Математична модель процесу очищення газоповітряного потоку від діоксиду сірки у виробництві ПАР

Abstract

Наведено стадії виробництва поверхнево-активних речовин: отримання сульфатуючого агенту, сульфатування, нейтралізація, очищення газоповітряного потоку. Показано отримання сульфатуючого агенту шляхом каталітичного окислення двооксиду сірки. Ступінь окислення 98–99 %. Непрореагований SO2 необхідно подати на стадію очищення. Наведено дані найбільшого забруднювача атмосферного повітря, це двооксид сірки. Показано використання газорідинних операцій в різних галузях промисловості. Серед найбільш важливих газорідинних систем є абсорбція, яка визначається як операція масообміну, під час якої один із компонентів, що міститься в газоповітряній суміші розчиняється в рідинному розчиннику. Показано базування науково-технічного прогресу на тісному взаємозв’язку теорії й експерименту. Основою для проведення наукових досліджень є процес моделювання. Процес моделювання створює передумови для найбільш доцільного поєднання теорії й експерименту в наукових дослідженнях. Наведено опис даних з літератури з математичним моделюванням насадкових абсорберів для різних систем газ – рідина. Показано важливість математичного моделювання та його використання в комп’ютерному моделюванні. Наведено данні про більшість реакцій в хімічній промисловості містять речовини, які існують в різних фазах. Показано про відповідальність двооксиду сірки за утворення кислотних дощів, які є однією з поширених форм забруднення в усьому світі, що завдає шкоди людині та навколишньому середовищу. Наведено, що підхід до проектування насадкового абсорберу зазвичай включає визначення геометричних параметрів, таких як діаметр абсорберу, висота насадки, а також коефіцієнт масообміну для газу і потоку рідини, сухі і загальні перепади тиску, загальний коефіцієнт масопередачі. Показано, що використання методів імітації та математичного моделювання для проектування або оптимізації абсорберів постійно розвивається. Найбільш розроблених і поширених комп’ютерних програм є програмне забезпечення MATLAB. Наведено опис типового насадкового абсорберу, який складається з вертикальної циліндричної оболонки, що містить опорну пластину для насадкового матеріалу, пристрій для розподілу рідини. Рідина подається у верхній частині абсорберу та стікає через насадку. Газоповітряний потік подається в нижній частині абсорберу. Приведена принципова схема насадкового абсорберу. Наведена математична модель процесу очищення газоповітряного потоку від SO2 в насадковому абсорбері. Приведені рівняння матеріального балансу, розрахунку швидкості газоповітряного потоку та діаметру абсорбера, розрахунку висоти насадки, рівняння розрахунку коефіцієнтів масовіддачі та масопередачі, рівняння гідравлічного опору сухої насадки та загального опору зрошуваної насадки.

The stages of production of surfactants are given: obtaining a sulphating agent, sulphation, neutralization, purification of the gas-air flow. The production of a sulphurizing agent by catalytic oxidation of sulfur dioxide has been shown. The degree of oxidation is 98–99 %. The unreacted SO2 must be fed to the purification stage. Data are given for a larger air pollutant, sulfur dioxide. The use of gas-liquid operations in various industries is shown. Among the most important gas-liquid systems is absorption, which is defined as a mass transfer operation during which one of the components contained in the gas-air mixture is dissolved in a liquid solvent. The basis of scientific and technological progress is shown on the close relationship between theory and experiment. The basis for scientific research is the modeling process. The modeling process creates the prerequisites for a more appropriate combination of theory and experience in scientific research. A description of literature data with mathematical modeling of packed absorbers for various gas-liquid systems is presented. The importance of mathematical modeling and its use in computer modeling is shown. The data given for most reactions in the chemical industry include substances that exist in different phases. It is shown that sulfur dioxide is responsible for the formation of acid rain, which is one of the most common forms of pollution throughout the world, which is harmful to humans and the environment. It is shown that the approach to designing a packed absorber usually includes the deter-mination of geometric parameters, such as the absorber diameter, the height of the packing, as well as the mass transfer coefficient for gas and liquid flow, dry and total pressure drops, and the total mass transfer coefficient. It is shown that the use of simulation methods and mathematical modeling for the design and optimization of absorbers is constantly evolving. The most developed and widespread computer programs are the MATLAB software. A description is given of a typical packed absorber, consisting of a vertical cylindrical shell containing a support plate for packing material, a device for distri buting liquid. The liquid is supplied at the top of the absorber and flows down through the nozzle. The gas-air stream is supplied at the bottom of the absorber. A schematic diagram of a packed absorber is given. A mathematical model of the process of cleaning the gas-air flow from SO2 in a packed absorber is presented. Equations are given for the material balance, calculation of the gas-air flow velocity and absorber diameter, calculation of the packing height, the equation for calculating the mass transfer and mass transfer coefficients, the equation for the hydraulic resistance of a dry packing and the total resistance of an irrigated packing.