищено слоем угля
объемом 0,26 м
3
:
0,26. 2.10
10
= 5,2.10
9
м
3
.
8.Найдем срок службу угля; он равен: 5,2.10
9
/2500 = 2.10
6
. В году около 9000
ч и срок службы угля превысит 200 лет (!). Очевидно, что цех по
уничтожению химического оружия так долго существовать не будет.
Следовательно, если не произойдет аварии, уголь заменять не потребуется.
2.4.Циклические процессы с регенерацией адсорбента прямым вводом
тепла теплоносителем – газом
2.4.1.Назначение и условия осуществимости
77
Этот тип циклических процессов (разновидность TSA) применяют
Do'stlaringiz bilan baham: |
