VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Введение

Химическая промышленность одна из важнейших отраслей тяжелой индустрии. Играет исключительную важную роль в развитии производственных сил, укрепления оборонной мощи государства и обеспечение жизненных потребностей общества.

Применение искусственных и синтетических материалов обеспечивает значительное, а в большинстве случаев и решающие повышение производительности облегчает условия и повышает культуру производства, высвобождает значительные трудовые и материальные ресурсы.

В условиях интенсификации общественного производства химической индустрии отводится решающая роль в развитии производственных сил страны как одна из отраслей определяющих научно- технический прогресс. Химическая индустрия развивается высокими темпами, значительно опережающими темпы развития промышленности в целом.

Современное развитие химической индустрии характеризуется быстрыми темпами производства минеральных удобрений химических средств защиты растений, химических волокон и нитей и других продуктов.

Химической промышленности принадлежит большая роль в подъеме производственных сил РФ, в обеспечении условий для повышения жизненного уровня трудящихся. Внедрение в производства продуктов химии приводит к громадному народнохозяйственному эффекту в виде экономии дефицитных и дорогостоящих природных материалов. Поэтому Российское государство всегда предавало и предает большое значение ускоренному развитию отечественной химической промышленности.

В результате развития промышленности органического синтеза, совершенствования технологических процессов освоения производства синтетических материалов, которые не только являются полноценными заменителями природных материалов, но и происходят их по своим свойствам. Так из синтетических каучуков получают резины, в которых высокая прочность сочетается с теплостойкостью и которые превосходят по свойствам резины на основе натурального каучука. Для производства таких каучуков требуется большое количество изопрена, именно этим обусловлены огромные масштабы его производства. Причем практически весь изопрен расходуется, только на производство каучуков.

Производство актуально, так как изопреновый каучук по своим свойствам наиболее близко схож с натуральным и способен заменить его в ряде получения резиновых изделий (шин) и для его производства необходимо получения изопрена в том же объеме. Крупными потребителями изопренового каучука является также производство искусственной кожи, пленочных материалов, электротехническая, кабельная промышленность

На действующем производстве существует главная проблема недостаточно высокая степень очистки выбросов дымовых газов от катализаторной пыли в атмосферу [2, c.45].

На данном производстве дегидрирования изопентана в изоамилены применяется электрофильтр типа УГ-2-3-2Б.

При исследовании электрических полей и уноса пыли в процессе осаждения и отряхивании электродов было установлено, что характеристики осадительного электрода электрофильтра типа УГ-2-3-2Б обладают существенными недостатками, которые обусловлены в основном несовершенством профиля осадительных элементов.

Эффективность осадительного электрода шириной 350 мм была исследована путем сравнения накопления веса пыли на семи характерных участках.

Как показал в дальнейшем опыт эксплуатации этого электрофильтра, он имел существенные недостатки, обусловленные в основном несовершенством профиля осадительных элементов.

Эти недостатки состояли в следующем:

- выступающие изгибы этих элементов имели относительно малую кривизну, что приводило к снижению пробивных напряжений в электрофильтре;

- площадь выступающих участков была велика, поэтому осаждающаяся на них пыль самопроизвольно обрушалась и развеивалась;

-поверхность осадительных элементов использовалась неудовлетворительно из-за того, что пыль практически не улавливалась в углублениях осадительного электрода;

- размер профиля в поперечном сечении велик (45 мм);

- слой пыли, осажденный на выступающих элементах этого профиля подвержен эрозии, особенно на первых полях.

В итоге электрофильтр с этими электродами имел недостаточную степень очистки газов 89 %.

Целью моего исследования является изучение различных типов электрофильтров используемых на современном этапе в химическом производстве, сокращение эксплуатационных затрат при очистке выбросов катализаторной пыли в атмосферу.

Для достижения необходимой цели нужно выполнить основные задачи:

1. Подобрать более усовершенствованный тип электрофильтра с высокой технической характеристикой;

2. Выполнить сравнительный анализ существующих технологий и предложить новшество;

3. Выполнить расчет экономического эффекта предлагаемого оборудования.

Объектом исследования является процесс дегидрирования изопентана.

Предметом исследования является электрофильтры.

1. Проблема на действующем производстве, требующая технического решения

Дегидрирование - реакция отщепления водорода от молекулы органического соединения. Является обратимой, обратная реакция - гидрирование. Смещению равновесия в сторону дегидрирования способствует повышение температуры и понижения давления, в том числе разбавление реакционной смеси.

Главная проблема на моем производстве является недостаточно высокая степень очистки выбросов дымовых газов от катализаторной пыли в атмосферу.

Первая стадия дегидрирования изопентана в изоамилены.

Основной аппарат дегидрирования изопентана в изоамилены - реактор в «кипящем» слое пылевидного катализатора. Он представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат диаметром 5 м и высотой 23,2 м. Внутри имеются двенадцать горизонтальных секционирующих решеток провального типа. Их назначение - разбивка газовых пузырей, уменьшение продольного перемешивания катализатора, предотвращение уноса катализатора, улучшение контакта паров сырья с катализатором. В средней части реактора установлен змеевик для быстрого охлаждения («закалки») контактных газов. В нижней части реактора имеются газораспределительная решетка и стакан - десорбер, в который барботируют азот для отдувки катализатора. В верхней части реактора расположены пять групп циклонов для улавливания катализаторной пыли, унесенной контактным газом

[1, c. 101]

2.Предлагаемое решение проблемы производственной проблемы (вводимое новшество, реконструкция)

В связи с тем, что основная проблемана моем производстве заключается в недостаточно высокой степени очистки выбросов дымовых газов от катализаторной пыли в атмосферу, для улучшения степени очистки я предлагаю применить электрофильтры с высокой технической характеристикой.

Давайте разберемся, что такое электрофильтры и сравним их характеристики.

Электрофильтр - устройство, предназначенное для очистки технологических газов и аспирационного воздуха от находящихся в них взвешенных частиц посредством воздействия электрического поля.

В зависимости от формы осадительных электродов электрофильтры делят на две группы: трубчатые и пластинчатые.

Трубчатые электрофильтры.

В электрофильтрах первой группы (трубчатые устройства) в качестве осадительных электродов используют круглые металлические трубы, либо же шестигранные, а коронирующими электродами выступают проволоки, которые натягивают по оси труб.

Трубы имеют длину обычно от 3000 до 4000 миллиметров, а их диаметр составляет в пределах от 150 до 300 миллиметров. Очистка нейтральных газов проводится, как правило, в электрофильтрах, имеющих стальные трубы. Кислые же газы очищают в фильтрах с трубами, выполненными из свинца.

Трубчатый электрофильтр состоит из следующих элементов: входного и выходного газохода, трубчатых осадительных и коронирующих электродов, рамы, изоляторов, боковой коробки, встряхивающего устройства и конического днища.

Принцип действия этого аппарата следующий. Подлежащий очистке газ снизу по газоходу сначала входит в камеру электрофильтра, затем идет вверх, проходит через электрическое поле в осадительных электродах, и после этого выходит через расположенный на самом верху газоход. Коронирующие электроды из проволоки диаметром от 1,5 до 2 миллиметров, расположенные по оси труб, подвешены на общей раме, которая опирается на изоляторы. Последние установлены в боковых коробках – это позволяет избежать их загрязнение. Частицы пыли осаждаются на внутренней стороне труб, стряхиваются действием расположенного выше труб ударного приспособления и падают в коническое днище.

Пластинчатые электрофильтры.

В пластинчатых электрофильтрах осадительными электродами служат несколько параллельных поверхностей, между которыми подвешен ряд коронирующих проводов. Осадительные электроды чаще всего изготавливают из гладких металлических листов. Сами же пластинчатые электрофильтры изготавливают в двух вариациях: они могут быть горизонтальными, либо же вертикальными. Высота осадительных электродов в горизонтальных устройствах составляет от 3 до 18 метров, а в вертикальных – до 15 метров.

Вертикальный пластинчатый электрофильтр состоит из следующих элементов: входного и выходного газохода, камеры, пластинчатых осадительных и коронирующих электродов.

Принцип действия такого электрофильтра следующий. Газ через входной газоход поступает в камеру электрофильтра, огибает ее перегородку, проходит между пластинчатыми осадительными электродами снизу вверх и оказывается в поле коронирующих электродов, после чего удаляется из устройства через выходной газоход. Электроды в электрофильтре подвешены свободно к верхней части камеры. Пыль оседает на пластинах осадительных электродов и при их встряхивании осыпается в нижнюю часть камеры, после чего удаляется из аппарата.

Пластинчатые электрофильтры обладают следующими достоинствами: простотой монтажа, удобством встряхивания электродов и возможностью увеличения производительности камеры (разумеется, до определенной степени) без увеличения ее первоначальных размеров.

Вертикальный пластинчатый электрофильтр.

Конструкция вертикального пластинчатого двухкамерного электрофильтра включает в себя следующие элементы: входной и выходной газоходы, вертикальную камеру, осадительные и коронирующие электроды, камеры, раму, пылесборник, клапан и распределительную решетку.

Камеры данного электрофильтра выполнены из кирпича, а сборники для пыли изготовлены из такого прочного материала, как железобетон, который изнутри футерован еще кислотоупорным кирпичом.

Осадительные электроды в этом вертикальном пластинчатом двухкамерном электрофильтре представляют собой тонкие пластины, выполненные из стальной проволоки, толщина которой составляет всего 3 миллиметра. Эти пластины подвешены друг от друга на расстоянии 250 миллиметров. Коронирующие электроды изготавливают обычно либо из нихромовой тонкой (2 миллиметра) проволоки, либо же из фехралевой проволоки того же диаметра, которые натягивают между верхней и нижней рамой на расстоянии 200 миллиметров друг от друга.

Обе рамы, соединенные тягами, подвешены с помощью тяги и траверсы к наружным изоляторам из фарфора. Встряхивание электродов осуществляется ручным способом с помощью специального ударного устройства. Стоит отметить, что коронирующие электроды в данном устройстве встряхивают, ударяя по раме, через каждые два часа, но только после отключения электрического тока.

Подлежащий очистке газ, поступает сначала посредством входного газохода в камеру, а затем, пройдя через распределительные решетки, проходит в две камеры аппарата, которые подключены параллельно.

Решетки в целях очищения их от пыли сделаны поворотными. Они служат для распределения газа по всему сечению электрофильтра.

Газ, пройдя через электрическое поле и затворы, аналогичные тем, что установлены на входе аппарата, попадает в камеру, и затем посредством выходного газохода удаляется из электрофильтра.

Под входными затворами есть еще так называемые дроссельные затворы, с помощью которых перекрывают поступление газа на то время, когда проводят встряхивание электродов.

Осевшая на электродах пыль стряхивается и попадает в сборники, откуда ее периодически выгружают.

Горизонтальный пластинчатый электрофильтр.

Конструкция горизонтального пластинчатого электрофильтра, служащего для улавливания частичек пыли из газов с высокой (от 400 до 450 °С) температурой, состоит из следующих элементов: входного и выходного газоходов, камеры, осадительного и коронирующих электродов, балки, пускового вентилятора и коробки изоляторов.

Электроды, подвешенные близко друг от друга, в целях предотвращения их колебания, изготавливают, как правило, из довольно толстых (диаметр 8 миллиметров) стальных прутков.

За счет того, что поток газа движется в горизонтальном направлении и проходит последовательно целых три электрических поля (в трех камерах аппарата), в горизонтальных пластинчатых электрофильтрах достигается самая высокая степень очистки газов.

[3]

В своем проекте я предлагаю выбрать огарковый, горизонтальный, пластинчатый электрофильтр типа ОГП-4-16, т.к имеет наибольшую степень очистки 99,5%.Предназначены для сухой очистки от огарковой пыли газов температурой до 425 °С, применяют так же для улавливания пылевидного катализатора.

Электрофильтр типа ОГП-4-16.

Электрофильтры ОГП представляют собой односекционные аппараты прямоугольной формы, состоящие из четырех электрических полей, установленных последовательно по ходу газа. Активная длина поля 1,5 метра. Корпуса аппаратов – стальные, покрыты снаружи теплоизоляцией.

Активная зона электрофильтра состоит из прутковых осадительных электродов (диаметр прутков 8 мм) и проволочных коронирующих электродов (нихромовая проволока диаметром 2-2,5 мм), натянутых при помощи грузов между осадительными электродами. Активная высота электродов 4,5 метра. Расстояние между соседними осадительными электродами 260 мм.

Удаление уловленного продукта с электродов - механическое, путем периодического встряхивания ударами молотков по наковальням осадительных электродов и рамам подвеса коронирующих электродов.

1 - газораспределительные решетки; 2 - механизм встряхивания газораспределительных решеток; 3 - осадительный электрод; 4 - изоляторная коробка; 5 - механизм встряхивания коронирующих электродов; 6 - защитная коробка для подвода тока; 7 - механизм встряхивания осадительных электродов; 8 - люк обслуживания; 9 - коронирующий электрод; 10 - корпус

[4]

Рисунок 4 - электрофильтр типа ОГП-4-16

Заключение

Примеси, содержащиеся в дымовых газах, загрязняя атмосферный воздух, оказывают при определенных концентрациях весьма вредное влияние на человеческий организм и растительный мир, а также увеличивают износ механизмов, интенсифицируют процессы коррозии металлов, разрушающе действуют на строительные конструкции зданий и сооружений.

Поступление пыли в воздух в данном производстве отпадает, так как пылевидный катализатор циркулирует в системе, не удаляясь из нее, а дымовые газы выбрасываются в атмосферу после обеспыливания в электрофильтре высокой степени очистки ОГП-4-16.

Таким образом, предлагаемый электрофильтр типа ОГП-4-16, отличающийся малым гидравлическим сопротивлением и высокой степенью очистки от мелкодисперсной пыли, рекомендуется использовать для очистки выбросов дымовых газов от катализаторной пыли в атмосферу.

Список использованных источников

1.Капкин В.Д., Савинецкая Г.А., Чапурин В.И. Технология органического синтеза. М.: Химия, 1987

2. Попов В.А., Абубакиров Р.С. Башкирский исполин. Уфа 2000

3. / http://www.oil-filters.ru/electrofilters.php/

4. / http://atmosfera-yar.ru/elektrofiltry_tipa_ogp/

Код для цитирования: Скопировать