Дәріс 10. Біртексіз жүйе

1. Дәріс 10 БІРТЕКСІЗ ЖҮЙЕЛЕРДІ БӨЛУ

2.

1.
2.
3.
4.
5.
6.
Жоспар:
Біртексіз жүйелер және оларды бөлу әдістері
Сұйық жүйелерді бөлу. Бөлу процесінің материалды
балансы
Тұндыру. Тұну жылдамдығы Тұндырғыштар
Фильтрлеу. Фильтрлі бөлгіштер. Фильтрлер
құрылғысы
Центрифугалау. Центрифуга құрылғылары.
Газды жүйелерді бөлу.

3.

Біртексіз немесе гетерогенді жүйелер деп екі немесе бірнеше фазалардан тұратын жүйелерді
айтады. Жүйені құраушы фазаларды бір-бірінен механикалық түрде бөлуге болады. Кез-келген біртексіз
бинарлы жүйе дисперсті (ішкі) фазадан және дисперсті ортадан немесе жалпы фазадан (сыртқы) тұрады,
олар дисперсті фаза бөлшектерімен бөлінген. Физикалық күйінен тәуелді фазаларды: суспензиялар,
эмульсиялар, көбіктер, шаң, түтін, тұман деп бөледі.
Суспензиялар- сұйықтан және қатты бөлшектерден тұратын біртексіз жүйе. Қатты бөлшектердің
өлшемінен тәуелді (мкм) суспензияларды ірі (100 жоғары), жұқа (0,5-100) және бұлдыр (0,1-0,5) деп бөледі.
Суспензиялар мен шын ерітінділер (гомогенді жүйе) арасындағы өтпелі областты коллоидты ерітінділер
алады. Олардың бөлшектерінің өлшемі малекула өлшемі мен масса бөлшектерінің арасындағы
орташа мөлшерде алады.
Эмульсиялар-бір-бірімен араласпайтын, бір сұйық тамшыларының екінші сұйыққа таралған жүйе.
Дисперсті фаза бөлшектерінің өлшемі кең ауқымда тербеледі. Ауырлық күшінің әсерінен эмульсия
қабаттарға бөлінеді, бірақ тамшылардың кіші өлшемінде (0,4-0,5 мкм. төмен) және эмульсияға
тұрақтандырғыштарды қосу эмульсияларды тұрақтандырады және ұзақ уақыт бойы қабат түзелмейді.
Көбіктер-сұйықтан және онда таралған газ көпіршіктерінен тұратын жүйе.
Шаң және түтін- газдан және онда таралған газ көпіршіктерінен тұратын жүйе. Шаңдар әдетте
газда бөлшектерді бөлгенде түзіледі. Шаңның қатты бөлшектерінің өлшемі шамамен 3-70 мкм. Түтіндер
олардың сұйық немесе қатты күйге өтуінде булардың (газдарың) конденсациясы нәтижесінде түзіледі, бұл
жағдайда газда өлшемі 3,0-5 мкм болатын қатты бөлшектер түзіледі.
Дисперсті фаза түзілуі кезінде сұйық бөлшектерінен өлшемі 0,3-5 мкм болатын жүйелер п.б, олар
тұман д.а. Шаң, түтін тұман аэродисперті жүйелер немесе аэрозольдер болып табылады.
Химиялық технологияда сұйық және газды біртексіз жүйелерді бөлу әдісін таңдау біріншіден,
бөлшектердің өлшемімен, дисперсті және жалпы фаза айырмашылығымен негізделеді.
Бөлудің негізгі әдістері:
тұндыру
фильтрлеу
центрифугалау
дымқыл бөлу

4. Сұйық жүйелерді бөлу. Бөлу процесінің материалды балансы

Бөлу процесіне, мысалы а затынан (жалпы фаза) және в затының бөлшектерінен
(дисперсті фаза) тұратын жүйені түсірсек. Материалды балансты жасау үшін
мынадай белгілерді енгізейік:
Субқ, Сумс, Сутұнба –бастапқы қоспа, мөлдірленген сұйық, алынған тұнба
массасы, кг;
Хбқ, Хмс, Хтұнба –в затының бастапқы қоспадағы, мөлдірленген сұйықтағы,
тұнбадағы мөлшері, массалық үлесі.
Бөлу процесіндегі зат жоғалтуы болмаса, материалдық баланс мынадай болады.
Жалпы зат мөлшері бойынша:
Субқ= Cутұнб. + Сумс
(1)
Дисперсті фаза бойынша: (в заты бойынша):
СубқХбқ = СумсХмс + Сутұнб.Хтұнб.
(2)
(1),(2) теңдеуді біріктіріп шешсек, мөлдірленген сұйық Сумс және тұнба
Сутұнб. Массасын (в затының белгілі мөлшерінде) анықтауға болады:
Сумс = Субқ
Сутұнб. = Субқ
Мөлдірленген сұйык пен тұнбадағы бөлшектердің мөлшері бөлу процесінің
нақты технологиялық жағдайларынан тәуелді таңдалынады.

5.

ТҰНДЫРУ. Тұну жылдамдығы
Шектелмеген көлемде ауырлық күші әсерінен
бөлшектер еркін тұнады. Еркін тұну заңдылығы орындалады,
олар дисперсті фазаның концентрациясы кіші болса және
оның бөлшектері қозғалыс кезінде бір-бірінен алшақ болса.
Өндірісте тұндыру процестері шектелген көлемде дисперсті
фазаның концентрациясы жоғары болғанда жиі жүргізіледі,
яғни тұнушы бөлшектер бір-бірінің қозғалысына әсер етеді.
Көптеген
тәжірбиелерден
біртексіз
жүйелерді
тұндырғанда
дисперсиялаушы
бөлшектердің
концентрациясы, бағыты жоғарыдан төмен қарай бағытталған
аппараттарда біртіндеп жоғарлайтыны көрсетілген. (V-1
сурет).
Тұнба қабатының үстінде (1-аймақ) қоюланған
суспензияның
аймағы
(2-аймақ)
түзіледі.
Мұнда
бөлшектердің өзара үйкелесуі және соқтығысуы арқылы
бөлшектердің ығыстырылу тұнбалануы өтеді. Бұл жағдайда
кіші бөлшектер ірі бөлшектердің қозғалысын арттыра
отырып, өздерімен ілестіреді. Нәтижесінде өлшемдері әртүрлі
бөлшектерді тұну жылдамдықтарының бір-біріне жақындауы
байқалады, яғни коллективті тұну өтеді. Біртіндеп тығыздалу
бөлшектер жылдамдығының аппарат түбіне жақындағанда
төмендеуіне негізделген.
Жылдамдықтың
баяулауы
тұнушы
бөлшектер
ығыстыратын сұйықтың тежелеу әсерімен түсіндіріледі.
V-1 суретте ығыстырылып тұну (2-аймақ) және еркін
тұну (3-аймақ) зоналарының арасындағы шек айқын көрінеді.
3-аймақ үстінде мөлдірленген сұйық қабаты орналасқан (4-

6.

Тұндырғыштар құрылғысы. Тұндыруды әдетте бөлудің
біріншілік үрдісі ретінде қолданылады.Себебі бұл ары қарай
суспензияларды
фильтрлеуді
немесе
центрифугалауды
жылдамдатады.
Тұндыру тұндырғыштар немесе қоюландырғыштар деп
аталатын аппараттарда жүргізіледі. Аппараттар периодты,
үздіксіз және жартылай үздіксіз әрекет ететін болып
бөлінеді.Үздіксіз әрекет ететін тұндырғыштар бір сатылы, екі
сатылы және көп сатылы болып бөлінеді.Периодты әрекет
ететін
тұндырғыштар
араластырғышсыз
төмен
бассейндер.мұндай
тұндырғыш
суспензиямен
толтырылады.Сосын қатты бөлшектер аппарат түбіне тұнуы
үшін,нақты бір уақытқа дейін қалдырылады.Бұдан кейін
мөлдірленген сұйықты декантациялайды,яғни сұйықты тұнба
деңгейінен жоғары орналасқан түтік немесе кран арқылы
ағызады.
Үлкен мөлшердегі сұйықтарды тұндыру үшін, мысалы
ағынды суларды тазартқанда,үлкен мөлшердегі бетонды
бассейндер немесе жартылай үздіксіз әдіспен жұмыс іститін
бір-бірімен жалғасқан бірнеше резервуарлар қолданылады.
Жартылай үздіксіз әрекетету,яғни сұйықтың келуі және кетуі
үздіксіз, ал тұңба аппараттан периодты түрде алынып
отырады.
V-3 суретте (бөлгіштер) тежегіштер еңіс жартылай
үздіксіз әрекет ететін тұндырғыштар көрсетілген.
Өндірісте үздіксіз әрекет ететін тұндырғыштар кең
тараған. Қанатты араластырғышты үздіксіз әрекет ететін
тұндырғыштар (V-4 сурет). Араластырғыш 0,015-0,5 айн/мин

7.

Бөлуде тұнбамен әрқашанда сұйықтың көп мөлшері жоғалады,
сондықтан оның жоғалуын төмендету үшін және қоюланған сұйықтан
сұйықты бөлу үшін бірінші тұндырғыштан алынған түңбаны сумен жуу
және тұңдыру үшін келесі тұндырғышқа жібереді. Ілеспелі қосылған
тұңдырғышдар арқылы тұңбадан 97-98% бөлуге болады. Жуатын судың
мөлшерін төмендету үшін тұңдыруды қарсы ағын принципі бойынша
өткізеді. (V-5 сурет): тұңба ілеспелі түрде бірінші тұндырғыштан
соңғысына қарай жылжиды, ал су тұңбаға кері бағытта жиналды. Шайынды
суларды бастапқы суспензияны дайындауда қолданылады.

8.

Диаметрі үлкен тұндырғыштар қажет болғанда, олардың алатын орны өте үлкен. Бұл мақсатта,
бір – біріне құрылған бірнеше аппараттардан тұратын көп сатылы тұңдырғыштар қолданылады. Көп
сатылы тұңдырғыштар жабық және баланысталған типтер болып бөлінеді.
Қарапайым көп сатылы жабық типтегі тұңдырғыштар (V-6 а суреті). Бір-бірінін үстіне
қойылған бірнеше тұңдырғыштардан тұрады. Оларды қанатты араластырғыштар үшін арналған вал
және келетін түтік ортақ. V-6 суретте бір-біріне орналасқан екі тұңдырғыш көрсетілген. Әрбір
тұңдырғыштын тұбінде вал өтетін жерде тығыздаушы сальниктер орналастырылады. Бұл
тұңдырғышта мөлдірленген сұйық пен тұңба әрбір сатыдан жеке-жеке алынады.
Көп сатылы баланысталған немесе қалыптастырылған типтегі тұңдырғыштар (V-6 б суреті).
Бұл тұңдырғыштарда да вал және келу түтігі ортақ. Жабық типті тұңдырғыштардан ерекшелігі
мұндай тұңдырғыштарда сатылар шламдар бойынша ілеспелі түрде жалғасқан.

9.

Сүйір сөрелі үздіксіз әрекет ететін тұндырғыштар (V-7). Бұл типті
тұндырғыштардың артықшылығы, онда қозғалғыш бөлшектер болмайды және
жұмысы қарапайым.
Үздіксіз әрекет ететін тұндырғыш (V-8). Эмульсияларды бөлу үшін
қолданылады.

10.

ФИЛЬТРЛЕУ - деп кеуекті бөлгіштерді қолданып, суспензияларды бөлу
әдісін айтады. Кеуекті бөлгіштер суспензияның қатты фазасын ұстап қалып, оны
сұйық фазаға жібермейді.
Сұйықтан және қатты бөлшектерден тұратын суспензияларды фильтр
көмегімен бөледі (V-9 сурет). Ол фильтрлі бөлгішпен бөлінген қарапайым ыдыс.
Суспензияны осы ыдыстың бір бөлігіне ол фильтрлі бөлгішпен қабаттасатындай
етіп салады. Ыдыстың бөліктерінде қысым айырмашылығы болады, оның
әсерінен сұйық фильтрлі бөлгіштен өтіп, қатты бөліктер оның беттік қабатында
ұсталынып қалады. Осылай суспензия қабатында таза фильтрат пен дымқыл
тұнбаға бөлінеді. Бұл суспензияны бөлу процесін тұнба түзе жүретін
фильтрлеу деп аталады. Кейбір жағдайларда қатты бөлшектер фильтрлі
бөлгіштің кеуектерінде кіріп кетеді және сонда ұсталынып қалады. Бұл процесті
кеуектерді бітеп қалатын фильтрлеу деп аталады. Қатты бөлшектер фильтрлі
бөлгішке енгенде онда тұнба қабатын түзеді. Мұндай процесс кеуекті бетте
жүретін фильтрлеу деп аталады.
Фильтр кеуектері қатты фазамен бітеліп қалғанда, оларды регенерациялау
мүмкін болмайды. Сондықтан мұндай фильтрлеу көп қолданылмайды.
Концентрациясы аз жұқа дисперсті қатты фазалы суспензияларды бөлгенде
жиі фильтрлі көмекші заттар қолданылады. Олар фильтрлі бөлгіш кеуектеріне
қатты бөлгіштердің енуіне кедергі келтіреді. Көмекші заттар ретінде асбест,
целлюлоза, активтелген көмір, ағаш улы, диатомит, пермит.
Көмекші заттарды алдын-ала фильтрлі бөлгішке қалыңдығы 50 мм
болатындай етіп қабат түрінде салады немесе суспензия массасынан 1%
мөлшерде фильтрде бөлу алдында қосады.
Көмекші заттарды бөлінетін суспензияға қосқанда қатты бөлшектердің
концентрациясы жоғарылайды, бұл филтрлеу бөлгіштерге дейін тұнбаның
түзілуіне себеп болады, осынау кеуектердің бітелуіне кедергі келтіреді.

11.

Фильтрлеу процесі суспензия қатты бөлшектерінің ауырлық күш әсерінен ығыстыру
немесе еркін тұндыру арқылы жүзеге асырылады. Бұл жағдайда ауырлық күшінің бағыты
мен фильтрат қозғалысы сәйкес келуі, қарама – қарсы немесе тік бағыттан тәуелді
перпендикульярлы болуы мүмкін. Сонымен бірге суспензияның бөлгіш үстінде немесе
астында болуынан да тәуелді. Ауырлық күші әрекеті мен фильтрат қозғалысының өзара
бағыталуының тұнба, суспензия, фильтрат және таза сұйықтың қабаттарының бөлінуіне
сәйкес V-10 суретте көрсетілген.
Егер суспензия фильтрлеу бөлігішінің үстінде жатса, қатты бөлшектердің тұнуы
тұнбаның жылдам түсуіне (V-10а сурет) әкелді. Егер суспензия фильтр бөлгішінің астында
болса (V-10б сурет), қатты бөлшектердің тұнуы тұнбаның түзілуіне кедергі келтіреді. Бұл
суспензия біртекті болу үшін араластыруды қажет етеді.

12.

Фильтр бөлгіште алынған тұнбаны сығылатын және сығылмайтын деп екіге бөледі.
Сығылмайтын тұнба дегеніміз бұл кеуектілігі, яғни кеуек көлемінің тұнба көлеміне қатынасы
қысым айырмашылығын жоғарлатқанда кішіреймейді. Ал сығылатын тұнбада олардың
кеуектілігі кішірейеді. Сығылмайтын тұнба қатарына мөлшері 100 мкм болатын барлық
анорганикалық заттарды жатқызуға болады, мысалы құм бөлшектері, кальций карбанаты мен
натрий биокарбонаты кристаллдары т.б. Сығылатындарға металл тотықтарының
гидраттарының (Al, Fe, Сu) тұнбаларын жатқызуға болады. Сонымен бірге бұл қатарға жеңіл
деформацияланатын агрегаттары бар заттар жатады. Өндірісте шаймалау, үрлеу, кептіру
сияқты операциялар да қолданылады. Шаймалау екі әдіспен өтеді ығыстыру және сұйылту.
Ығыстыру әдісі тұнба жеңіл шаймаланатын жағдайда қолданылады. Сұйылту әдісі тұнба ауыр
шаймаланғанда қолданылады. Мұнда тұнба фильтрлі бөлгіштен алынып, бөлек ыдыста
шаймалаушы сұйықпен араластырғыш арқылы сұйылтады.Шаймалау нәтижесінде суспензия
сұйық фазасының сұйытылған қоспасы алынады. Егер сұйық фазада бағалы қажет заттар
болса, онда оларды кристаллдау арқылы бөледі. Тұнбаны үрлеуді ондағы шаймалаушы
сұйықты толық кептіру үшін қолданылады. Үрлеу үшін әдетте ауа, инертті газдар (азот, СО2)
қолданылады, инертті газдар тұнбада ауамен жарылыс беретін заттар болса қолданылады.
Кептіру тұнбаны толық кептіру үшін қолданылады.
Фильтрлі
бөлгіштер
Әрекет ету
принципі
бойынша
Материалына
байланысты
Қағазды,
синтетикалық,
Құрылысы
бойынша

13.

14.

Фильтрпрестер. Қысыммен жұмыс істейтін периодты әрекет ететін
фильтрге көлденең рамалы (плиткалы-рамалы фильтрпресс) фильтрпресстер
жатады, онда ауырлық күші бағыты мен фильтрат қозғалысы
перпендикулярлы. Мұндай фильтрпресстер V-14 суретте көрсетілген.

15. Фильтрпресте қолданылатын плиталар мен рамалар

Барабанды фильтрлер. Сыртқы беттік
фильтрлеу арқылы жүзеге асатын барабанды
вакуум-фильтрлерді қарастырайық. Бұл фильтр
үздіксіз әрекет ететін аппарат, вакуумда жұмыс
істейді және мұнда ауырлық күшінің бағыты
мен фильтрат қозғалысы қарама – қарсы (V-21
сурет).

16.

Центрифугалау дегеніміз біртексіз жүйелерді (эмульсия және суспензия) центрден
тепкіш күш өрісінде бөлу процесі. Центрифугалау процестері центрифуга деп аталатын
машиналарда жүзеге асырылады.
Центрифуга қарапайым түрде бүйір қабырғалары тегіс немесе тесік көлденең
цилиндрлі ротор. Ротор вертикалды валға бекітілген, вал электродвигатель көмегімен іске
қосылады. Ротор ішінде фильтрлейтін мата немесе жұқа металлды тор орналастырылған.
Цетрден тепкіш күш әсерінен суспензия тұнбаға және фугат деп аталатын сұйық
фазаға бөлінеді. Тұнба роторда қалады да, сұйық фаза одан алынып отырады.
Тұндырғыш центрифугаларда қабырғалары тегіс, мұнда эмульсиялар мен
суспензияларды бөлу тұндыру принципі бойынша іске асырылады. Ауырлық күші
центрден тепкіш күш әсерімен ауыстырылады.
Фильтрлеуші центрифугаларда қабырғалар тесілген, суспензияларды бөлу фильтрлеу
принципі бойынша өтеді. Мұнда қысым айырылғышының орнына центрден тепкіш күш
әсері қолданылады.

17.

Тұндырғыш центрифугаларда эмульсияларды бөлуді сепарация деп аталады, ал осы
процесс өтетін құрылғы-сеператорлар деп аталады. Мұнда процестің мысалы ретінде сүттен
қаймақта бөлуді қарастыруға болады. Тұндырғыш центрифугаларда суспензияларды
бөлгенде процестерді центрден тепкіш күш әсерімен тұндыру және центрден тепкіш күш
әсерінен мөлдірлендіру. Бірінше жағдайда қатты фазасы көп суспензияларды бөлуді алуға
болады, мысалы көмірдің судағы суспензиясы. Ал екінші жағдайға сұйықтан аз мөлшердегі
қатты қоспаларды бөлу жатады, мысалы лактарды, майларды мөлдірлендіру.
Фильтреуші центрифугаларда суспензияларды бөлуді центрден тепкіш күш әсерімен
фильтрлеу деп аталады.
Центрифуга құрылғылары. Бөлу фактордың мәні бойынша центрифугаларды екі топқа
бөлуге болады: қалыпты центрифугалар (Кр <3500) және күшті центрифугалар (Кр >3500).
Қалыпты центрифугалар қатты фаза концентрациясы төмен суспензиялардан басқа
әртүрлі суспензияларды бөлуге жарамды. Күшті центрифугалар жұқа дисперсті
суспензияларды және эмульсияларды бөлу үшін қолданылады.
Қалыпты центрифугалар тұндырғыш және фильтрлеуші бола алады. Күшті
центрифугалар тұндырғыш типті аппараттар болып табылады және жұқа дисперсті
суспензияларды бөлу үшін қолданылатын түтікті күшті центрифугаларға және
эмульсияларды бөлетін сұйықтық сеператорларына бөлінеді.
Центрифуга түрлерінің негізгі белгісі – олардан тұнбаны алып тастау әдісі. Тұнбаны алу
қолмен немесе аурлық күші мен центрден тепкіш күш әсерімен жүзеге асырылады.
Айналу осінің орналасуына байланысты көлденең, тік, еңіс центрифугаларға бөлінеді.
Тік центрифугаларда ротор валы төменнен тіреліп немесе жоғарыдан ілініп тұрады .
Процесті ұйымдастыруына байланысты центрифугалар периодты және үздіксіз әрекет ететін
болып бөлінеді.

18.

Үш колонналы центрифугалар.
Бұл типті аппараттар периодты әрекет
ететін фильтрлеуші центрифугаларға
жатады, мұнда тұнба қолмен алынады.
Ілініп тұратын центрифугалар.
Бұл центрифугалар да периодты әрекет
ететін
қалыпты
фильтрлеуші
центрифугаларға жатады. Мұнда ротор
тік орналасқан және тұнба қолмен
алынады.
V-29 суретте тұнбасы төменгі
жағынан алынатын ілінбелі тұндырғыш
центрифуга көрсетілген.

19.

Тұнбаны алу үшін пышақты құрылғы көлденең
центрифугалар. Құрылғысы мұндай центрифугалар
периодты әрекет ететін басқаруы автоматталған
қалыпты
фильтрлеуші
центрифугалар
болып
табылады. Мұндай центрифугада (V-30) суспензияны
салу,
центрифугалау,
жаймалау,
тұнбаны
механикалық кептіру және оны алу автоматты түрде
орындалады.
Тұнбаны жылжымалы поршенмен
алатын центрифугалар. Бұл аппарат
көлденең роторлы үздіксіз әрекет ететін
фильтрлеуші центрифугаларға жатады (V31).

20.

Тұнбаны
инерциямен
алатын
центрифугалар.
(V-33).
Бұл
центрифугалар тік сүйір роторлы
үздіксіз әрекет ететін фильтрлеуші
центрифугалар болып табылады.
Сұйықтық
сепараторлар.
Бұл
аппараттар тік роторлы үздіксіз әрекет ететін
центрифугалар. Мұндай центрифугалардың
ротор диаметрі 150-300 мм, 500-1000айн./мин.
айналады. Олар эмульсияларды, сонымен
бірге
сұйықтарды
мөлдірлеу
үшін
қолданыланады.Тарелкалы типті сұйықтық
сепараторларында (V-34) өңделетін қоспа тұну
аймағында бірнеше қабаттарға бөлінеді.

21.

Газдарды өндірстік тазарту (қатты және сұйық бөлшектерден) ауаның
ластануын, газдардан бағалы өнімдерді алуда немесе одан (зиянды қоспаларды
жою үшін), әрі қарай кері әсер ететін, аппаратты бүлдіретін зиянды қоспаларды
жою үшін жүргізеді. Газадарды тазалаудың келесі әдістері бар:
Ауырлық күш әсерінен тұндыру (гравитациялық тазарту);
Инерциялық, центрден тепкіш күш әсерімен тұндыру;
Фильтрлеу;
Дымқыл тазарту;
Электростатикалық күш әсерімен тұндыру (электрлік тазарту).
Практикада қажетті газдың тазалану дәрежесі бір газ тазалағыш аппаратта
жүзеге асуы мүмкін емес. Сондықтан, көбінесе екі сатылы, көп сатылы
құрылғылар қолданылады.
Газдың тазалану дәрежесі (%) келесі түрде анықталады:
G1 және G2 – бастапқы және тазаланатын газдағы бөлшектер массасы, кг/г;
V1 және V2 – қалыпты жжығдайға келтірілген бастапқы және тазаланатын газдың
көлемдік шығыны, м3/г;
x1 және x2 – қалыпты жағдайға келтірілген тазаланған газдағы бөлшектер
концентрациясы, кг/м3.

22.

Газдарды гравитациялық тазарту
Газ ортасындағы қатты бөлшектерді тұнлыру
сұйықтардағы
ауырлық
күшімен
тұндыру
заңдылықтарына бағынады.
Шаң
тұндырғыш
камералар.
Газдарды
шаңдардан ауырлық күші әсерімен тазалау шаң
тұндырғыш камераларда (V-38 сурет). Ауырлық күші
арқылы газдан шаңның үлкен бөлшектерін ғана
бөлуге болады. Сонда шаң тұндырған камераларда
газдарды алдын-ала, ірі тазартуларда қолданылады.
Бөлшектердің өлшемі мұнда 100-ден артық мкм.
Мұндай аппараттарда газдың тазалану дәрежесі 3040%.
Газдарды инерциялық және центрден тепкіш
күштер әсерімен тазарту
Инерциялық шаң ұстағыштар. Мұндай типті
шаң ұстағыштардың әрекеті жылдамдығы төмен газ
ағынының бағытын бірден өзгертуден туатын
инерциялық күштерді қолдануға негізделген.
Шаңдалған газдың қозғалыс жолына кескінді
тежегіштерді қолданып газ қозғалысының бағытын
90 немесе 1800 өзгертеді. Бұл жағдайда шаң
бөлшектері бастапқы қозғалысының бағытын
сақтауға талпына отырып, ағыннан шығып кетеді.
Шаңды тиімді ұстау үшін газ ағынының
жылдамдығы тежегіштерге дейін 5-15 м/сек болуы
қажет.
Жалюзилі шаң ұстағыш (V-39 сурет).

23.

Циклон (V-40 сурет). Корпус диаметрі 100-1000 мм
циклондарда газ тазалау дәрежесі 30-85%, бөлшектер диаметрі –
5 мкм, 10 мкм болғанда – 70-95%, 20 мкм – 95-99%.
Циклондағы газдың тазалану дәрежесі тозаңданған газ
ағынының
айналу
радиусын
кішірейту
немесе
газ
жылдамдығын жоғарылату арқылы арттыруғы болады.
Тозаңданған
газдардың
көп
мөлшерін
тазалау
үшін,
үлкен
диаметрлі циклондар орнына диаметрі
кіші бірнеше циклонды элементтерді
қолданады.
Мұндай
циклондар
батарейлі
циклондар
немесе
мультициклондар деп аталады.
V-41 суретте батарейлі циклон
көрсетілген. V-42 суретте батарейлі
циклонның элементтерінің құрылғысы
көрсетілген.

24.

Тура ағынды батарейлі
циклондар (V-43 сурет).
Циклондардың
кемшілігі:
жоғары
гидравликалық
кедергі, 10 мкм кіші өлшемді
бөлшектерді
ұстап
қалу
дәрежесі төмен, аппараттың
механикалық тозуы және т.б.

25.

Газдарды фильтрлеу арқылы тазалау. Фильтрлеу арқылы
тазалауда ауыр бөлшектері бар газ кеуекті тежегіштер арқылы
өткізіледі. Бұл бөлгіштер газды өткізіп, өзінің бетінде қатты
бөлшектерді ұстап қалады.
Фильтрлеуші бөлгіштердің түрінен тәуелді газдарды
фильтрлеудің келесі түрлері бар:
а) табиғи, синтетикалық және минералды талшықтардан
жасалынған иілгіш кеуекті бөлгіштерден тұратын фильтрлер,
маталы емес талшықты материалдардан (киіз, картон, т.б.) кеуекі
жапырақты материалдар (резина, пенополиуретан, т.б.), металды
маталар;
б) жартылай кеуекті қатты бөлгіштер (талшықтар қабаты,
торлар, т.б.)
в) дәнді материалдардан жасалынған қатты кеуекті бөлгіштері
(кеуекті керамика, пластмасса, металл ұнтақтары, пісірілген
немесе пресстелген) бар фильтрлер.
г) кокс, кварц құмынан кеуекті қабаттары бар фильтрлер.

26.

Иілгіш
кеуекті
тежегіштері бар фильтрлер.
Көп
қолданылатын
мұндай
фильтрлер
қатарына
жеңдік
(руковные)
фильтрлер
жатады
(V-44
сурет).
Мұндай
фильтрлерде
газдарды
тазалау
дәрежесі – 98-99%.

27.

Қатты кеуекті бөлгіштері бар
фильтрлер. Мұндай фильтрлер өте
жұқа тазартуларда қолданылады.
Фильтрлер белгіштері керамикадан,
металлокерамикадан, пластмассалы
кеуекті
материалдардан,
ұсақ
ұяшықты металлды торлар т.б.
жасалынады.
Мұндай
фильтрлер
құрылғысының принципін карбидті
пештерде реакциялық газдарды шаңтозаңдардан тазалауда қолданылатын
металлды-керамикалық
фильтрлер
мысалында қарастыруға болады (V45-сурет).

28.

Түйіршікті
қабатты
фильтрлер.
Мұндай
фильтрлерде газ қозғалыссыз
периодты
немесе
үздіксіз
жылжитын
түйіршікті
материал
қабатынан
өту
арқылы
тазаланады.
Түйіршікті материал – ұсақ
бөлшектелген шлак, кокс,
кварцты құм, гравит, т.б.
V-46
суретте
үздіксіз
әрекет ететін түйіршікті
фильтрлеуші
материал
қабаты қозғалатын фильтр
көрсетілген.

29.

Газдарды дымқыл тазарту
Газдарды шаңнан жұқа тазарту үшін дымқыл
тазарту – газдарды сумен немесе басқа сұйықтармен
жуу әдісі қолданылады. Сұйық пен тозаңданған газ
арасындағы
тығыз
әрекеттесу
дымқыл
шаң
ұстағыштарда, көлденең немесе еңіс жазықтық
бойынша ағатын сұйық жабын беттерде (жабынды
немесе насадкалы скпубберлер), тамшылар бетінде
(жабық скрубберлер, Вентури скрубберлері) немесе газ
көпіршіктерінің бетінде (барботажды шаң ұстағыштар)
жүзеге асырылуы мүмкін. Дымқыл бөлудің кемшілігі:
ағынды сулардың көптеп түзілуі, олар аппараттың
коррозиясын тудырады.
Жазық және қондырмалы скрубберлер. Мұнда
тозанданған газ скруббер арқылы төменнен жоғарыға
қарай 0,8-1,5 м/сек жылдамдықпен көтеріледі және
аппараттың барлық бойында құрылған шашыратқыш
немесе форсунктан шашылатын сумен шаймаланады.
Қондырмалы ретінде хордалы немесе сақиналы
насадкалар, кварц, кесекті кокс қолданылады. Жазық
скрубберлерде газды тазарту 60-75%, қондырмалыда 7585%.
Центрден тепкіш скрубберлер (V-47). Газдың
тазалануы: 5-30 мкм бөлшектер үшін 95%, 2-5 мкм
бөлшектер үшін 85-90%.

30.

Вентури скрубберлері. Газдарды жоғары
дисперсті шаңдардан тазалау үшін ағынды
турбулентті
газ
жуғыштар
–
Вентури
скрубберлері қолданылады (V-48). Вентури
скрубберінде өте ұсақ газдың бөлшектері
тазаланады, мысалы возгонка өнімі (ортамен
диаметрі 1-2 мкм) немесе күкірт қышқылының
өндірісінде түзілетін тұман (бөлшектер өлшемі
0,2-1,1 мкм). Бұл жағдайда газдан 99% шаңды
тазалауға болады.
Барботажды шаң ұстағыштар. Өте
тозаңданған
газдарды
тазалау
үшін
(технологиялық, вентиляциялық ауа, т.б.)
барботажды шаңұстағыштар қолданылады. Бұл
аппараттарда газбен әрекеттесетін сұйық
қозғалмалы көпіршікке айналады, бұл сұйық пен
газ байланысын арттырады. Мұның нәтижесінде
газ шаңнан жоғары дәрежеде тазаланады.
Барботажды шаң ұстағыш V-49 суретте
келтірілген. Барботажды аппараттарда шаңның
ұсталынуы 95-99%. Мұның
нәтижесінде
түзілген суспензия (6) ағынды штуцер арқылы
шығарылады.
Барботажды аппараттарда
шаңның ұсталынуы 95-99%.

31.

Газдарды электрлі тазарту
Процестің физикалық негіздері. Электрлік тазалау газ молекулаларының электр
разрядымен иондануына негізделген. Егер газды жоғары кернеуліктегі тұрақты тоқ келіп
тұратын екі электродтан түзілген электр өрісіне салсақ, газдың молекулалары ионданады,
яғни оң зарядталған иондар мен электрондарға ыдырайды, олар күш сызығының бойымен
бағытталып жылжиды. Зарядталған бөлшектердің жылдымдық векторының бағыты
олардың белгісімен, ал қозғалу жылдамдығы, осыған сәйкес кинетикалық энергиясы электр
өрісінің кернеулігімен анықталады. Электродтар арасындағы потенциал айырымын он
мыңдаған вольтқа арттырғанда, иондар мен электрондардың кинетикалық энергиясы да
сонша артады, олар өздерінің қозғалысында газдың бейтарап молекулаларымен
соқтығысып, оларды оң иондар мен электрондарға ыдыратады. Қайтадан түзілген зарядтар
өздерінің қозғалысында газды иондайды.