Главная страница
Сведения об авторах

КОНДЕНСАЦИОННО-ДИФФУЗИОННАЯ ОЧИСТКА ГАЗОВ ОТ ПАРОВ И АЭРОЗОЛЕЙ ПРОДУКТОВ ДЕСТРУКЦИИ ПОДСОЛНЕЧНОГО МАСЛА

Лейбович Л. И., Корчевский Н. В., НПФ «Рецикл», Николаев, Украина

При производстве подсолнечного масла на шнекопрессовых агрегатах может образовываться большое количество аэрозолей и продуктов высокотемпературной деструкции масла, которая обусловлена низкой теплопроводностью шрота вблизи поверхности его контакта с элементами шнека. Снижение маслосодержания шрота требует проведения процесса выжимки при температурах греющего пара не менее 120 °С. Однако из-за трения в пограничном слое, прилегающем к рабочим поверхностям шнека, температура шрота может значительно превышать температуру греющего пара.
Авторы рассчитали профиль температур в пограничном слое, предположив, что теплообмен в нем определяется коэффициентом теплопроводности шрота. Результат получен путем решения конечно-разностным методом дифференциального уравнения теплопроводности для стационарного случая с внутренним источником тепла.
Расчетом установлено, что при температуре греющего пара 120 °С температура в пограничном слое достигает 240 °С. Это приводит к интенсивной деструкции подсолнечного масла с выделением высокомолекулярных предельных и непредельных углеводородов с температурами кипения до 240 °С. В газовом тракте происходит постепенное снижение температуры выбросов за счет теплообмена с окружающей средой, в связи чем наблюдается процесс образования конденсационного аэрозоля продуктов деструкции. Пары и аэрозоли создают дискомфортные условия в зоне производства, что вызывает необходимость очистки газовых выбросов, образующихся в шнекопрессовых агрегатах.
Конденсационный аэрозоль высокомолекулярных органических соединений имеет средний диаметр частиц от 0,3 до 0,8 мкм, поэтому применение стандартных фильтров в системах очистки не дает положительного результата.
Ранее авторами исследован способ очистки отходящих газов от высокодисперсного аэрозоля путем впрыскивания некоторого количества воды во всасывающий патрубок вентилятора. Исследования показали, что при этом частицы аэрозоля от 1 до 1,5 мкм удаляются с эффективностью 98%, а более 4 мкм — практически со 100%-ной. Эффективность удаления частиц, соответствующих размерам частиц аэрозоля масла, — 30—50%, в связи с чем разработанный способ можно применить на первой ступени очистки отходящих газов, образующихся в шнекопрессо-вом агрегате.
Существенно влияет на эффективность очистки содержание паров воды в отходящих газах. Обследование работы шнекопрессовых агрегатов показало, что при температуре газов около 80 °С наблюдается начало процесса конденсации паров воды в воздуховодах системы вытяжной вентиляции. Одновременно на внутренние поверхности воздуховодов налипает большое количество сконденсировавшихся высокомолекулярных органических соединений. Это позволило предположить, что для очистки газов от продуктов деструкции подсолнечного масла применим метод конденсационно-диффузионной очистки.
Для его реализации во всасывающий патрубок вентилятора необходима подача воды в количестве 0,04 кг на 1 кг обрабатываемого газа. Высокая температура и 100%-ная влажность отходящих газов дают возможность получить необходимое количество воды для осуществления процесса обработки за счет низкопотенциального источника холода — воздуха окружающей среды.
Принцип конденсационно-диффузионной очистки воздуха от органических примесей в поверхностных охладителях при конденсации в них паров воды заключается в следующем. Конденсат, образовавшийся из водяных паров на теплообменных поверхностях, абсорбирует органические газообразные примеси, находящиеся в воздухе, причем как хорошо растворимые в воде, так и условно водонерастворимые, за счет постоянного обновления поверхности контакта фаз при конденсации водяных паров на пленке конденсата. Эффективность очистки может достигать 30% при начальной концентрации органического вещества в воздухе до 15 мг/м³. Чем ниже температура конденсации паров воды на теплообменной поверхности, тем выше эффективность очистки. Кроме того, при конденсации водяных паров на теплообменных поверхностях осаждается до 7% высокодисперсных аэрозольных частиц.
Математическое моделирование теплотехнического процесса конденсации водяных паров на теплообменных поверхностях воздушных рекуператоров тепла дает количественную оценку объема сконденсировавшейся влаги. Значительное влияние на процесс очистки оказывает степень охлаждения отходящих от шнекопрессового агрегата газов.
Экспериментальная проверка математической модели показала достаточно хорошую сходимость теоретических и экспериментальных данных (рисунок).

Зависимость количества водяных паров D, сконденсировавшихся на теплообменных
поверхностях воздушных рекуператоров тепла, от температуры окружающей среды Т
при температурах газовых выбросов от шнекопрессового агрегата 60 °С и 80 °С:
линии — теоретические данные; значки — экспериментальные данные

Замеры количества сконденсировавшейся воды при температурах наружного воздуха выше 0 °С и температуре газовых выбросов 60 °С показывают, что для организации процесса очистки газов от аэрозоля количества конденсата не достаточно. Решение этой проблемы при положительной температуре окружающей среды и относительно низких температурах отходящих от шнекопрессового агрегата газов возможно путем аккумуляции некоторого количества воды и организации ее замкнутого оборота в системе «вентилятор — аккумулятор воды».
Снижение температуры отходящих газов от шнекопрессового агрегата с 78 до 54—56 °С в летний период времени позволило получить необходимое количество конденсата водяных паров для осуществления процесса конденсационно-диффузионной очистки. Некоторые данные измерений эффективности очистки приведены в таблице.

Эффективность очистки отходящих от шнекопрессового агрегата газов

Таким образом, применение конденсационно-диффузионного принципа обеспечивает эффективность очистки газов до 50% при использовании источника холода низкого потенциала (воздуха окружающей среды). Энергетические затраты составляют около 1,25 Вт/м³ обрабатываемого газа. Установлено, что, чем ниже температура отходящих газов на выходе из рекуператора тепла, тем выше эффективность их очистки.
Одним из достоинств способа очистки газа путем подачи некоторого количества воды во всасывающий патрубок вентилятора является возможность самоочистки внутренних поверхностей его проточной части, а также рабочего колеса от скоксовавшихся жировых отложений, что улучшает работу вентилятора.
Следует обратить внимание на технические характеристики и конструктивные особенности вентилятора. Вопрос надежности работы вентилятора при впрыскивании воды во всасывающий патрубок является одним из основных при эксплуатации. Использование промышленных вентиляторов, выполненных из стали Ст3, в этих условиях не допускается, так как в отходящих от шнекопрессовых агрегатов газах, кроме конденсационного аэрозоля масла и паров акролеина, присутствуют в некотором количестве органические коррозионно-активные вещества (олеиновая кислота, ацетаты и др.). В предложенной технологической схеме следует использовать высоконапорные центробежные вентиляторы, выполненные из нержавеющей стали с содержанием хрома не менее 17%. При этом необходимы некоторые изменения в конструкции рабочего колеса, связанные с повышением надежности работы в условиях перекачки газа, содержащего капельную влагу в количестве до 0,04 кг на 1 кг обрабатываемых газов.
Разработанная технология может модернизироваться, исходя из возможности применения различных источников неиспользуемого холода на предприятиях.

CONDENSATION-DIFFUSION TREATMENT OF GASES TO REMOVE VAPOROUS AND AEROSOL PRODUCTS OF SUNFLOWER-SEED OIL DESTRUCTION

Leybovych L. I., Korchevskiy N. V., Rearch and Production Firm «Recycle», Nikolaev, Ukraine

The equipment for condensation-diffusion treatment of gases to remove compounds generated in the process of sunflower-seed oil destruction has been developed and introduced. The proposed equipment utilizes the low-potential cold of the ambient air. The gas purification efficiency is at least 50% at the energy consumption of up to 1,25 W/m³ of processed gas.

Главная страница

Сведения об авторах

Лейбович Лев Иссахарович, канд. техн. наук, и. о. директора, ООО Научно-производственная фирма «Рецикл», ул. Чкалова, 46/10, Николаев, 54017, Украина. Тел./факс (0512) 36-23-52. E-mail
Корчевский Николай Владимирович, канд. техн. наук, зам. директора, ООО Научно-производственная фирма «Рецикл», ул. Чкалова, 46/10, Николаев, 54017, Украина. Тел./факс (0512) 36-23-52

© Независимое агентство экологической информации

Последние изменения внесены 12.07.07