CUPRINSCAPITOLUL 1. TEMA DE PROIECTARE1.1 Memoriu tehnicCAPITOLUL 2. SURSA DE POLUARE2.1 Procesul tehnologic de zincare slab acida2.2 Proprietati ale componentului efluentului gazos2.3 Efectele acidului clorhidric2.4 Determinarea HCl din aerCAPITOLUL 3. TEHNOLOGIA ADOPTATA3.1 Conditii de calitate a aerului3.2 Variante tehnologice3.3 Alegerea variantei optime3.4 Descrierea tehnologiei adoptate. Elaborarea schemei bloc. Elaborarea schemei tehnologice3.5 Materii prime si auxiliare. Caracteristici.3.5.1. Materii prime3.5.2. Utilitati3.5.2.1. Apa3.5.2.2. Aburul3.5.2.3. Energia electrica3.5.2.4. Aerul comprimat3.5.2.5. Gazele inerte3.5.2.6. Solele de racier3.5.2.7. Caracteristicile solutiei de NaOHCAPITOLUL 4. DIMENSIONAREA TEHNOLOGICA A UTILAJELOR4.1. Tipuri de utilaje. Alegere, descriere4.1.1 Alegerea tipului de coloana4.1.2. Alegerea umputurii pentru coloana4.1.3 Dispozitive interioare pentru coloane cu umplutura4.1.3.1. Gratare de sustinere 4.1.3.2. Distribuitoare pentru faza lichida 4.1.3.3. Redistribuitoare pentru faza lichida 4.1.4. Materiale de constructie pentru coloane 4.1.5.Probleme de coroziune4.1.5.1 Factori care influenteaza viteza proceselor de coroziune4.1.5.2 Scopul si mijloacele de combatere a coroziunii4.2. Bilan de materiale pentru absorbie4.3. Dimensionarea coloanei de absorbie4.3.1. Calculul diametrului coloanei de absorbie 4.3.2. Calculul nlimii coloanei cu umplutur 4.3.2.1. Calculul coeficientului global de transfer de mas 4.3.2.2. Calculul fortei motrice medii (diferenta medie de potential global)4.3.3. Calculul inaltimii coloanei4.4. Dimensionarea racordurilor coloanei de absorbie24.5. Calculul pierderilor de presiune la curgerea gazului prin coloan4.6. Dimensionarea pompei centrifuge4.7 Dimensionarea ventilatorului4.8 Dimensionarea vasului de neutralizare4.9. Calculul puterii agitatorului4.10 Dimensionarea utilajelor de depozitare4.11. Fie tehniceCAPITOLUL 5. EXPLOATAREA INSTALATIEI5.1 Bilantul de masa pentru instalatie5.2.Consumul de materii prime , auxiliare i utiliti . Consumuri specifice.CAPITOLUL. 6. CONTROLUL, AUTOMATIZAREA SI REGLAREA PROCESELOR TEHNOLOGICE6.1. Stabilirea parametrilor ce trebuiesc reglati si masurati.6.2. Reglarea automata a instalatiilor de CAPITOLUL 7.TEHNICA SECURITATII SI IGIENA MUNCII. MASURI P.S.I.EPURAREA APELOR REZIDUALE SI PROTECTIA MEDIULUI AMBIANT. 7.1. Tehnica securitatii si protectia muncii7.2. Masuri P.S.ICAPITOLUL 8. NOTIUNI DE AMPLASARE A UTILAJELOR SI DE STABILIRE A TRASEELOR RETELELOR DE CONDUCTE8.1.Cota de amplasament pe mai multe niveluri8.2.Recomandari privind amplasarea unor utilaje tip8.3.Traseele retelelor de conducte interne CAPITOLUL 9. SCHITE CAPITOLUL 10. BIBLIOGRAFIE3CAPITOLUL 1. TEMA DE PROIECTARE I MEMORIU TEHNICSsentocmeascproiectul deinginerie tehnologicpentruoinstalaiedeseparare continu a HCl din efluentul gazos al unei secii de zincare acid prin absorbie n ap. Se dau urmtoarele date de proiectare:1. presiunea de lucru a coloanei de absorbie: p=1 atm;2. debitul volumic al efluentului gazos, MV=5000 m3/h;3. concentraia HCl n amestecul gazos iniial, yi=250 mg/m3;4. gradul de separare al amestecului, =93,5%;5. coeficientul de exces al absorbantului, =1,3;6. concentraia iniial a HCl n absorbant, 0%;7. temperatura absorbantului la intrare, t=200 C;MEMORIU TEHNICProiectul de tehnologii de protecie a atmosferei are ca tem de proiectare o instalaie de separare continu a acidului clorhidric din efluentul gazos al unei secii de zincare acid prin metoda absorbiei n ap. Proiectul este prevzut cu 10 capitole, fiecare avnd mai multe subcapitole. n primul capitol, intitulat "Tema de proiectare" se prezint scopul lucrrii, proiectarea unei instalaii de absorbie a acidului clorhidric i se dau datele de proiectare.n urmtorul capitol se prezint sursa de poluare: procesul de zincare slab acid (subcapitolul 2.1), proprietile efluentului gazos (acidclorhidric, aer) subcap.2.2, efectele acidului clorhidric (subcap.2.3), metode de determinare ale acidului clorhidric din aer (subcap.2.4).n capitolul 3 este detaliat tehnologia adoptat: subcapitolul 3.1 trateaz condiiile de calitate ale aerului,subcapitolul 3.2 trateaz variantele tehnologice disponibile de depoluare a fluxurilor gazoasedeacidclorhidric, subcapitolul 3.3prezintjustificareaalegerii variantei optime- absorbia, subcapitolul 3.4 prezint descrierea tehnologiei adoptate, elaboreaz schema bloc i schema de tehnologie aleas, subcapitolul 3.5trateaz materiile prime i auxiliare necesare.4 Capitolul 4 se numete "Dimensionarea tehnologic a utilajelor" i cuprinde urmtoarele subcapitole: 4.1 tipuri de utilaje, alegerea lor i descriere acestora ( 4.1.1 alegerea tipului de coloan, 4.1.2 alegerea umpluturii pentru coloan, 4.1.3 alegerea dispozitivelor interioare ale coloanei, 4.1.4alegereamaterialului deconstruciepentrucoloane, 4.1.5problemelede coroziune), 4.2 bilanul de materiale n coloana de absorbie, 4.3 dimensionarea coloanei de absorbie ( 4.3.1 calculul diametrului coloanei de absorbie, 4.3.2 calculul nlimii coloanei de umplutur prin 2 metode de calcul, cu 4.3.2.1 calculul coeficienilor de transfer de mas, 4.3.2.2 calculul forei motrice medii, 4.3.3 calculul nlimii coloanei), 4.4 dimensionarea racordurilor coloanei de absorbie, 4.5 calculul pierderilor de presiune la curgerea gazului prin coloan, 4.6dimensionarea pompei centrifuge, 4.7dimensionarea ventilatorului, 4.8 dimensionarea vasului de neutralizare, 4.9 calculul puterii agitatorului, 4.10 dimensionarea rezervorului, 4.11 fiele tehnice; acest capitol a avut drept scop calculul tuturor dimensiunilor necesare proiectrii instalaiei.Urmtorul capitol trateaz probleme de exploatare a instalaiei de absorbie, referitoare la bilanul de mas pentru instalaie (5.1), consumul de materiale prime, auxiliare, i utiliti (5.2).Capitolul 6sereferlacontrolul, automatizareaireglareasistemelortehnologice, cu automatizarea parial a coloanei de absorbie.Capitolul 7prezintproblemelelegatedeproteciamuncii ninstalaii deabsorbiei msuri P.S.I.Capitolul urmtor, capitolul 8, facereferiri lanoiuni deamplasareautilajelor i de stabilire a traseelor reelelor de conducte.Capitolul 9 cuprinde 3 schie ale pieselor desenate: schia instalaiei de absorbie, schia coloanei de absorbie i schia pompei centrifuge.n capitolul 10 este enumerat bibliografia.5CAPITOLUL 2. SURSA DE POLUARE2.1 Procesul tehnologic de zincare slab acidFluxul tehnological procesului deacoperiri metaliceprinzincareconstntrecerea succesiv a pieselor metalice prin bi, n care se desfoar urmtoarele operaii (figura 1):Fig. 1.Fluxul tehnologic de zincare.Degresarea chimic se realizeaz cu soluii alcaline, puternic tensioactive, la t = 50-600C. Este urmat de splare, apa de splare fiind evacuat periodic n bazinul de captare.Decaparea se face cu soluie HCl 20-30%, durata operaiei fiind n funcie de calitatea pieselor supuse zincrii. Piesele decapate trec la splare.Zincarea se realizeaz prin electroliz n soluie slab acid. Anozii formai din Zn pur sunt amplasai pe prile laterale ale bii de zincare, iar piesele supuse zincrii se suspend pe baracatodicsituatcentral pebaie. Omogenizareasoluiei dinbaiesefaceprinbarbotarea soluiei cu aer comprimat.Pasivarea se realizeaz prin cromare cu reactiv specific n mediu de HNO3. Operaia ofer o nuan nevoalat de albastru-strlucitor i o bun rezisten la coroziune.Toate bile sunt prevzute cu sisteme de captare a gazelor, gaze care sunt aspirate de un ventilator i trimise unui sistem de epurare a efluentului. Apele din toate fazele de splare se recolteaz n bazine.6Atelierul dezincareestesursdepoluareatt pentruape, ct ipentruaer. Poluanii coninui nefluentul gazosal atelierului pot fi compui ai bilor dedegresare, decaparei pasivare, care au o tensiune de vapori ridicati o concentraie mai mare n faz lichid.HCl este principalul poluant coninut n efluentul gazos.2.2. Proprieti ale compuilorefluentului gazos:Proprietile aerului [M.Surpeanu-Chimia mediului,Ed. Univ. Tehnice Iai, 1999, p.16-23]:Aerul esteunamestecdegazeacror compoziiesemenineaproximativconstant (tab.1):GAZE COMUNE, % vol GAZE RARE, % volN2 78,09 H2 5 x 10-5O2 20,95 He 5,2 x 10-4Ar - 0,93 Ne 1,8 x 10-3CO2 0,03 Kr 1 x 10-4Xe 9 x 10-6Tabelul 1. Compoziia chimic a aeruluiCaracteristicile fizico-chimice ale aeruluise raporteaz la condiii normalereprezentate de o temperatur de 00 C i presiune de 760 mm Hg. n aceast stare , volumul ocupat de 1 mol de aer (volumul molar) este de 22,414 cm3.Masa molecular a aerului curat , Maer ,calculat pe baza fraciilor volumice i a maselor moleculare ale gazelor componente este 28,966 g/mol.Densitateaaerului(greutatea specific), ncondiii normaleeste: aer=1,293g/cm3 (kg/m3).Umiditateaaeruluiatmosfericestereprezentatdeapaexistentnel, subformde vapori, picturi, cristale, provenit din evaporarea apelor de suprafa (n cea mai mare parte), dinstratul superficial al solului , dinprocesul detranspiraie aplantelor saudinactiviti industriale.Aprecierea umiditii se face prin: a) umiditatea absolut (Us) cantitatea de ap existent ntr-un volum de aer la un moment dat (g/m3); b) umiditatea maxim (Um) cantitatea de ap pe care o poate primi un volum de aer la o anumit temperatur (g/m3). Se mai numete i presiune de saturaie cu vapori de ap a aerului la temperatura considerat. c) umiditatea relativ (Ur) cantitatea de ap existent ntr-un volum de aer atmosferic i raportatla cantitatea maxim pe 7care ar putea-o cuprinde acelai volum de aer la o anumit temperatur. Altfel spus, umiditatea relativ reprezint raportul dintre umiditatea absolut i umiditatea maxim, respectiv raportul dintrepresiuneavaporilordeap(constatatexperimental) i presiuneavaporilor deapla saturaie.Umiditatea aerului(respectiv presiunea vaporilor de ap) este strns legat de temperatur. Dac temperatura crete, crete implicit presiunea vaporilor de ap. Aerul saturat cu vapori de ap va avea o presiune mai ridicat dect aerul uscat, din cauza presiunii suplimentare a vaporilor la saturaie.La200Cpresiuneavaporilordeapsaturai estede18mmHg. Dactemperaturase micoreaz, umiditatea relativ crete, acesta fiind mecanismul de formare a norilorPentru determinarea umiditii relative este necesar rcirea aerului i observarea temperaturii la care ncepe condensarea vaporilor de ap, aa numitul punct de rou. La temperatura corespunztoare punctului de rou, aerul este saturat cu vapori de ap i va avea o presiune de vapori corespunztoare valorii de saturaie la acea temperatur. Aceast presiune de vapori , corespunztoare punctului de rou, va reprezenta n acelai timp presiunea de vapori a arului la temperatura pentru care se determin umiditatea, adic umiditatea absolut.Umiditatea relativ se va determina fcnd raportul dintre umiditatea absolut (exprimat prin presiunea de vapori la temperatura punctului de rou) i umiditatea maxim (exprimat prin presiuneavaporilor saturai la temperatura considerat, luat din tabele). Temperatura aerului dintr-un loc sau dintr-o regiune ca i regimul ei zilnic, sezonier i anual este determinat n primul rnd de radiaia solar. Temperatura aerului nregistreaz variaii importante att pe orizontal ct i pe vertical. Trebuie remarcat n acest sens contribuia a 2 factori: factorul astronomic , determinat de faptul c axa polilor este nclinat spre Soare (vara este mai expus polul nord, iarna acelai pol este mai puin expus iar la echinociu axa polilor este perpendicularpeaxaPmnt Soare). Pentrusimplificare, factorul astronomicsereferla variaiile de temperatur ce decurg din derularea ciclic a zilelor i nopilor. Ciclurile diurne i nocturne determin cantitatea de energie primit de la Soare i implicit, variaiile de temperatur ntre noapte i zi. suma factorilor fizici i geografici.nesen, temperaturaaerului esteinfluenatdealtitudine (scadecunlimea), de caracteristicile solului (culoare, compoziie), de existena suprafeelor de ap (timp de nclzire 8diferit fa de sol), a vegetaiei (care reine oparte dinradiaia solar), de nebulozitatea atmosferei (carediminueazcantitateaenergiei solareceatingesuprafaaPmntului) i de prezena centrelor populate (care intervin cu surse suplimentare de cldur).Presiunea aerului Datorit greutii sale specifice, aerul atmosferic exercit opresiune asupra tuturor corpurilor de pe Pmnt. Prin urmare, presiune atmosferic reprezint fora cu care aerul apas asupra Pmntului datorit greutii sale. Presiunea exercitat depinde de temperatura i circulaia maselor de aer.Presiunea aerului se exprim n mm Hg/cm2 sau n milibari (750 mm Hg =1000 mb).n S.I. unitatea de msur pentru presiune este pascalul.n funcie de mai muli factori, presiunea atmosferic prezint diferite variaii. Cele mai importantesuntvariaiiledatoratealtitudinii. nacestsenstrebuiereinut faptul clanivelul mrii i la 0oC presiunea atmosferic este de 760 mm Hg (numit presiune atmosferic normal) i ea scade treptat cu altitudinea micorndu-se cu 1mm Hg pentru fiecare 10,33 m.Solubilitateaaerului nap[ G. Niac, V.Voiculescu, I. Bldea, M. PredaFormule, tabele,probleme de chimie-fizic,Ed. Dacia, Cluj-Napoca, 1984, p.204]Solubilitatea aerului n ap, lipsit de CO2i NH3,la t= 180C i p=760 mm Hg este de 19,38 ml/1000ml ap. Proprietile HCl [ www.en.wikipedia.org- Hydrogen chloride]:Acidul clorhidric, (HCl), este un gaz foarte corosiv, toxic i incolor, care formeaz vapori n contact cu umiditatea. Vaporii constau n acid hidrocloric ce se formeaz atunci cnd HCl se dizolv n ap. Acidul clorhidric gazos, ca i cel hidrocloric sunt substane importante n chimie, tiin i industrie (aprox. 3 milioane tone de acid hidrocloric sunt produse anual pentru utilizarea n curirea oelului naintea galvanizrii). Acidul hidrocloric este folosit n producia de cloruri, pentru rafinarea minereului n producia de staniu i tantal, pentru pilirea i curirea produselor metalice, nelectroplatinarea pentrundeprtarea pietrei de peboilere, pentruneutralizarea sistemelor bazice, careactivdelaborator, drept catalizator i solvent nsintezeorganice, n realizarea fertilizatorilor i coloranilor, pentru hidroliza amidonului i a proteinelor n prepararea diferitelorprodusealimentare, nindustriatextil, acauciucului, fotografic. Numeledeacid clorhidric se refer deseori la acidul hidrocloric, n mod greit, i nu la acidul clorhidric gazos.9n tabelul urmtor sunt date unele proprieti fizice ale acestui gaz:Proprieti generaleDenumire Acid clorhidricFormula molecular HClMasa molar 36.4606 g/molForm Gaz incolor, higroscopicProprieti fiziceDensitate gaz 1.477 g/l, (25C)Solubilitate n ap73,3 g/100 ml (18OC, 1 atm)72 g/100 ml (20C, 1 atm)Temp topire -114.2C (158.8 K)Temp fierbere -85.1C (187.9 K)Const aciditate (pKa) -4Energie de formare Gibbs -95,2 kJ/mol (250C)Entalpia standard formare -92,3 kJ/mol (25OC)Entalpia standard de disocieren atomi431,6 kJ/mol (25OC)StructurForma moleculeiLiniar, distana internuclear0,127 nmMoment dipolar 1.05 DTabelul 2. Proprieti ale HClProprieti chimice ale HCl:Molecula de HCl este o molecul simpl, diatomic, alctuit dintr-un atom de H i un atomdeCl, conectateprintr-olegturcovalent, simpl. Deoareceatomul deCl estemai electronegativ dect cel de H, legtura covalent ntre atomi este polar. Deoarece molecula are pertotal unmoment dedipolmarecuosarcinparialnegativ-peatomul deCliuna 10pozitiv +, pe atomul de H, molecula este polar. Din acest motiv, HCl este foarte solubil n ap i n ali solveni polari.n contact cu apa, HCl ionizeaz imediat, formnd cationul H3O+ i anionul Cl-, printr-o reacie chimic reversibil n ap:HCl + H2O H3O+ + ClRezultatul soluiei se numete acid hidrocloric i este un acid tare. Constanta de disociere sau ionizare Ka este foarte mare, ceea ce nseamn c HCl disociaz sau ionizeaz practic total n ap.Chiar n absena apei, HCl se comport ca un acid. De exemplu, poate dizolva anumii ali solveni, cametanolul i altemoleculeprotonatesauioni i ssecomportecaunacid catalizator pentru reacii chimice, unde sunt dorite condiii anhidre:HCl + CH3OH CH3O+H2 + ClHCl cedeaz un proton moleculei de metanol.Datorit naturii acide, HCl este un gaz corosiv, n mod deosebit n prezena umiditii.Proprieti fiziologice [C.Neniescu Chimie General,Ed.Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1972, p. 673]HCl este singurul acid anorganic care apare liber, cu o funcie important n organismul animalelor i anume n sucul gastric al mai tuturor vertebratelor. Concentraia de HCl din sucul stomacal al omului este de circa 0,3%. HCl este secretat de mucoasa stomacului i are rolul de activa una dintre enzimele digestiei (pepsina). 2.3. Efectele acidului clorhidricEfecte acute Acidul clorhidric este corosiv i toxic pentru ochi, piele i mucoase. Inhalarea sau expunerea acut poate cauza tuse, rgueal, inflamaii i ulceraii ale traiectului respirator, dureri de piept i edem pulmonar Expunereaacutoralpoatecauzacorodareamembranelor mucoaselor, esofagului i stomacului, nsoit de ameeli, vom i diaree. Contactul cu pielea poate produce arsuri severe i ulceraii Aufost raportateiritaii pulmonare, leziuni alecilorrespiratorii superioare, edemeale laringelui la cei expui la inhalri acute11 Teste pe animale (oareci, obolani, iepuri) au artat c acidul clorhidric are o toxicitate moderat spre mare n urma inhalrii i o toxicitate acut moderat la expunere oralEfecte cronice Expunerea cronic la acidclorhidric duce la gastrit, bronit cronic, dermatit i fotosensibilitatelacei carelucreazcuHCl. Expunereaprelungitlaconcentraii mici poate cauza decolorarea dinilor i erodarea lor Inhalaia cronic cauzeaz hiperplazia mucozitii nazale, leziuni ale laringelui, traheii, precum i ale cavitii nazale n cazul obolanilorConcentraia de referin (RfC) pentru HCl este de 0,02 mg/m3, valoarea bazndu-se pe hiperplaziamucoasei nazale, laringelui i traheii obolanilor. RfCesteoestimareainhalrii continue de ctre populaia uman (inclusiv a grupului sensibil) care nu are un risc apreciabil de apariie efectelor cronice ntimpul vieii. RfCnueste unestimator direct al riscului, dar reprezint un punct de referin pentru a scoate n eviden potenialele efecte. La expuneri mai mari dect RfC, potenialul efectelor secundare crete. Expunerea pe durata ntregii viei la doze mai mari ca RfC nu implic neaprat i apariia unor efecte negative asupra sntii EPA (Agenia American de Protecia Mediului) nu are ncredere n studiile bazate pe RfC, deoarece folosesc numai o doz de administrare i msurtorile toxicologice sunt limitate. Aceast slab ncredere n baza de date se datoreaz lipsei studiilor cronice sau reproductibile EPA nu a stabilit nc o doz de referin (RfD) pentru acidul clorhidricEfecte asupra reproducerii Nu existnici oinformaie despreefectele HClasupra reproduceriisaude dezvoltrii oamenilor La obolanii expui inhalrii HCl, au fost observate: dispnee sever, cianozri, creterea mortalitii fetale precum i scderea n greutate a puilorRiscul de cancerNu exist nici o informaie asupra efectelor carcinogene la oameni datorat HCl ntr-un studiu efectuat asupra obolanilor nu a fost observat nici un rspuns carcinogenic EPA nu consider HCl ca un potenial agent carcinogen12n ceea ce privete efectele asupra mediului trebuie de remarcat faptul c ploile acide pot conine HCl gazos dizolvat n ap avnd efecte negative asupra solului i plantelor. n plus HCl umed poate contribui la distrugerea cldirilor precum i a statuilor din marmur. 2.4 Determinarea HCl din aer[ M Surpeanu, C. Zaharia- ABC Metode de analiz a calitii factorilor de mediu- Editura T, Iai, 2002, p50-52]Principiul metodei:Acidul clorhidric reacioneaz cu sulfocianura de mercur (II) formnd un complex slab disociat (HgCl4)2-. Sulfocianul eliberat reacioneaz cufierul trivalent formndsulfocianura feric, de culoare brun-rocat, proporional cu cantitatea de ioni clorur.4HCl + Hg(SCN)2 2HSCN + H2[HgCl4](1)3HSCN + Fe3+ Fe(SCN)3 + 3H+(2)InterfereneLa determinarea HCl din aer prin metoda spectrofotometric interfer aerosolii de cloruri, bromuri, ioduri. Interferena acestora se elimin prin filtrarea aerului care se recolteaz folosind un filtru de hrtie, plasat naintea vasului de absorbie. Reactivi Hidroxid de sodiu, soluie 0,01 N Sulfocianur mercuric, soluie alcoolic 0,3 % (n alcool metilic) Alaun feriamoniacal, NH4Fe(SO4)212H2O, soluie 6% n HNO3 5N Soluie etalon stoc. Se dizolv 0,2046 g KCl ntr-un flacon cotat de 50 ml i se aduce la semn cu ap distilat. 1 ml soluie corespunde la 2 mg HCl. Soluie etalon de lucru: se dilueaz 2,5 ml soluie etalon stoc cu ap distilat la 100 ml. 1 ml soluie corespunde la 50 g HCl.Recoltarea probelorSe aspir aerul de analizat ntr-un absorbitor care conine 10 ml soluie de NaOH 0,01N. Debitul de aspiraie este de 2,5-3 l/min.Modul de lucruConinutul absorbitorului se aduce cantitativ ntr-un flacon cotat de 25 ml i se completeaz volumul la 20ml. Seadaug 2,5ml sulfocianur mercuric i 2,5ml alaun 13feriamoniacal, agitnd flaconul dup adugarea fiecrui reactiv. Dup 10min se msoar absorbana la =470 nm fa de un martor preparat cu ap distilat i aceeai reactivi.n paralel, se traseaz curba de etalonare pentru cantiti de HCl cuprinse ntre 0-50 g i se determin coninutul de HCl din proba de analizat.Datele de etalonare se trec ntr-un tabel de forma:Cantitate HCl, g 0 10 20 30 40 50Soluie etalon de lucru, ml0 0,2 0,4 0,6 0.8 1Ap distilat, ml completare la 20 mlSulfocianur mercuric, ml2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5Alaun feriamoniacal, ml2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5Absorbana, =470 nmSe traseaz curba de etalonare A=f(C)Calculul rezultatelorConcentraia de HCl din proba de aer analizat se calculeaz cu relaia:HCl (mg/m3)=Cx/Vn care:Cx cantitatea de HCl n proba fotometrat, gV volumul de aer recoltat, l14CAPITOLUL 3. TEHNOLOGIA ADOPTAT3.1 Condiii de calitate a aerului [M Surpeanu, C. Zaharia- ABC Metode de analiz a calitii factorilor de mediu- Editura T, Iai, 2002, p173-177]STAS-ul 12574/1987prevede concentraiile maximadmise (CMA) ale substanelor chimice din aerul zonelor protejate prezentate n tabelul 3:Substana poluantConcentraia maxim admisibil, mg/m3Metod de analizMedie de scurt duratMedie zilnic1 2 3 430 minute24 oreAcid azotic 0,4 - *Acid clorhidric0,3 0,01 STAS 10943-89Acrolein 0,03 0,01 STAS 11331-79Aldehide (HCHO)0,035 0,012 STAS 11332-79Amoniac 0,3 0,1 STAS 10812-76Anhidrid fosforic0,3 0,1 STAS 12863-90Arsen - 0,203 STAS 10931-77Benzen 1,5 0,8 *Cadmiu - 0,00002 STAS 12731-89Clor 0,1 0,03 STAS 10931-77Crom (Cr2O3) - 0,0015 STAS 11103-78Dioxid de azot0,3 0,1 STAS 10329-75Dioxid de sulf0,75 0,25 STAS 10194-89Fenol 0,1 0,03 STAS 11027-77Fluor (compui anorganici gazoi sub form de aerosoli uor solubili)0,015 0,005STAS 10330-8815Fluor (compui anorganici sub form de aerosoli greu solubili) - 0,03Funingine 0,15 0,05 STAS 13000-91Furfurol 0,15 0,05 *Hidrogen sulfurat0,015 0,008 STAS 10814-76Mangan (compui ai manganului)- 0,01 STAS 10815-85Metanol 1,0 0,5 STAS 11105-78Metil mercaptan- 0,00001 STAS 12730-89Oxid de carbon6,0 2,0 *Oxidani (O3) 0,1 0,03 STAS 11010Plumb - 0,0007 STAS 10810Sulfai n suspensie inclusiv de acid sulfuric (SO4)2-0,03 0,012 STAS 11194-79Sulfur de carbon0,03 0,005 STAS 11104-78Tricloretilen 4,0 1,0 *Pulberi n suspensie0,5 0,15 STAS 10195-75* Metodele de analiz sunt conform Ministerului Sntii.Tabelul 3. Concentraiile maxim admise ale diferiilor poluani ai aerului.Ordinul 462/1993 al Ministrului Apelor Pdurilor i Proteciei Mediului (MAPM) prevede normeledelimitare preventiv aemisiilor depoluani natmosferaacumsunt prezentate la punctele 1-5:1.Dac debitul masic este 0,5 kg/h, emisiile sub form de pulberi la toate categoriile de substane poluante nu trebuie s depeasc 50 mg/m3, la o dimensiune a diametrului mediu al particulelor dp 5 mm.2.Limitare poluani atmosferici16Nr. crt.Substana Debit masicg/hConcentraii emisii, mg/m3Denumirea SimbolClasa 1 1 0,21 Cadmiu i compuii si Cd2 Mercur i compuii si HgClasa 2 5 11 Arsen i compuii si,excepie hidrogenul arseniatAs2 Cobalt i compuii si Co3 Nichel i compuii si NiClasa 3 25 51 Crom i compuii si Cr2 Cianur CN3 Cupru i compuii si Cu4 Fluoruri subform de pulberiF5 Plumb i compuii si Pb6 Mangan i compuii si MnEtc ..3.Limitare substane anorganice sub form de gaze sau vaporiNr. crt. Substana Debit masicg/hConcentraii emisii, mg/m3Clasa 1 10 11 Clorur de cianogen2 Hidrogen arseniat3 Hidrogen fosforatClasa 2 50 51 Acid clorhidric2 Brom i clor3 Fluor i compuii si4 Hidrogen sulfuratClasa 3 500301 Compui clorurai2 AmoniacClasa 4 5005001 Oxizi de sulf2 Oxizi de AzotEtc ..174.Limitare substane organice sub form de gaze, vapori sau pulberiNr. crt.Substana Debit masicg/hConcentraii emisii, mg/m3Denumirea SimbolClasa 1 0,1201 Clormetan CH3Cl2 Anilin C6H7NClasa 2 2 1001 Clorbenzen C6H5Cl2 Ciclohexanon C6H10O3 Toluen C7H8Clasa 3 3 1501 Acetat de etil C4H8O22 Alcani, fr metan CnH2n+23 Alchene fr 1,3 butadienCnH2n4 Cloretan C2H5Cl5 Eter dibutilic C8H18O6 Triclorofluorometan CCl3FEtc ..5.Limitare substane cancerigeneNr. crt.Substana Debit masicg/hConcentraii emisii, mg/m3Denumirea SimbolClasa 1 0,5 0,11 Azbest2 Benzo-piren C20H123 Beriliul i compuii si Be4 Dibenzo-antracen C22H14Clasa 2 5 11 Compui de crom (VI) Cr2 Cobalt Co3 Sulfat de dimetil C2H6O4SClasa 3 25 51 Acrilonitril C3H4N2 Benzen C6H63 1,3 Butadien C4H64 1Cloro2,3 epoxipropan C3H5ClO5 Clorur de vinil C2H3Cl6 Hidrazin H4N2Etc ..183.2 Variante tehnologice de reducere a poluanilor gazoi din aer [www.mmediu.ro- Msuri postproces pentru reducerea compuilor organici volatili DFIU-Karlsruhe, Implementarea Directivei IPPC]Exist doucategorii de msuri de reducere a emisiilor poluante n atmosfer : Metode care ofer posibilitatea recuperrii poluanilor gazoi i refolosirea acestora Metodedistructivencadrul croraauloctransformri ireversibilealepoluanilor n substane nepoluante O subclasificare a acestor metode este prezentat n figura 2:Fig. 2. Clasificarea msurilor de reinere a poluanilor gazoi.Absorbia Descrierea metodeiLa metoda prin absorbie, compuii gazoi prezeni n curentul de aer uzat sunt reinui de un lichid de splat (absorbant). Se face deosebirea ntre 2 variante de metode: 19Masuri pentru reducerea poluanilor gazoi din aerRecuperare DistrugereArdereProcedee biologiceArdere suplimentara termica Filtrare biologicaSpltoare biologicerecuperativCondensareAdsorbieAbsorbieArdere suplimentar cataliticregenerativrecuperativSeparare prin membraneregenerativ Metoda fizic: Compuii ce trebuie ndeprtai i lichidul de splat nu interreacioneaz, o recuperare a absorbantului fiind, n principiu, posibil. Metoda chimic: Compuii ce trebuie ndeprtai i lichidul de splat interreacioneaz, astfel nct o recuperare a absorbantului nu este posibil dect n cazul unei reacii reversibile. Procesul de absorbie fizic are loc continuu, prin combinarea unei etape de absorbie cu o etap ulterioar, n care mediul absorbant este regenerat. Solubilitatea unui gaz depinde foarte puternicdetemperaturi depresiune. Aceastascadeodatcucretereatemperaturii i cu reducerea presiunii. Astfel, absorbantul se poate regenera n cazul unei temperaturi ridicate sau prin degajarea presiunii. Etapa de absorbieCompuii gazoi sunt introdui ntr-ocoloandeabsorbie, decelemai multeori n contracurent cu un lichid de absorbie, lichid care prezint capacitatea de a reine un gaz. Pentru aceastasuntutilizatefrecvent turnuri desplarecucorpuri deumplutura(1)(vezi figura3). Acesteinstalaii cupleaz osuprafa maredeabsorbiecupierderi redusedepresiunei, implicit, cuunconsumredus de energie. Lichidul de splat se pulverizeaz pe la partea superioar a turnului de splare i formeaz o pelicul pe suprafaa corpurilor de umplutur , curgnd n sens invers fa de gazul rezidual. Lichidul de splat care conine gazul absorbit, se strnge la baza absorberului, iar de acolo este pompat, nclzit i condus spre regenerator. Un schimbtor de cldur (2) servete la recuperarea cldurii soluiei calde provenit de la procesul de desorbie, cu ajutorul creia se nclzete soluia de la baza absorberului. Etapa de desorbieMediul absorbtiv alimenteaz unui aparat de desorbie care de regul este o coloan de distilare (3). Gazul absorbit se culege la partea superioar a coloanei, iar lichidul de absorbie la parteinferioarundeestercit nschimbtorul declduri pompat nabsorber. Figura3 prezint instalaia de absorbie-desorbie n cazul n care absorbia este fizic. n cazul n care gazul absorbit interacioneaz chimic(chemosorbie) cu absorbantul (aa cum este i cazul HCl, SO2, sauoxizi deazot carereacioneazcuapa)dininstalaiaprezentatnfigura3rmne valabil numai absorberul (1) restul utilajelor principale fiind dictate de necesitatea de recuperare sau nu a absorbantului.20Fig. 3. Instalaiedeadsorbiefizicdesorbieaunui component gazosdintr-un amestec de gaze.Substane tratabileAbsorbia n ap, soluie acid sau alcalin se recomand n special pentru emisiile care conin HF, HCl, Cl2, COV, SO2, H2S, NH3.Adsorbia Descrierea metodeiPoluanii gazoi pot fi reinui dinaer prinadsorbiepesuprafaaunui adsorbant . Suprafeele adsorbante pot fi solide sau lichide . Adsorbia pe suprafa lichid este considerat ca fcnd parte din absorbie , astfel nct se consider ca proces de adsorbie numai reinerea pe suprafee solide.21La adsorbie, poluanii gazoi sunt adsorbii pe suprafaa substanelor solide ce prezint zone active de separaie.Adsorbantul utilizat cel mai frecvent este crbunele activ; dar pot fi utilizaide asemenea i zeoliii.Att substanele adsorbite ct i adsorbantul pot fi reutilizate dup un proces de desorbie. n cazul n care o reutilizare n proces a substanelor adsorbite nu este posibil, atunci fluxul de desorbie este recirculat ctre o ardere termic. i aceast metod conine dou etape: adsorbia i desorbia (regenerarea). n cazul etapei de adsorbie, suprafaa substanei solide adsoarbe compuii gazoi pn la saturare . nainte de atingerea capacitii de saturare, se comut pe un desorber regenerativ unde are loc o refacerea a capacitii de adsorbie a adsorbantului, prin creterea temperaturii, admisiei aburului sau a procedeelor de modificare a presiunii. Etapa de adsorbiePentru a aduce n contact, ntr-un mod adecvat, substana adsorbant i gazul rezidual ce trebuiepurificat. aufostdezvoltatemaimultemetodedeadsorbie. Pentruaceasta, substana adsorbantesteintroduscastrat fixsaumobil. nceleceurmeazsunt descrisecelemaiimportante sisteme de adsorbie.Sisteme de adsorbie cu strat fixAdsorberele cu strat fix ocupau deja din 1988 un segment de pia de cca. 95 % .n cazulinstalaiilor mai noi, sunt utilizate din ce in ce mai mult sistemele de adsorbie cu rotativ. La sistemele deadsorbie cu strat fix,gazul rezidualtreceprinumplutura poroas,aflatntr-un recipient a sistemului de adsorbie. n acest proces fazele de adsorbie i de regenerare alterneaz. n cazul unor fluxuri continue de gaz rezidual, pentru o operare continu, sunt necesare cel puin dou instalaii paraleleSisteme de adsorbie cu strat mobil i sisteme de adsorbie cu strat fluid n cazul straturilor mobile se realizeaz o operare continu. La sistemul de adsorbie cu strat mobil are loc o nlocuire permanent a adsorbantului. n cazul sistemului de adsorbie cu strat fluid pe mai multe nivele, adsorbantul este introdus prin partea superioar i coboar, prin mai multe straturi, n contracurent cu gazul rezidual. n comparaie cu sistemele de adsorbie cu strat fix, la sistemele de adsorbie cu strat mobil i la cele cu strat fluid, pierderea de presiune este cu pn la50 % mai redus. Etapa de desorbie22n funcie de amestecul de substane i de condiiile de lucru alese, se utilizeaz urmtoarele metode de desorbie. desorbia cu vapori se realizeaz cu vapori de ap la temperaturi de 120 pn la 140C.Acetia trec prin adsorbant i ndeprteaz sub form de vapori substanele adsorbite. desorbia cu gaz cald se realizeaz cu gaz nclzit la 150 - 350 C.Pentru aceasta poate fifolosit att gaz inert (N2) ct i aer de ardere srac in O2. Gazele calde sunt introduse n adsorbant n contracurent. Substane tratabileAdsorbia pe zeolii se utilizeaz pentru emisiile care conin hidrocarburi clorurate (cu cheltuieli ridicate), alcooli, eteri, esteri. Adsorbia pe crbune activ nu este recomandat pentru urmtoarele substane, datorit oxidrii lor catalitice: dicetone, dialcooli, ciclohexanon, cetone cu greutate molecular mare, aldehide, acizi grai cu greutate molecular mare i amine aromatice, dar este utilizat pentru CS2, COS, Hg. CondensareaFluxul de gaz impur este rcit pn la o temperatur mai mic dect cea a punctului de condensare a compuilor gazoi iar condensatul este colectat direct. Pentru eliminarea substanelor gazoase sunt necesare n general temperaturi de condensare foarte joase. O problem special a procedeului de condensare o reprezint faptul c vaporii ap i alte substane gazoase, care prezint puncte de congelare mai ridicate dect alte gaze pot conduce la nghearea agregatelor. Din acest motiv, instalaiile de condensare trebuie prevzute, n general, cu dispozitive de dezghe. n principiu se face o deosebire ntre condensare direct i indirect: La condensarea indirect, aceasta are loc pe suprafee de rcire(rcite cu ap sau agent de rcire). La condensarea direct se introduce un agent de rcire direct n fluxul de gaz rezidual ncrcat cu poluani gazoi. Caagent dercirenmainilefrigorifice, pentrutemperaturi sub0C, seutilizeaz amestecuri formate din metanol i ap sau glicol i ap (-15 C pn la 5 C), precum i KCldizolvat n ap (-30 C pn la 15 C). Pentru domeniul condensrii la temperaturi joase (aa-numitul procedeu de criocondensare) se utilizeaz, pentru rcire, azot lichid (punct de fierbere: -196 C).23Condensarea la temperaturi joase este adecvat, n special, pentru fluxuri de gaz rezidual careprezintoconcentraieridicatdeCOVscumpi. Procedeul decondensarecriogenicse aplic n domeniul chimiei de specialitate i n cel al industriei farmaceutice. Separarea prin membrane:Membranele sunt o structur material care, interpuse ntre dou fluide, pot mpiedica sau ngreuna transferul de mas ntre cele dou faze. Favoriznd trecerea numai a anumitor specii moleculare, membranelerealizeazseparareamoleculelor dinfazainiialcuobinereaunui permeat bogat n componentul separat. Tehnicile de separare folosind membrane prezint numeroase avantaje, dintre care se pot meniona: tratarea se efectueaz la temperatura ambiant iarseparareaareloccontinuu, frschimbareadefaz. Membranele(figura5)sunt formate dintr-un strat activ (membrana propriu-zis), avnd grosimea de 0,1-1m, care asigur funcia de separare i un suport poros de grosime mai mic de 100m, care asigur rezistena mecanic. Acesta poate fi ceramic, metalic sau un compus polisulfonic.Fig. 4. Structura unei membrane.Membranele, nelegnd prin acestea stratul activ, nfuncie de natura materialelor utilizatepot fi: organice(polimerice), anorganice(ceramice, metalice, sticl) saucompozite (polimer-polimer), iar nfuncie destructura lor sedeosebesc: membrane poroase(pulberi sinterizate, ceramic poroas, structuri polimerice poroase, sticl fritat) i membrane neporoase (filme ceramice, metalice i din sticl, folii de polimer). Membranele pot fi utilizate sub form de plci, spirale saufibre tubulare.Separareaamestecurilor gazoasefolosindmembranesefaceprinpermeaiesauprin filtrare. Fora motrice a procesului are la baz diferena de presiune realizat ntre cele dou fee alemembranei: gazul detratat estesupuslasuprapresiuneiarpermeatul lavid. Acest lucru genereazdiferendeconcentraientreceledoufeealemembranei i, caurmare, fluxul difuzional prin aceasta.24Permeaia [V. Oros, C. Drghici- Managementul Deeurilor, Editura Univ. Transilvania, Braov 2002, p167-168)], este specific membranelor neporoase, separarea avnd la baz proceselededizolvare-difuziuneprinmembran, cuprinzndomultitudinedemecanismede transport.Transferulde mas printr-o membran neporoas (figura 6), se realizeaz pin dizolvarea moleculelor de gaz n membran, urmat de difuziunea prin aceasta. Solubilitile i difuzibilitile diferite ale moleculelor de gaz prin membran constituie elementele care asigur diferenierea n procesul de separare. n funcie de permeaia gazelor, poate interesa permeatul sau refuzul. Astfel, dup permeaie, gazele se mpart n rapide, cu permeaie ridicat (CO2, H2S, H2, He, H2O) i lente, cu permeaie redus (O2, HCl, CO, CH4, N2, CxHy).Permeaia unei membrane seapreciaz prinpermeabilitatea acesteia, coeficientul de permeabilitate fiind numeric egal cu fluxul de substan care traverseaz unitatea de suprafa sub o diferen de concentraie egal cu unitatea.Alturi de permeabilitate,performanele unei membrane neporoase sunt influenate de: naturaigrosimeastratului activideselectivitateaacesteianceeaceprivetesolubilitatea moleculelor de gaz.

Fig. 5. Mecanismul separrii prin permeaie.Separarea prin filtrare este caracteristic membranelor poroase i este fundamentat pe rolul de sit molecular jucat de membran. Eficiena separrii este influenat de dimensiunile moleculelor, viteza dedifuziune aacestora nstructura poroasi dedimensiunile porilor membranei.253.3 Alegerea variantei optimePentruseparareaunui amestecgazosbinarformat dinaer i acidclorhidricsepoate utilizaoricaredinmetodeleprezentateanterior. ncazul dat gradul deseparareal solutului trebuie sfieridicat . Capacitatea deproducie esterelativmic , costul investiiei i al ntreinerii instalaiei trebuie s fie ct mai mic.Utilizarea metodei deseparare princondensareai difuziunea prinmembran este neeconomicdeoareceinstalaiilecorespunztoaresunt costisitoare, consumul deenergiei costul de fabricaie sunt ridicate .Utilizarea adsorbiei pentru separare necesit totodat regenerarea adsorbantului ceea ce implic un consum sporit de energie . Avndnvederenaturacompoziiei dinamestecul gazos, gradul desepararecerut , costul materiei prime , costul investiiei i exploatrii se alege ca metoda de separare adsorbia.Proprietile se separare ale acidului clorhidric din apLa o temperatur de 18C :Aer.............19,38 cm3 aer............1cm3 apHCl ..............451cm3 HCl.............1cm3ap[Neniescu , Manualul inginerului chimist , vol.II]n acest context adoptm ca metod de separare a amestecului gazos operaia de absorbie a HCl din ap, ceea ce implic o instalaie simpl i o eficien mare.3.4. Schema bloc a instalaiei absorbie splareFig 6. Schema bloc a unei instalaii de absorbie splare a gazelor impure26Schemablocprezentatnfigura7conine: 1- coloandeabsorbie, 2- suflant, 3- rezervor stocare ap, 4- pompe centrifuge, 5- rezervor stocare HCl, 6- rezervor de neutralizare, 7- rezervor preparare soluie NaOH 10%, 8- rezervor stocare soluie NaOH.3.5. Materiiprime i auxiliareMateria prim reprezint un ansamblu de material destinat prelucrrii , ntr-o instalaie industrial , n vederea obinerii unui produs. Industria chimic utilizeaz materii prime de diferite proveniene , acestea putnd fi : Materii prime naturale ; Materii prime fabricate industrial; Produse secundare ale industriei chimice sau ale altor ramuri industriale.n cadrul proiectului , funcie de tema de proiectare materiile prime pot fi : Amestecuri omogene de dou lichide organice ce urmeaz a fi separate prin rectificare; Soluii diluate ale unor sruri supuse concentrrii prin operaia de evaporare; Amestecuri gazoase ce urmeaz a fi separate prin absorbie; Diverse materiale sub form granular supuse uscrii.ApaFuncie de utilizarea care se d apei se deosebesc mai multe categorii : ap tehnologic ,ap de rcire , ap potabil , ap de incendiu, ap de nclzire.Apa de rcire poate proveni din fntni de adncime , temperatura ei se menine ntre 10-15 C n tot timpul anului , sau apa de la tunurile de rcire , cnd se recircul , avnd temperatura n timpul verii 25-30 C. Pentru evitarea formrii crustei , temperatura apei la ieirea din aparate nu trebuie s depeasc 50C. Rcirile cu ap industrial se pot realiza pn la 30-40C . Apa ca agent de nclzire poate fi: Ap cald cu temperatura pn la 90C ; Ap fierbinte , sub presiune pn la temperatura de 130-150C .Apa este unagent termic cucapacitatea caloric mare , uor deprocurat . Pentru nclzire , se prefer apa dedurizat n scopul evitrii depunerilor de piatr.27Energia electricEnergiaelectricreprezintunadinformeledeenergiecelemai folositenindustria chimic datorit uurinei de transport la distane mari i la punctele de consum i randamentelor mari cu care poate fi transformat n energia mecanic , termic sau luminoas.Energia electric transformat n energie mecanic este utilizat la acionarea electromotoarelor cu care sunt dotate diversele utilaje din industria chimic (pompe, ventilatoare, reactoare cu agitare mecanic).Energia electric este folosit i la nclzire , prin transformare n cldur , folosind mai multe tehnici: Trecerea curentului prin rezistene electrice; Transformarea energiei electrice n radiaii infraroii: Folosirea curenilor de nalt frecven , medie i mic ; Folosirea pierderilor dielectrice; nclzirea prin arc electric.Avantajul nclzirii electrice const n reglarea uoar a temperaturii , posibilitateagenerrii cldurii ntr-un punct , introducerea unei cantiti mari de cldur ntr-un volum mic , realizarea unei nclziri directe , fr impurificarea mediului i la orice presiune.Dezavantajul utilizrii energiei electricei constituiecostul ridicat i impunereaunor msuri speciale de protecia muncii.[R.Z. Tudose , ndrumar de proiectare].Caracteristicile soluiei NaOHSoluiilede NaOH sunt bazeputernice, reacioneaz uor cu anhidridele acide , cu acizii organici i minerali alctuind sruri de sodiu.NaOHreacioneazcualuminiu, zinc, staniudegajndhidrogen, gazcarepoate provooca explozii . NaOH reacioneaz violent cu esuturi vii distrugnd peptidele , proteinele i saponificnd grsimile.Soluiilede NaOH se obin prin dizolvare , amestecare sau prin diluare . Leiile de sod fac parte din categoria lichidelor corosive . Agresivitatea lor depinde de temperatur , concentraie n hidroxid , impuriti nsoitoare n spe NaCl.[Szep Alexandru,Bandrabur F. , 1998] 28CAPITOLUL4. DIMENSIONAREA TEHNOLOGIC A UTILAJELOR4.1. Tipuri de utilaje . Alegere . Descriere 4.1.1. Alegerea tipului de coloanUtilajelepentruabsorbiepot ficlasificate, dupprincipiudefuncionare, npatru categorii: Absorbere de suprafa; Absorbere cu pulverizare; Absorbere cu barbotare : Absorbere cu pelicul sau film.n scopul realizrii unei eficaciti ridicate , absorberele trebuie s satisfac o serie de condiii: S ofere o suprafa de contact mare prin dispersarea unei faze n cealalt; S asigure contactarea fazelor n contracurent pentru o separare ct mai avansat; Viteza celor dou faze s fie mare; Cderea de presiune la curgerea fazelor prin utilaj s fie mic ; S asigure evacuarea cldurii atunci cnd absorbia este nsoit de efecte termice ridicate; S realizeze un grad de separare mare pentru soluii; S evite obturarea seciunii de curgere atunci cnd fazele conin impuriti mecanice sau apare tendina cristalizrii unui component din faza lichid; S prezinte o siguran mare n funcionare , un cost redus al investiiei , ntreinerii i exploatrii utilajului; Materialele din care este confecionat utilajul s aib o bun rezisten la coroziune.29A)Absorberelede suprafa se concretizeaz sub forma turilelor , vaselor Cellarius i a serpentinelor . Sunt confecionate din materiale rezistente la corosiune , respectiv din gresie , ceramic, grafit , cuar. Acesteabsorbereauosuprafadecontact micfapt pentrucare eficacitatea lor este sczut. Din acest motiv sunt utilizate numai pentru gaze uor solubile. B)Absorbere cu pulverizare Din aceast categorie de utilaje fac parte coloane cu stropire , absorberele cu discuri , absorberele mecanice cu trunchiuri de con i absorberele cu strat fluidizat trifazic. Suprafaa de contact ntre faze este generat prin dispersia fazei lichide sub form de picturi n masa fazeigazoase i este dat de suprafaa tuturor picturilor existente la un moment dat . Cu ct fineea picturilor i viteza gazului sunt mai mari cu att eficacitatea acestor utilaje este mai mare.C)Absorbere cu barbotareAceste utilaje sunt de regul sub form de coloane prevzute n interior cu mai multe talere cu clopoei , valve sau talere perforate. Funcionarea coloanelor de absorbie se bazeaz pe dispersareafazei gazoasesubformdebulenstraturiledeabsorbant existentepetalere. n figura8estereprezentatschematicocoloandeabsorbiecutalereperforate. Fazalichid (absorbantul) intrn coloan pe la partea superioar pe primul taler i curge prin cdere liber din taler n taler prin tuburile deversoare existente pe fiecare taler pn la baza coloanei. Faza gazoasintrpelaparteainferioaritreceprinorificiiletalerelor, barboteaznstratul de lichid de pe fiecare taler , i iese prin racordul aflat la vrful coloanei . Transferul de mas are loc numai n straturile de lichid de pe taler.30Fig. 7. Absorber cu barbotareD)Absorbere cu pelicul n cazul acestor utilaje , absorbantul curge sub form de film subire prin fascicule de evi sau starturi cu umplutur n contracurent cu faza gazoas . Din aceast categorie de utilaje fac parte coloanele cu umplutur i utilajele tip schimbtor de cldur cu fascicul de evi .Coloanele cu umplutur se utilizeaz cel mai frecvent la absorbie.Coloana cu umplutur din figura 9 este constituit dintr-un corp cilindric vertical , grtare care au rolul de a susine straturile de umplutur , dispozitive pentru distribuia absorbantului i dispozitivepentruredistribuireaabsorbantului. Fazalichidestedistribuitlavrful coloanei printr-un dispozitiv de distribuie i curge sub form de film subire pe suprafaa umpluturii n sens descendent , iar la ieirea din fiecare strat de umplutur este redistribuit . n contracurent cu absorbantul , prin golurile straturilor de umplutur circul faza gazoas . Contactul dintre faze fiind continuu, concentraia solutului variazcontinuupe nlimea coloanei .Fig.8 Coloan cu umplutur31Dintreaparatelepentru absorbie ceamailargutilizaren practicoau coloanelecu umplutur i cele cu talere.Aceste coloane difer prin modul de contactare diferenialsau n trepte a fazelor lichid i gazoas.Alegerea tipului de coloan cu talere sau cu umplutur depinde de mai muli factori care aufostgrupai n: caracteristici constructive ,factori hidrodinamici icaracteristicile fazelor participante.n tabelul 4 sunt prezentate n funcie de aceti factori condiiile n care se pot utiliza coloanele cu umplutur sau talere . Prin urmare aceste tabel permite alegerea tipului de coloan care este indicat pentru un anumit scop.CaracteristicilesistemuluiCondiiile n care se recomand utilizarea coloanelor cu umpluturCondiiile n care se recomand utilizarea coloanelor cu talere Caracteristici constructive a. Dimensiuni principale (nlime, diametru )Spaiul este limitat pe nlime (ocoloan cu umplutur necesit o nlime mai mic comparativcuocoloan cu talere echivalent)Spaiul este limitat pe orizontal (coloanele cu talere necesit undiametru mai micdect coloanelecu umplutur echivalente)b.Conexiuni lateraleNu necesit scoaterea sau introducerea intermediar a unui lichid sau gaz .(la coloanele cu umplutur aceast operaie este dificil necesitnd dispozitive suplimentare pentru colectarea i redistribuirea celor dou faze ).Estenecesarscoatereasau introducerea intermediar a unui lichid sau gaz (la coloanele cu talere pe fiecare taler exist o anumit cantitate de lichid iar gazele ocup spaiul dintre talere)32c. Curirea coloaneiCurirea coloanei trebuie efectuat foarte rar (curirea coloanelor cu umplutur se face numai n perioada reviziilor anuale i const nscoatereaumpluturii , sortareai apoi splarea acesteia).Curirea coloanei trebuie efectuat periodic (coloanele cu talere sunt prevzute cu guri de vizitare care permit curirea fr demontarea elementelor interioare).Costul coloaneiPentrudiametrupnla 0,75m (deoarece la diametre mai mari coloanele cu umplutur necesit elemente interioare complexe).Pentru diametre mai mari de 1,25m.Factori hidrodinamici a.Debitele celor dou fluide Debite de lichid i gaz nu prea mari (faza lichid se deplaseaz sub forma unor filme subiri i firioare nguste pe suprafaa corpurilor de umplere , la debite de lichid foarte mici distribuialichidului este defectuoas i n acest cazseprefercoloanele cu talere ,la debite foarte mari are loc necarea coloanei). La mrirea debitului de gaz crete cantitatea de lichid reinut fapt care duce la micorarea seciunii Debite variabile de lichid sau gaz (lichidul se deplaseaz n masa compact , permit variaii mari aledebitelor delichid sau gaz).33libere de trecere a lichidului.b. Cderea de presiuneCderi depresiunemici (n operaiile efectuate sub vid unde se impune o cderedepresiunemic se utilizeaz coloane cu umplutur).Cderi de presiune mari.c. Viteza de curgere a fluidelor Vitezemici lacurgerea fazei lichide i gazoase. (n coloanele cu umplutur faza gazoas se gsete n micare turbulent rezultnd un bun transfer de mas cnd determinant de vitez este transferul prin faza gazoas).Viteze mici la curgere a celor dou faze (la coloanele cu talere faza lichid se gsete n micare turbulent favoriznd sistemele n care viteza transferului de mas este determinant de rezistena fazei lichide.)d. eficacitateaValori ale eficacitii n limite largi (pentru coloanecuumplutur cu diametre peste 1,5m eficacitatea tinde s scad ca urmare a unei distribuii neuniforme a lichidului saugazului pe suprafaa transversal a coloanei).Valori ale eficacitii n limite largi (asigurarea unei eficaciti ridicateimpune, n cazul coloanelor cu talere , o curgere a fazei lichidepe talere nct sse evite formarea zonelor moarte sau a canalelor prefereniale).e.Funcionarea discontinuLa capaciti mici i temperaturi apropiate de cea a mediului ambiant (la temperaturimai mari sau mai mici dect cea a Lacapaciti i temperaturi nlimitelargi(talerelesunt confecionate din acelai material cupereii coloanei sau sunt proiectate n aa fel 34mediului ambiant , dilatarea i contracia repetat a coloanei poate duce la sfrmarea corpurilor de umplere).nct dilatarea s nu produc distrugerea acestora).f.Capacitatea de producie Pentrucapaciti mici i medii de producie (coloanele cuumplutur cu diametre mari au mas foarte mare i prezint probleme deosebite la realizareauneidistribuii uniforme a celor dou faze).Pentru capaciti mari de producie (la diametre mai mici de 400mmcoloanele cu talere sunt greu de construit , ladiametremari coloanele cu talere sunt mai ieftine dect cele echivalente cu umplutur).Caracteristicile fazei participante a.Sisteme corosive Sistemele cu grad nalt de coroziune (este mai uor i mai ieftins se construiasc o coloan cu umplutur din materiale rezistente la coroziune dect o coloan cu talere).Sistemele fr aciune coroziv (construirea unei coloanecutalererezistente la coroziune presupune un cost foarte ridicat).b.Sistemecare spumeaz Sisteme ce prezint spumare puternic (la coloanele cu umplutur , pentru sisteme cu spumare , posibilitatea formrii spumei este redus deoarece cantitatea de gaz care barboteaz prin lichidul din golurile stratului este Sisteme fr spumare (n cazul coloanelor cutalere, unsistemcare spumeaz , datorit barbotrii gazului n lichid se formeaz pe talere o emulsie fin gaz-lichid format din picturi de lichid i spum care va determinaouniformizarea concentraiei n coloan i 35foarte mic). prin urmare o scdere a eficacitii).c. Sisteme care conin solide sau lamuriSisteme care nu conin solide sau lamuri ( la coloanele cu umplutur solidul din suspensie sau lamul sepoateacumula n golurile umpluturii reducnd seciunea de curgere a celor dou faze , conducnd n final la necarea coloanei).Sistemele care conin solide saulamuri nconcentraie mare (seciunea de curgere a absorbantului la coloanele cu talere este mai mare permind trecerea suspensiilor sau a lamurilor)d.Sisteme termolabileSisteme stabile din punct de vedere termic.Sisteme care nu prezint stabilitatea din punct de vedere termic.e.Sisteme vscoaseSisteme cu vscozitate mare (n cazul coloanelor cu umplutur se recomand utilizarea unor corpuri deumplere cu dimensiuni mari)Sisteme cu vscozitate mic (bule de gaz care rezult de pe un taler inferior formeaz canale prefereniale n stratul delichidducndla un contact limitat ntre faze care va determina o eficacitate sczut a coloanei cu talere).f.Sisteme cu degajri de cldur Sisteme cu degajri nensemnate de cldur la absorbie (dac efectul termical procesului este mare la coloanele cu umplutur se monteaz dispozitive pentru colectarea i redistribuie),Sisteme cu degajri mari de cldur la absorbie (n cazul coloanelor cutalere, se monteaz serpentine de rcire pe talere care favorizeaz absorbia).Tabelul 4. Alegerea tipului de coloan364.1.2. Alegerea umpluturii pentrucoloanUmpluturile utilizate pentru coloane se pot mpri n trei categorii: Corpuri de umplere de form neregulat; Corpuri de umplere de form definit; Grtare.Pentruafi eficiente, umpluturiletrebuiesndeplineascurmtoarelecondiii : s prezinte o suprafa mare raportat la unitatea de volum , s realizeze o distribuie uniform a lichidului pesuprafaaei i odistribuiect mai uniformafazei gazoaseprintregolurile umpluturii , s prezinte o rezisten mic la curgerea fazelor , s realizeze o amestecare bun a celor dou faze , s prezinte o rezisten mecanic i chimic corespunztoare , s fie ieftine i uor de procurat.Corpurilede umplere deformneregulat suntn generalfoarte rar utilizate deoarece corpurileau dimensiuni diferite i pentru a obine o mrime ct mai uniform este necesaro sortare cu atenie.Corpuriledeumpleredeformdefinitsunt celemai rspnditeumpluturi ncadrul industrieichimice ise concretizeaz n ineleRaschig,eiBerl, inelePall,eiIntalox.Sunt confecionate din materiale ceramice , plastice , tabl de diferite caliti , carborund .n tabelul urmtor sunt date cteva caracteristici ale ctorva corpuri de umplere.Tipul umpluturiiMaterialul Dimensiuni (mm)Suprafata specifica (m2/m3)Volumul liber (m3/m3)Densitatea (kg/m3)Inele Rasching (aranjate ordonat)ceramica 50x50x5080x80x8100x100x1011080600,740,720,72650670670Inele Rasching(in gramada)ceramica 10x10x1,515x15x225x25x335x35x450x50x5440330200140900,70,710,740,770,79700690530530520otel 8x8x0,310x10x0,315x15x0,325x25x0,46305003502200,90,880,90,9750900660640Sei Berl (inceramica 12,5 460 0,68 72037gramada) 25352601650,690,70670670Inele Pall (in gramada)ceramica 25x25x335x35x450x50x560x60x6220165120960,740,760,780,79610540520520otel 15x15x0,425x25x0,635x35x0,850x50x13802351701080,90,90,90,9525490455425Sei Intalox (in gramada)ceramica 182538503352551661200,720,740,760,79640610580530Tabelul 5. Caracteristicile principale ale ctorva corpuri de umplereCorpurile de umplere pot fi aezate n mod regulat n coloan sau turnate .La umpluturile aezatenvrac, distribuialichidului depindedeformai mrimeacorpurilor deumplere, diametrul coloanei , nlimea stratului i distribuia iniial. Umpluturile mici duc la formarea unor pungi de lichid datorit efectelor capilare care apar la punctele de contact dintre corpuri ceea ce determin micorarea suprafeei udate a umpluturii i prin urmare scderea eficacitii coloanei. Prin urmare utilizm ca materialde umplutur inele ceramice Raschig cu dimensiunea de 25x25x3. 4.1.3. Dispozitive interioare pentru coloanele cu umpluturDispozitivele interioare care se utilizeaz n cazul coloanelor cu umplutur sunt grtarele de susinere a umpluturii, distribuitoarele i redistribuitoarele pentru faza lichid.Grtarele de susinereDintre cele mai vechi i mai simple grtare de susinere a umpluturii sunt plcile perforate care i mai gsesc i astzi o larg utilizare n special cnd se lucreaz cu debite mici de lichid i gaze. Seciunea liber pentru trecerea celor 2 faze este mai mic dect n stratul cu umplutur fapt care determin n cazul unor debite mari de lichid i de gaz o cdere mare de presiune i o reducere a eficacitii coloanei.Un alt tip de grtar utilizat frecvent este cel prezentat n figura urmtoare:38Fig. 9. Grtar de susinere a umpluturiiAcest grtar este confecionat din mai multe platbande prin sudur de o plac de baz, distana dintre platbande fiind astfel aleas nct seciunea liber a grtarului s fie egal sau mai mare dect cea a umpluturii. Pentru a nu permite cderea inelelor printre platbande acestea se acoper cu cteva straturi de corpuri de umplere cu dimensiuni mai mari sau se acoper cu o sit metalic. n locul platbandelor se pot utiliza bare din metal sau plci din gresie dac mediul este corosiv.Literaturaindicialtetipuri degrtaresuport cumsunt celeformatedinmai multe grinzi din tabl perforat cu orificii de form alungit, fixate pe o plac de baz de asemenea perforat. Seciunea liber de trecere a fazelor este mai mare de 85%.Distribuitoare pentru faza lichidDistribuitoarele pentru faz lichid au rolul de a asigura o repartiie uniform a absorbantului pe ntreaga suprafa transversal a coloanei. Realizarea unei distribuii uniforme a lichidului determin o eficacitate ridicat a coloanei de absorbie cu umplutur.Distribuitoarele tip du se confecioneaz dintr-o eav central de alimentare prevzut cu ramificaii (fig. 11), din mai multe inele concentrice din eav (fig. 12), sau dintr-o eav cu duz la un capt i deflector (fig. 13). Fig. 10 eav cu ramificaii Fig. 11 eav cu inele concentriceFig 12 eav cu duz39 Aceste distribuitoare sunt recomandate cnd presiunea lichidului este mai mare i cnd absorbantul este lipsit de impuriti mecanice. Debitul specific de absorbant este de 25 m3/m2h i presiunea este de 0,35-1,4 N/cm2.Distribuitoarele tip taler (fig. 14) sunt formate dintr-o plac cu diametrul de 250-1800 mm prevzut cu orificii circulare n care se fixeaz evi de distribuie avnd diametrele cuprinse ntre 25 i 50 mm.Fig. 13 Distribuitor tip talerPentru coloanele cu diametru de peste 2 m se pot utiliza dispozitive sub forma unor plciplane perforate cu guri de diametre 5-5 mm i care sunt nconjurate de un contur crenelat, avnd rolul unui deversor (fig.15)

Fig. 14 Distribuitor tip plac perforat.n figura 16 este prezentat un dispozitiv de distribuie cu jgheaburi care este format dintr-unanumit numrdejgheaburi prevzutecucreneluri nformdeVpepereii laterali. Sunt recomandate pentru coloane cu diametre mari i pot realiza distribuia uniform a unor debite specifice de 5-120 m3/m2h.Distribuitoarele cu preaplinuri se utilizeaz la coloane cu diametre mici . Ele sunt formate dintr-o plac suport prevzut cu orificii n care se fixeaz evi cu un decupaj n form de V.40Fig. 15 Distribuitor cu jgheaburi.n figura 17 este reprezentat schia unui distribuitor tip pianjen, care are fixat un perete deversor avnd rolul de a uniformiza curgerea absorbantului. Ca urmare a nchiderii hidraulice, gazul nu va ptrunde prin evi.

Fig.16 Distribuitor tip pianjen.Redistribuitoare pentru faza lichidNecesitatea utilizrii mai multor straturi de umplutur ntr-o coloan determin folosirea unor dispozitive pentru redistribuirea lichidului. Pentru redistribuirea absorbantului pot fi utilizate dispozitivele de distribuie sau dispozitive speciale cunoscute sub denumirea de redistribuitoare.Astfel dedispozitivederedistribuirealichidului constaudin2plci suprapusecare ndeplinesc rolul de suport, redistribuitor, alimentare i evacuare a fazelor. Plac superioar este identic cu grtarul de susinere, iar placa inferioar este prevzut cu orificii cu diametru de 3-5 mm i orificii de diametru 3-10 cm n care se fixeaz evi. Dispozitivul are nlimea total egal cu 350 mm.Conurile de distribuie sunt cele mai simple dispozitive pentru redistribuirea fazei lichide caredirijeazlichidul cesescurgepecorpul interioral utilajului ctreaxul acestuia. Aceste dispozitive se aeaz unul fa de altul la distana de (1,6-2) din diametrul coloanei i prezint ca dezavantaj principal micorarea seciunii coloanei.Conurilecuguri tanatesunt mai complicatedinpunct devedereconstructiv, dar asigur o ngustare mai redus a seciunii aparatului.41Un alt dispozitiv pentru redistribuire foarte simplu const dintr-un buzunar ngust fixat de mantaua utilajului de la care pleac radial nclinat 3 sau mai multe evi. Prin evi lichidul adunat n buzunarul dispozitivului se scurge spre axul utilajului.4.1.4. Materiale de construcii pentru coloaneCorpul cilindrical coloanelorcutaleresauumpluturseconstruiescdinoel-carbon, font, oeluri speciale aliate cu Cr, Ni, Mo, oeluri emailate, oeluri metalizate sau cptuite cu materiale rezistente la aciunea coroziv a celor 2 faze care particip la absorbie.Elementeleinterioarealecoloanelor cuumpluturi cutaleresunt confecionatedin materialespecificateanterior. ncazul coloanelor cuumplutur, dacsubstanelecucarese lucreazsuntputerniccorozive, corpulacestorutilajesecptueteninteriorcuocrmid antiacidsausetorcreteazcuchit antiacid. Alegereamaterialelor necesarepentrucorpul i elementele interioare ale absorberului se face n funcie de natura substanelor vehiculate prin coloan i prin aciunea lor coroziv.Materialele cel mai des folosit n industria chimic este tabla de oel laminat. n funcie de compoziia chimic, tabla din oel poate fi: oel carbon, oel slab aliat i oel aliat. Tabladinoelcarbonioelslabaliat seutilizeazfrecvent nconstruciautilajelorcu condiia ca aceste s nu conin fluide toxice, inflamabile, explozive sau care dezvolt coroziune fisurant la sarcin. Table de oel aliat se utilizeaz n cazul mediilor corozive i la temperaturi nalte. Cea mai mare parte a oelurilor sunt aliate cu Cr i Ni. n vederea prevenirii coroziunii intercristaline se stabilizeaz cu titan i niobiu. Tableleplacateconstituiesoluiatehnici economicconvenabilpentrurezolvarea problemelor legate de coroziunea chimic.Se utilizeaz o combinaie de oel-carbon sau slab aliat i un placaj de oel anticoroziv nalt aliat. Grosimea placajului trebuie s fie aproximativ 10%din grosimea stratului de baz. Fonta se utilizeaz pentru construcia recipienilor care lucreaz la presiuni interioare de calcul de 0,3-0,6 MPa i presiuni exterioare de calcul 0,6-1,2 MPa i diametre respectiv 3000-10000mm. Fontacuadaosuri deCr, Ni, Mo, Si poatefi utilizatnmedii corozive(acizi, detergeni i altemedii corozive). FontacuNi saufontaausteniticesterezistentlasoluii alcaline concentrate, acid sulfuric i ali acizi anorganici la temperaturi de pn la 8500C.42 Materialelemetaliceneferoaseutilizatenconstruciarecipienilor, attcamaterial de baza ct i ca material de protecie sunt: cuprul, aluminiul, nichelul, titanul, zirconiul, niobiul, molibdenul. Cuprul i aliajele sale este folosit ca material de construcie pentru utilaje n cazul mediilor corozive i temperaturi