Процессы и аппараты защиты атмосферы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ТЕХНОЛОГИИ И ДИЗАЙНА
УТВЕРЖДАЮ
Первый проректор,
д.т.н., профессор
____ Ашнин Н.М.
«__» _____2001г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Процессы и аппараты защиты атмосферы»
для специальности 330200 «Инженерная защита окружающей среды»
Кафедра «Инженерной химии и промышленной экологии»
Дневное обучение
Всего часов
Лекции (часов)
Практические занятия (часов)
Лабораторные занятия (часов)
Курс
Экзамен (семестр)
Зачёт (семестр)
Самостоятельная работа (час)
148/102
51
17
34
4,5
8
9
46
Санкт-Петербург
2001
Рабочая программа составлена на основании Государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования для
специальности 330200 "Инженерная защита окружающей среды".
Программу составил
доц. В.Д. Шаханов
Рабочая программа обсуждена и утверждена на заседании кафедры
инженерной химии и промышленной экологии
Зав. кафедрой, профессор
В.П. Панов
Декан химико-технологического факультета,
профессор
Виза методического отдела
Н.П. Новоселов
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Решение одной из важнейших государственных задач – охраны природы и
рационального использования природных ресурсов – невозможно без современной
техники и технологии очистки газовых выбросов.
Курс относится к числу профилирующих дисциплин, формирующих инженера,
специализирующегося в области охраны окружающей среды.
Цель преподавания дисциплины состоит в том, чтобы обучить студентов
технологии, методам и средствам очистки промышленных выбросов, а также
принципам устройства и рациональному выбору аппаратов и машин, используемых
для осуществления этих процессов.
В результате изучения данной дисциплины студент должен уметь обосновать и
выбрать метод очистки промышленных выбросов, а также подобрать оборудование,
необходимое для эффективного осуществления процесса.
2. Очистка вентиляционных выбросов от пыли
2.1. Введение – 2 часа
Общие сведения об атмосфере. Строение атмосферы. Химический состав и
физические свойства атмосферы.
Источники загрязнения атмосферы. Распространение загрязнений. Последствия
загрязнений атмосферы для человека, растений, животных, для промышленных
предприятий. Загрязняющие вещества в текстильной и легкой промышленности,
производствах химических волокон, нетканых материалов и др.
Тема 2.2. Основные понятия и определения – 2 часа
Классификация аэродисперсных систем. Основные понятия и определения –
седиментационная скорость, скорость витания, эквивалентный и седиментационный
диаметры и др.
Виды, форма и физико-механические свойства пылевидных отходов на
предприятиях текстильной и лёгкой промышленности, при первичной переработке
хлопка, шерсти и льна. Классификация пылеуловителей. Эффективность очистки.
Тема 2.3. Аспирация и пылеуборка – 4 часа
Индивидуальные и централизованные аспирационные установки. Схемы
аспирационных установок. Передвижные и стационарные пылеуборочные установки.
Конструктивные элементы аспирационных установок. Движение частиц в
вертикальных и горизонтальных воздуховодах. Скорости витания и трогания . Основы
расчета аспирационных и пылеуборочных установок.
Тема 2.4. Гравитационные и «сухие» инерционные
пылеуловители – 6 часов
Пылеосадительные камеры. Скорость осаждения частиц под действием силы
тяжести. Расчет высоты пылеосадительной камеры. Инерционные пылеуловители.
Осаждения частиц под действием центробежной силы. Противоточные, прямоточные,
батарейные и групповые циклоны. Гидравлическое сопротивление циклона. Расчет и
выбор стандартного циклона.
Тема 2.5. Очистка газов и воздуха в «мокрых» пылеуловителях – 4 часа
Основные закономерности «мокрой» очистки газов. Циклоны с водяной пленкой,
механические пылеуловители, пенные аппараты, ударно- инерционные скрубберы и
др. Области применения и эффективность. Расчет и выбор аппаратов «мокрой»
очистки.
Тема 2.6. Очистка газов в фильтрах – 4 часа
Волокнистые и тканевые промышленные фильтры. Устройство фильтров.
Способ регенерации фильтрующих перегородок. Фильтры с жесткими фильтрующими
перегородками и зернистым слоем. Гидравлическое сопротивление фильтров.
Применение фильтров в различных отраслях промышленности.
Тема 2.7. Обеспыливание в электрическом поле – 4 часа
Физические основы процесса очистки газов в электрическом поле. Скорость
дрейфа частиц к осадительному электроду. Расчет электрофильтра.
3. Очистка вентиляционных выбросов от газовых примесей
Тема 3.1. Адсорбционная очистка газов-6 часов
Характеристика газообразных загрязняющих веществ в легкой и текстильной
промышленности, в производствах химических волокон, композиционных и нетканых
материалов.
Основные
сведения о закономерностях адсорбционных процессов.
Характеристика промышленных адсорбентов. Волокнистые сорбенты. Адсорбция с
химической реакцией. Динамика сорбции. Время защитного действия слоя адсорбента.
Десорбция. Выбор способа десорбции.
Гидравлическое сопротивление зернистого слоя. Адсорбционные аппараты со
стационарным и подвижным слоем адсорбента. Расчеты адсорберов периодического
и непрерывного действия.
Адсорбционная очистка вентиляционных выбросов от неорганических и
органических примесей.
Тема 3.2. Абсорбционная очистка газовых выбросов – 6 часов
Основные закономерности физической абсорбции. Выбор сорбента. Механизм и
скорость абсорбции.
Абсорбция, сопровождающаяся химической реакцией. Кинетика.
Хемосорбция при протекании химических реакций разного типа.
Конструкции абсорбционных аппаратов. Основные способы расчета адсорберов.
Десорбция. Способы выделения поглощенного вещества из поглотителя.
Технологические схемы очистки вентиляционных выбросов от сероводорода,
оксидов серы, азота, паров органических веществ в производствах химических
волокон, обувном, композиционных материалов и др.
Тема 3.3. Каталитическая очистка газовых выбросов
от примесей – 5 часов
Основные сведения о каталитических процессах. Механизм катализа.
Особенности каталитической очистки газов при малых концентрациях примесей.
Требования к катализаторам для очистки газов. Основные типы катализаторов оксидные, шпинели, перовскиты, металлические и др.
Конструкции аппаратов каталитической очистки.
Схемы установок для каталитической очистки вентиляционных выбросов от
органических и неорганических веществ в производствах нетканых, композиционных
материалов и др.
Тема 3.4. Термическое обезвреживание вентиляционных
Выбросов – 2 часа
Области применения термического обезвреживания вентиляционных выбросов.
Особенности сжигания сильно забалластированных газов. Условия проведения
процесса. Конструкции аппаратов для термического обезвреживания вентиляционных
выбросов. Расход дополнительного топлива. Технологические схемы установок.
Тема 3.5. Конденсационный метод очистки газов от паров органических веществ
– 2 часа
Область применения. Особенности массо - и теплообмена при конденсации
паров из паровоздушной смеси. Аппаратурное оформление. Основы расчета.
Тема 3.6. Биологическая очистка газов от загрязняющих примесей – 2 часа
Области применения биологической очистки. Основные закономерности и
особенности проведения процесса. Носители микроорганизмов. Аппаратуное
оформление процесса биологической очистки воздуха. Основы технологического
расчета.
Тема 3.7. Сравнение различных способов очистки
газовых выбросов - 2 часа
Сравнение различных способов очистки газовых потоков и вентиляционных
выбросов. Экологические и экономические аспекты. Стоимость очистки газов.
Капитальные и эксплуатационные затраты. Относительная стоимость различных
типов
газоочистительных
установок.
Направления
совершенствования
и
интенсификации процессов и технологий.
Формы контроля
4. Формы контроля
количество
семестр
Контролируемые
разделы
Предусмотренные учебным планом
1
8
1
9
Дополнительные
1
9
Экзамен
Зачет
Контрольная
работа
Коллоквиум
8
2,3
3
3
9
2,3
5. Виды занятий
Форма
обучения
Номер
семестра
Дневная
8
9
Всего
5.1. Распределение времени
Всего
Из них
часов лекции Лабораторные Практические
занятия
34
68
102
Тема
Семестр
Занятие
2.4
9
1
2.5
2.6
2.5
2.3-2.5
2.7
3.1
9
9
9
9
9
9
2
3
4
5
6
7
3.2
9
8
34
17
51
34
34
занятия
Курсовая
работа
17
17
–
–
–
5.2 Практические занятия
Тема практического занятий
Расчет и выбор стандартного
циклона
Расчет Скруббера Вентури
Расчет и выбор рукавного фильтра
Расчет пенного пылеуловителя
Контрольная работа
Расчет электрофильтра
Расчет адсорбера непрерывного
действия
Расчет абсорбера
Объём в
часах
2
2
1
2
2
2
2
4
17
5.3. Лабораторные занятия
Занятие
Тема лабораторных занятий
Тема
Семестр
2.2
9
1,2
2.6
9
3,4
2.4
9
5,6
Определение запыленности воздуха
и фракционного состава пыли
Исследование очистки газов от
пыли на фильтре
Изучение работы циклона
Объём в
часах
4
4
4
2.5
9
7,8
3.2
3.1
9
9
9,10
11,12
3.3
9
13,14
3.4.
9
15,16
3.5
9
17
Изучение работы пенного
пылеуловителя
Изучение процесса абсорбции
Изучение адсорбции газовых
примесей на твёрдых сорбентах
Изучение обезвреживания примесей
газовых выбросов на катализаторах
Термическое обезвреживание
примесей
Изучение процесса конденсации из
паровоздушной смеси
4
4
4
4
4
2
34
6. Методическое обеспечение дисциплины
1. Сметанин В.И. Защита окружающей среды от отходов производства и
потребления. – М.: Колос, 2000 г., - 230 с.
2. Родионов А.И., Клушин В.Н., Торочешников Н.С. Техника защиты
окружающей среды. / 2-е изд. – М.: Химия, 1989.
3. Пугачёв Е.А. Методы и средства защиты окружающей природной среды в
лёгкой промышленности. – М.: Химия, 1988.
4. Руководство по контролю загрязнения атмосферы. РД 52.04.186 –89.
Госкомиздат СССР, М., 1991, 693 с.
5. Коузов П.А., Малыгин А.Д., Скрябин Г.М. Очистка от пыли газов и воздуха в
химической промышленности. – Л.: Химия, 1993.
6. Куянов А.А. и др. Аспирационные и пылеуборочные установки обувных и
кожгалантерейных предприятий. М.: Лёгкая и пищ. пром. 1982, 184 с.
7. Кузнецов И.Е., Троицкая Т.М. Защита воздушного бассейна от загрязнений
вредными веществами. – М.: Химия, 1979, 344 с.
8. Спейшер А.А. Огневое обезвреживание промышленных выбросов. – М.:
Энергия , 1977, 262 с.
9. Путилов А.В. и др. Адсорбционно-каталитические методы очистки газов сред
в химической технологии. – М.: Химия, 1989, 48 с.
10. Рамм В.М. Абсорбция газов. М.: Химия.
11. Аксельрод Ю.М. Газожидкостные хемесорбционные процессы. – М.: Химия,
1989, 240 с.
12. Методические указания к лабораторным работам «Изучение процессов
очистки воздуха от аэрозольных и газообразных примесей» 1996.