ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Аппараты с псевдоожиженным слоем активного угля из "Очистка и использование сточных вод в промышленном водоснабжении" Первые освоенные в промьшленности аппараты с псевдоожиженным слоем активного угля были, естественно, далеки от совершенства и имели ряд существенных недостатков. Прежде всего, отсутствовал противоток взаимодействующих фаз, поэтому не полностью использовалась адсорбционная емкость активного угля, выводимого из аппарата на регенерацию. Циркуляция твердой фазы во всем объеме аппарата приводила, с одной стороны, к снижению движущей силы процесса, а с другой — к неравномерности времени пребывания частиц адсорбента и отсюда к различной степени отработки активного угля. Для устранения отмеченных недостатков, свойственных в наибольшей степени однокамерным аппаратам, прибегают к секционированию псевдоожиженного слоя, преследуя при этом две основные цели приблизить характер протекания процесса к условиям идеального вытеснения очищаемой жидкости и адсорбента и устранить неравномерность времени пребывания частиц в слое. Принципиальные схемы секционирования аппаратов с псевдоожиженным слоем, образованным паро- или газообразным ожижающим агентом, приведены в [28]. На рис. УМЗ показаны некоторые варианты секционирования адсорберов. [c.159] Задаваясь скоростью перемещения вертикальных перегородок, можно варьировать время пребывания частиц активного угля в аппарате. Фактором, ухудшающим эффективность работы этого адсорбера, является различная степень извлечения органических загрязнений в различных точках по длине аппарата. Это объясняется тем, что в зоне загрузки свежий активный уголь адсорбирует загрязнения практически полностью, однако по мере насыщения способность адсорбента извлекать растворенные вещества падает и соответственно снижается степень очистки сточной воды. [c.160] В зависимости от диаметра отверстий о и доли живого сечения (р провальная тарелка может частично или полностью предотвращать циркуляцию твердой фазы в объеме аппарата, В первом случае (при больших ( о и ф) тарелка выполняет роль тормозящего устройства, лишь до некоторой степени ослабляющего продольное перемешивание адсорбента в соседних секциях. Провальные решетки второго типа рассчитывают на определенный, заданный по технологическим условиям, расход адсорбента, движущегося в аппарате противотоком очи- К щаемой жидкости, не допускают прямо- точного перемещения жидкой и твердой фаз и позволяют добиться более высокой эффективности работы массообменного аппарата. Следует, однако, отметить, что устойчивая работа адсорбера, оборудованного такого типа провальными тарелками, сохраняется в очень узком интервале изменения расходов твердой и жидкой фаз, а малейшее отклонение тарелки от горизонтального положения при ее монтаже приводит к циркуляции твердой фазы между секциями. [c.161] На рис. У1-24 изображен адсорбер с саморегулируемыми переточными устройствами [31], в котором роль пульсатора выполняет подвижное днище колонны, совершающее возвратнопоступательные перемещения. В момент, когда достигается максимальная скорость потока, слои адсорбента на тарелках переходят во взвешенное состояние, высота слоя увеличивается, а его порозность уменьшается. При этом часть адсорбента переливается через перегородки 4 в сливные отсеки 5, и таким образом происходит движение адсорбента от верхней тарелки до нижней, откуда он попадает в гидроэлеватор 10 к выводится на регенерацию. Высота слоя адсорбента на тарелках регулируется перегородками 4. Для того, чтобы жидкость не поднималась ио сливным отсекам 5, в тех местах секционирующих тарелок 3. над которыми они расположены, делается меньше отверстий. [c.163] Высокой надежностью отличаются устройства эжекторного типа с принудительным регулированием расхода твердой фазы. Они не имеют движущихся частей, просты в управлении и по этим причинам широко применяются в многосекционных аппаратах при непрерывной подаче очищаемой жидкости. [c.163] Условием, ограничивающим применение аппаратов с поворотными тарелками на крупных станциях адсорбционной очистки сточных вод, является относительно небольшой диаметр колонны. Это вызвано конструктивными осложнениями, возникающими прн проектировании системы привода для поворота тарелки, а также нарушением гидродинамического режима в псевдоожиженных слоях при передаче адсорбента по секциям колонны, поскольку при повороте тарелки поток жидкости устремляется в просвет между колонной и тарелкой без равномерного распределения по сечению адсорбера. [c.165] Распределительное устройство для подачи очищаемой жидкости в аппарат. В простейшем случае эту роль может, выполнять коническое днище адсорбера с углом при вершине от 30 до 90° (см. рис. 1-18). Для более равномерного распределения потока по сечению аппарата устанавливают в месте примыкания конического днища к цилиндрическому корпусу перфорированную решетку, на которую укладывают поддерживающие слои щебня или гравия с тем, чтобы предотвратить провалива-ние зернистого материала в коническую часть при прекращении подачи очищаемой жидкости [36]. Усовершенствованная конструкция распределительного устройства, предложенного фирмой Бергверксфербанд [37], показана на рис. У1-27. Особенность этого устройства заключается в том, что в коническом днище 2 аппарата размещен дополнительно распределительный конус 3 со множеством отверстий, через которые в аппарат 1 поступает очищаемая сточная вода. Отработанный адсорбент удаляется из аппарата при открытии донного клапана 4 через кольцевой зазор между коническим днищем и распределительным конусом. Таким образом решается проблема распределения жидкости и отвода адсорбента на регенерацию. [c.166] Устройство для отвода очищенной воды из аппарата выполняют в виде сборного периферийного желоба (см. рис. 1-18) или кольцевого перфорированного дренажа (см. рис. 1-21). Специальных мер для защиты сборных устройств от попадания в них мелких частиц активного угля, как правило, не предусматривают, поскольку взвешенные вещества удаляют из сточной воды на очистных установках после адсорбционных аппаратов с псевдоожиженным слоем. [c.167] Распределительные тарелки. В адсорберах, используемых для очистки стоков, провальные или беспровальные распределительные тарелкн обычно выполняют плоскими с круглой перфорацией, что обусловлено простотой изготовления, монтажа и обслуживания. При проектировании провальных секционирующих тарелок долю живого сечения ф решетки принимают в пределах 15—30% при диаметре йо отверстия 10—20 мм. Опыт эксплуатации адсорберов, оборудованных такими тарелками, показал их высокую надежность при любой концентрации взвешенных веществ в воде [36]. [c.167] Необходимо иметь в виду, однако, что провальные тарелкн не обеспечивают фиксированного противодавления псевдоожиженного слоя и фактически выполняют роль не секционирующего распределительного устройства, а тормозящего — ограничивающего до некоторой степени циркуляцию твердой фазы по всему аппарату. Поэтому в большинстве адсорбционных аппаратов с псевдоожиженным слоем предусматривают беспровальные секционирующие тарелки. При их проектировании возникает необходимость в определении таких конструктивных параметров, как диаметр отверстия йо и доля живого сечения тарелки ср. Наличие в очищаемой сточной воде грубых взвесей, а также опасность обрастания отверстий решеток требуют максимально возможного увеличения диаметра отверстий, что ограничивается условиями, при которых обеспечивается беспроваль-ность распределительного устройства, как при работе аппарата, так и его остановках. [c.167] Интересно отметить, что адсорберы, предназначенные для очистки сточных вод и оборудованные тарелками такого типа, были предложены фирмой Курита Уотер и запатентованы в Японии, США и ФРГ [40] только в 1974—1977 гг., в то время как в отечественной литературе они были описаны уже в 1967 г. [29]. [c.168] Устройство для вывода отработанного активного угля. Выбор типа устройства для вывода отработанного активного угля из аппарата зависит от технологической схемы установки (связи между адсорбером и сооружением для регенерации адсорбента) и высоты, на которую приходится подавать адсорбент, направляемый на регенерацию. При выгрузке активного угля под действием гидростатического напора жидкости в нижней части аппарата могут быть использованы шнековые, шлюзовые или пробковые питатели, шиберные затворы и двухклапанные объемные дозаторы (см. рис. 1-9), переточные трубы (см. рис. 1-18) или специальные устройства (см. рис. 1-27). Недостаток выгрузки адсорбента из нижней точки заключается в том, что в дальнейшем уголь необходимо подавать на некоторую высоту в загрузочный бункер установки регенерации, используя для этого сложное и дорогостоящее подъемное оборудование. Применение гидротранспорта для перемещения активного угля нежелательно, поскольку при движении угольной пульпы по трубопроводам происходит сильное измельчение зерен адсорбента. [c.169] Примечание. 1. При З.—Зг в случае шахматного расположения отверстий расчет шага аналогичен расчету при коридорном расположении (формула для 5). 2. При расчете 51(5з) для коридорного расположения отверстий необходимо задаться величиной 5,(52). [c.169] Загрузочные устройства для подачи свежего активного угля. Известно, что активный уголь, попавший в воду, содержит значительное количество воздуха, заключенного в порах. адсорбента. Нередко это является причиной всплывания зерен активного угля и уноса адсорбента из аппарата. По этой причине наряду с подачей заданного по технологическим условиям количества адсорбента в аппарат загрузочные устройства выполняют функции подготовки активного угля к работе в водной среде. При этом замачивание и подготовка адсорбента к работе может проводиться вне или внутри загрузочного устройства. В первом случае активный уголь предварительно выдерживают в воде в течение нескольких часов, а затем направляют в аппарат (мокрый способ дозирования). В другом случае адсорбент подают в загрузочное устройство аппарата без предварительной подготовки (сухой метод дозирования). [c.170] Одна из разновидностей конструкции загрузочного устройства при мокром способе дозирования описана нами ранее (см. рис. VI-14). Другой вариант устройства [41] показан на рис. VI-30. Принцип его действия основан на саморегулировании количества подаваемого материала. Для этого в расширенной части 1 аппарата размещена вертикальная перегородка 2, выполненная в виде открытого с обеих сторон цилиндра, а загрузочные патрубки 3 установлены в пространстве между перегородкой и корпусом аппарата. При работе аппарата в зоне между перегородкой и корпусом сорбент не псевдоожижается, образуя плотный слой, который перекрывает загрузочные патрубки. По мере выгрузки нз адсорбера отработанного активного угля снижается уровень псевдоожиженного слоя, и зернистый материал под действием силы тяжести опускается в аппарат, освобождая загрузочные патрубки. В этот период происходит догрузка нужного количества адсорбента пока вновь не образуется плотный слои, запирающий загрузочные патрубки. [c.170] При сухом дозировании активного угля хорошо зарекомендовало себя [36] загрузочное устройство, изображенное на рис. [c.170] В главе V были изложены принципы расчета аппаратов с псевдоожиженным слоем, которые позволяют определить необходимый расход активного угля, обеспечивающий требуемую по технологическим условиям степень удаления органических загрязнений. Вместе с тем, для успешной работы адсорбера необходимо создать соответствующие условия, при которых образуется псевдоожиженный слой с заданными параметрами. Поэтому гидродинамику слоя и метод расчета основных его характеристик следует рассмотреть несколько подробнее. [c.171] Гидродинамика псевдоожиженного слоя и расчет основных его характеристик. Поток жидкости, проходя отдельными струями по каналам между твердыми частицами, образующими неподвижный слой, оказывает динамическое воздействие на зерна твердого материала. Величина этого гидродинамического воздействия растет с увеличением скорости движения жидкости при ее подаче снизу вверх через слой зернистой загрузки вплоть до того момента, когда силы гидродинамического давления восходящего потока станут равны весу погруженного в жидкость слоя загрузки. При таком гидродинамическом равновесии твердые частицы получают возможность взаимного пуль-сационного перемещения, интенсивность которого зависит от скорости движения жидкости. С увеличением скорости восходящего потока слой теряет свое первоначальное устойчивое положение и начинает расширяться, переходя во взвешенное состояние. Расширение слоя загрузки сопровождается уменьшением концентрации твердой фазы в единице объема слоя, однако перепад давления в случае псевдоожижения мелкозернистого материала в цилиндрических аппаратах остается постоянным до тех пор, пока силы гидродинамического давления не станут больше веса единичной твердой частицы. Дальнейшее увеличение скорости жидкости приводит к уносу твердых частиц из слоя, что нежелательно для адсорбционных аппаратов с псевдоожиженным слоем. [c.171] Вернуться к основной статье