ВИХРЕВОЙ АППАРАТ ГАЗООЧИСТКИ Российский патент 1995 года по МПК B01D46/02 B01D45/12 

Изобретение относится к устройствам для очистки газовых выбросов от паров и тумана агрессивных жидкостей и может быть использовано в химической и других областях промышленности.

Известен аппарат газоочистки, содержащий контактное устройство, выполненное в виде стакана из двух частей [1] Нижняя часть стакана выполнена в виде завихрителя с тангенциальными соплами для закрутки газожидкостного потока, а верхняя часть выполнена гофрированной из волокнистого материала и снабжена глухим верхним основанием. В этом аппарате газожидкостный поток, попадая в контактное устройство, закручивается и, поднимаясь вверх по стакану, отфильтровывается сквозь гофрированную стенку из волокнистого материала.

Однако в этом аппарате вся масса улавливаемой жидкости пропускается через фильтрующую поверхность. Основная масса жидкости скапливается в нижней части фильтрующей поверхности, выводя ее из рабочего состояния. Фильтрование происходит только в верхней части, что значительно увеличивает гидравлическое сопротивление контактного элемента. Повышается также скорость фильтрации, что приводит к вторичному брызгоуносу с наружной стороны фильтрующей поверхности и быстрому механическому разрушению фильтрующего слоя. Все это снижает эффективность очистки газового потока и надежность работы аппарата.

Известен вихревой аппарат газоочистки, в котором контактный элемент выполнен из нижней закручивающей части и верхней фильтрующей части [2] Верхняя часть выполнена из набора фильтрующих элементов, установленных с зазором по отношению к закручивающей части. Это позволяет отделить от газового потока основную массу жидкости перед поступлением его в фильтрующие элементы. Газовый поток с частицами тумана кислоты и микробрызгами жидкости, не отделившимися под действием центробежных сил в зазоре между закручивающей и фильтрующей частями, распределяется между фильтрующими элементами, где и происходит дальнейший процесс очистки.

Однако эффективная работа аппарата по очистке отходящих газов может быть неустойчивой, особенно при больших нагрузках по жидкости, так как возможна неравномерность подачи жидкости на фильтрующие элементы. Из-за этого отдельные фильтрующие элементы имеют малоорошаемую поверхность, что приводит к вторичному парообразованию, а с фильтрующих элементов, работающих при очень большом орошении, происходит вторичный унос капель газовым потоком. Это снижает степень газоочистки.

В основу изобретения положена задача создать аппарат газоочистки, работающий с высокой эффективностью газоочистки и надежность в эксплуатации при любых соотношениях контактирующих фаз.

Для этого в вихревом аппарате газоочистки, содержащем корпус, разделенный тарелкой на две камеры: нижнюю с закручивающей частью и верхнюю, выполненную из набора фильтрующих элементов, установленных над закручивающей частью с зазором, а также патрубки подвода и отвода фаз, согласно изобретению закручивающая часть снабжена установленным над ней цилиндрическим элементом, высота которого равна 0,7-1,5 его диаметра, внутри верхней части корпуса по периферийному кольцу по отношению к набору фильтрующих элементов установлен ряд дополнительных фильтрующих элементов, в своей верхней части снабженных полостью для отвода очищенного газа.

Целесообразно, чтобы отношение площади фильтрации набора фильтрующих элементов к площади фильтрации дополнительных элементов было равно 0,6-0,7.

В верхней части цилиндрического элемента могут быть выполнены отверстия.

Преимущество предлагаемого аппарата заключается в том, что набор фильтрующих элементов в нем работает в режиме орошаемого фильтра, что способствует эффективному улову тумана и паров кислот при фильтрации. Образующиеся при этом микробрызги улавливаются в дополнительном наборе фильтрующих элементов. Это повышает эффективность газоочистки отходящих газов и способствует полному улову отработанных кислот, повышению надежности аппарата при любых соотношениях контактирующих фаз.

Выбор отношения высоты цилиндрического элемента, установленного над завихрителем, к его диаметру (0,7-41,5) определяется условием формирования закрученной жидкостной струи, т.е. при таком соотношении размеров элемента вся жидкость успевает отжаться к внутренней стенке элемента и превратиться в пленку, при этом угол раскрытия выходящей из элемента жидкостной струи строго определен.

Выбор отношения площадей фильтрации набора фильтрующих элементов и набора дополнительных перфорированных элементов, равного 0,6-0,7, определяется тем, что скорость фильтрации газового потока через периферийные элементы была в 1,5 раза ниже, чем основных. В этом случае даже при повышении расхода газа через аппарат скорость фильтрации через периферийные элементы не будет превышать расчетной и не будет образовываться вторичный капельный унос жидкости с их поверхности.

На чертеже представлен продольный разрез вихревого аппарата.

Вихревой аппарат газоочистки содержит корпус 1, разделенный тарелкой 2 на две камеры нижнюю и верхнюю. Нижняя камера аппарата содержит закручивающее устройство (завихритель) 3, выполненный из набора тангенциально установленных пластин. Верхняя камера содержит набор фильтрующих элементов 4, установленных с зазором 5 по отношению к тарелке 2. Фильтрующие элементы 4 выполнены в виде патронов, обернутых слоем фильтрующего материала, открытых к зазору 5 и заглушенных сверху. В верхней камере в зазоре 5 установлен над закручивающим устройством 3 цилиндрический элемент 6, высота которого равна 0,7-1,5 его диаметра. В верхней камере цилиндрического элемента 6 могут быть выполнены отверстия 7. В верхней камере аппарата по периферийному кольцу по отношению к набору фильтрующих элементов 4 установлен ряд дополнительных фильтрующих элементов 3, выполненных в виде патрона с фильтрующим слоем с открытым концом сверху и глухим основанием снизу, снабженным патрубком отвода отделившейся жидкости через гидрозатвор. В верхней камере набора дополнительных фильтрующих элементов 8 расположена полость 9 для отвода очищенного газа. Аппарат снабжен патрубками 10-14 входа газа в нижней части, выхода газа из полости 9, ввода жидкости, вывода жидкости с поверхности тарелки 2 и вывода жидкости после фильтрования соответственно. Для подогрева жидкости тарелка 2 может быть выполнена с полостью 15 для подвода теплоносителя через патрубок 16.

Вихревой аппарат газоочистки работает следующим образом.

Подлежащий очистке газ, содержащий пары и туман неорганических кислот, в частности азотной кислоты, через патрубок 10 поступает в контактную зону завихрителя 3. Жидкость поступает в контактную зону завихрителя через патрубок 12. В контактном устройстве 3 закрученный газовый поток подхватывает, раскручивает и диспергирует жидкость. Центробежные силы отжимают частицы к тангенциальным пластинам. Ударясь о них, капли жидкости обновляют свою поверхность, сливаясь и вновь дробясь. В завихрителе 3 за счет высокой турбулизации фаз происходит улов паров кислот и части тумана. Образовавшийся закрученный газожидкостный поток поднимается и попадает в цилиндрический элемент 6 в виде обечайки. Центробежные силы отжимают жидкость к внутренней стенке обечайки, где образуется вращающаяся пленка. На выходе из обечайки жидкость срывается, в зазоре 5 достигает стенок корпуса 1 и сливается на тарелку 2, а затем отводится из аппарата через патрубок 13. При больших расходах жидкой фазы в обечайке могут быть предусмотрены отверстия 7, через которые отводиться часть жидкости с внутренней стенки обечайки на тарелку 2. Оставшаяся часть жидкости в виде микробрызг и тумана поступает в фильтрующие элементы 4, работающие в режиме орошаемого фильтра, где происходит практически полное улавливание жидкой фазы. Капли жидкости, сорвавшиеся с наружной поверхности фильтрующих элементов 4, особенно при больших расходах газовой фазы (вторичный унос) улавливаются в дополнительных периферийных фильтрующих элементах 8, через которые проходит газовый поток. Отделившаяся в фильтрующей ступени жидкость, стекая с фильтрующих элементов 4 и 8, отводится через патрубок 14. Газовый поток из внутренней полости фильтров поступает в полость 9 и отводится из аппарата.

Таким образом, достигается наиболее полное улавливание жидкой фазы и ступенчатый вывод ее из рабочей зоны аппарата.

Благодаря предложенной совокупности существенных признаков аппарата достигается высокая эффективность газоочистки и надежность работы при эксплуатации при любых соотношениях контактирующих фаз.

Использование: для очистки газовых выбросов от паров и тумана агрессивных, токсичных жидкостей, например неорганических кислот. Сущность изобретения: закручивающее устройство аппарата снабжено установленным над ним цилиндрическим элементом, высота которого равна 0,7 - 1,5 его диаметра, а внутри верхней части корпуса по периферийному кольцу по отношению к набору фильтрующих элементов установлен ряд дополнительных элементов, снабженных в верхней части полостью для сбора очищенного газа. В верхней части цилиндрического элемента могут быть выполнены отверстия, а полотно тарелки может иметь полость для подвода теплоносителя. Кроме того, рекомендовано отношение площади фильтрации набора фильтрующих элементов к площади фильтрации дополнительных элементов, равное 0,6 - 0,7. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. ВИХРЕВОЙ АППАРАТ ГАЗООЧИСТКИ, содержащий корпус с патрубками подвода и отвода фаз, разделенный тарелкой на верхнюю и нижнюю камеры, фильтрующие элементы, установленные в верхней камере с зазором к закручивающему устройству, расположенному в нижней камере, отличающийся тем, что аппарат снабжен цилиндрическим элементом, установленным над закручивающим устройством, и дополнительными фильтрующими элементами с полостью для отвода очищенного газа в верхней части, при этом дополнительные фильтрующие элементы размещены в верхней камере по кольцу с внешней стороны фильтрующих элементов, а высота цилиндрического элемента составляет 0,7 1,5 его диаметра. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что отношение площади фильтрации фильтрующих элементов к площади фильтрации дополнительных фильтрующих элементов составляет 0,6 0,7. 3. Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что цилиндрический элемент в верхней части выполнен с отверстиями. 4. Аппарат по пп.1 3, отличающийся тем, что он снабжен полостью для подвода теплоносителя, расположенной в полотне тарелки.