Вивчення схеми технологічного процесу очищення стічних вод від ізобутанолу та розрахунок окремих її елементів

Стічна вода, що містить органічні домішки, надходить в адсорбційний фільтр 1. Після використання адсорбційної ємності адсорбенту залишки води з адсорбенту

Вивчення схеми технологічного процесу очищення стічних вод від ізобутанолу та розрахунок окремих її елементів

Контрольная работа

Экология

Другие контрольные работы по предмету

Экология

Сдать работу со 100% гаранией

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗРАХУНКОВА РОБОТА

Тема роботи:

Вивчення схеми технологічного процесу очищення стічних вод від ізобутанолу та розрахунок окремих її елементів

Загальні відомості та схема очищення води

 

Найбільш поширений прийом очищення стічних вод від органічних домішок - біохімічний. Але при виробництві синтетичної продукції, наприклад, віскози в стічні води потрапляють штучні органічні речовини, такі як ізобутанол, диметилацетомид та ін., які біоценози не здатні переробляти в нешкідливі домішки. Тоді для видалення зі стічних вод цих забруднень застосовують більш дорощий, але ефективний прийом-адсорбцію. В якості сорбенту беруть активоване вугілля. В адсорбційних фільтрах (колонах) забруднюючі домішки приєднуються (прилипають) до вугілля. Регенерацію вугілля здійснюють за допомогою хлороформу, а десорбцію хлороформу-водяною парою.

На рис.1 зображена схема очищення стічних вод, які утворюються при виробництві віскози від ізобутанолу.

Стічна вода, що містить органічні домішки, надходить в адсорбційний фільтр 1. Після використання адсорбційної ємності адсорбенту залишки води з адсорбенту скидають за допомогою відповідного трубопроводу в збірник неочищених стічних вод. Потім з ємкості 2 у колону подають розчинник-хлороформ. Після повного заповнення шару адсорбенту, що регенерується хлороформом, розчинник зливається через переливний пристрій у ємкість 12. Звідси хлороформ, що містить вилучені з активованого вугілля сполуки, подається в теплообмінник 11, де підігрівається до температури кипіння, і далі у ректифікаційну колону 4. Пара хлороформу через верхню частину колони потрапляє в конденсатор 3 і далі в ємкість 2, а потім знову на адсорбент, який регенерується. Отже за час регенерування адсорбент багато разів промивають чистим хлороформом. Органічні речовини, які вилучаються з води вугіллям, концентруються в кубовий рідині ректифікаційної колони. Кубова рідина після охолодження в охолоднику 9 надходить на вакуумну відгонку ізобутанолу.

Після вилучення органічних речовин з пор активованого вугілля хлороформом здійснюють відгонку (регенерацію) хлороформу водяною парою. Для цього в адсорбційну колону подають пару. Подавання пари припиняють, коли обєм конденсату дорівнює 1% обєму очищеної води. Після охолодження конденсат подають у відстійник-розподільник 7, де відбувається відділення хлороформного шару від водного. Хлороформний шар після підігрівання до температури кипіння надходить до ректифікаційної колони, а вода, що містить розчинений хлороформ, у допоміжний адсорбер 6, звідки відокремлений хлороформ утилізується в тій же системі регенерації вугілля, а вода-в колектор очищених стічних вод. Регенерування активованого вугілля в допоміжному адсорбенті здійснюють водяною парою.

 

Завдання

 

Розрахувати адсорбер та визначити обєми подачі хлороформу та водяної пари.

Для розрахування адсорберу в табл.1 наведені слідуючі вихідні дані: витрата стічних вод Q, швидкість фільтрування u, висота шару завантаження Н, питома вага Y і порозність активованого вугілля ρ, концентрація забруднюючих речовин С.

При визначенні параметрів розчинника насамперед виходять з умов порозності вугілля Vn і обємів, що знаходяться в трубопроводах V1=0,8 м3; в конденсаторі та теплообміннику V2=1,1 м3; в ректифікаційній колоні V3; в ємкості для хлороформу V4.

Загальна витрата водяної пари Пзаг складається з витрати динамічної ї пари Пд, та витрати нагрівної пари Пн, тобто

 

Пзагдн

 

Динамічна пара витрачається на десорбцію хлороформу з пор активованого вугілля.

Теплота нагрівної пари визначається із умов нагрівання всієї системи від 20 до 100°С, та складається з теплоти нагрівання адсорбенту QНС і теплоти на компенсацію теплових втрат QВТ у навколишнє середовище. Теплоємність активованого вугілля дорівнює 1,26 кДж/кг.град. Тепловміст водяної пари при 105°С і тиску 101325 Па q становить 2365 кДж/кг.

 

Рис.1. Схема очищення СВ та регенерування активованого вугілля

1 і 6 - адсорбери;5, 10, 11 - теплообмінники;

2, 12 - ємності для хлороформу;7 - відстійник-розподільник;

3, 8 - конденсатори;9 - охолодник

4 - ректифікаційна колона;

 

Розвязок

1. Визначаємо сумарну площу фільтрування

 

, м2 (м2)

 

2. Враховуючи, що діаметри стандартних фільтрів знаходяться в межах від 3 до 4 м (з градацією через 0,2 м), встановлюємо кількість фільтрів

 

,

де f - площа стандартного фільтра, м³

 

при d=3,8 м м2

 

 

3. Визначаємо сумарний обєм активованого вугілля в адсорберах

 

V=n·H·f, м2V=4·2,4·11,335=108,82 (м2)

 

4. Визначаємо масу завантаження n фільтрів у за формулою:

 

G=γ·V, тG=0,8·108,82=87,056 (т)

 

5. Так як адсорбуюча здатність 1т активованого вугілля ізобутанолу дорівнює 100кг, то увесь обєм завантаження в n колонах може поглинути Р забруднюючих речовин

 

Р=100·G, кгP=100·87,056=8705,6 (кг)

 

6. Щодоби на адсорбційний блок надходять такі маси органічних речовин:

 

W=Q·C, кгW=3200·290=928 (кг)

 

7. Звідси час роботи блоку до регенерації становить:

 

, доб (доб)

8. Як зазначено вище, об'єм завантаження активованого вугілля в одному фільтрі дорівнює:

 

Vф=H·f,м3Vф=2,4·11,335=27,204 (м3)

 

9. Об'єм міжзернового простору дорівнює:

 

Vn=Vф·ρ,м3Vn=27,204·0,48=13,058 (м3)

 

де ρ - порозность вугілля, %; ρ=48

10. Визначаємо мінімальний об'єм розчинника в системі, як

 

Vp=Vn+V1+V2+V3+V4Vp=13,1+0,8+1,1+4,2+5,2=24,4

 

11. Об'єм розчинника, що надходить в адсорбційну колону дорівнює

 

Vpк=Vn+V1Vpк=13,1+0,8=13,9

 

12. Визначаємо витрату динамічної пари на всю кількість завантаження колони, виходячи з 0,8 кг пари на 1 кг вугілля

 

Пд=0,8·γ·Vф,тПд=0,8·0,8·27,204=17,41 (т)

 

13. Витрати теплоти на нагрівання сорбенту будуть дорівнювати:

 

Qнс=γ·Vф·(100-20)·1,26,кДжQнс=0,8·27,204·(100-20)·1,26=2193,4 (кДж)

 

14. Теплові втрати дорівнюють приблизно 15% від Qнс, тобто

Qвт=0,15Qнс, кДжQвт=0,15·2193,4=329 (кДж)

 

15. Сумарна потреба тепла Qн на нагрівання системи дорівнює:

 

Qн=Qнс+QвтQн=2193,4+329=2522,4 (кДж)

 

16. Витрату нагрітої пари визначаємо за відношенням:

 

Пн= Qн/g, кгПн= (кг)

 

17 Загальна витрата пари:

 

Пзаг=Пд+Пн, кгПзаг=17,41+1,067=18,477 (кг)

Похожие работы