Изобретение относится к устройствам для проведения массообменных и теплообменных процессов, а также для очистки газов от твердых, жидких и газообразных компонентов.
В химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности для проведения технологических процессов или решения экологических проблем широко используется очистка газов или извлечение из газовых смесей отдельных компонентов методом промывки газа жидкостью.
Наиболее эффективно для этих целей применяются пенные аппараты, создающие наибольшую поверхность раздела фаз в единице объема. При этом применяется громоздкое оборудование и потребляется значительное количество энергии.
С целью снижения энергозатрат и капитальных вложений, сокращения вредных выбросов в окружающую среду ведется постоянный поиск по совершенствованию процесса очистки газов и оборудования для его осуществления.
Известен пенный аппарат для очистки газа [1] содержащий корпус прямоугольного или круглого сечения, внутри которого по его высоте расположены одна или несколько перфорированных решеток с равномерно расположенными отверстиями круглой, щелевой или любой другой формы. Над верхней решеткой, на некотором расстоянии от нее установлен брызгоотделитель. Ввод загрязненного газа осуществляется через патрубок, сообщенный с подрешеточной зоной корпуса. Жидкость подают через патрубок на верхнюю решетку таким образом, чтобы она распределялась по всей решетке.
На решетке образуется слой пены, в котором движение газа происходит снизу вверх, а движение жидкости по горизонтали вдоль решетки, то есть образуется перекрестный ток жидкости и газа. Газ, пройдя решетки, попадает в верхнюю часть корпуса, откуда выводится через патрубок, а жидкость в виде пены, переливаясь через порог верхней решетки, поступает в сливную камеру, в которой пена разрушается, и далее через гидрозатвор перетекает в приемную коробку следующей решетки и так далее. Из сливной камеры нижней решетки жидкость поступает в бункер и выводится из аппарата.
Недостатками известного аппарата являются:
неравномерность распределения жидкости по решетке, вызванная горизонтальным перемещением потока жидкости от порога приемной коробки до сливной камеры, при этом скорость потока жидкости по всей поверхности решетки будет различной: наибольшей по прямому пути и наименьшей на периферии от него:
использование для подачи на решетку жидкости и слива ее из аппарата довольно сложной гидравлической системы, включающей приемные коробки и сливные камеры, которые примыкают к корпусу и для обеспечения лучшего распределения жидкости по решетке имеют в поперечном сечении размеры, близкие к диаметру корпуса;
применение в приемных коробках и сливных камерах гидрозатворов, предотвращающих пород через них снизу вверх газа, что вызывает необходимость установки решеток на значительных расстояниях друг от друга (до 500 мм и более);
ограничение производительности из-за сложности распределения газа и жидкости по решетке при большей ее площади;
громоздкость аппарата, обусловленная необходимостью размещения решеток друг от друга на больших расстояниях и наличием приемных коробок и сливных камер, расположенных вне корпуса аппарата;
потребность в непрерывной подаче в аппарат жидкости, обусловленная постоянным ее сливом из аппарата, что вызывает необходимость использования трубопроводов, насосов, резервуаров, отстойников и так далее, требующих значительных площадей для их размещения и постоянного обслуживания.
В основу настоящего изобретения положена задача создания аппарата для очистки газа, обеспечивающего равномерное распределение газа и жидкости по решеткам.
Поставленная задача решается тем, что аппарат для очистки газа, содержащий корпус с патрубками для ввода и вывода газа и жидкости, группу решеток, горизонтально установленных внутри корпуса по его высоте на расстоянии друг от друга с разделением внутренней полости корпуса на подрешеточную и надрешеточную зоны, брызгоотделитель, размещенный в надрешеточной зоне корпуса, и камеру слива жидкости, сообщенную с патрубком вывода жидкости, согласно изобретению, он дополнительно снабжен газоподводящей трубой и замкнутой перегородкой, а патрубок ввода газа присоединен к корпусу на уровне надрешеточной зоны и сообщен с указанной газоподводящей трубой, которая размещена внутри корпуса и имеет прямолинейный участок, проходящий вертикально через решетки вдоль оси корпуса, при этом нижний торец газоподводяющей трубы расположен ниже нижней решетки в непосредственной близости от ее поверхности а перегородка установлена внутри корпуса вертикально и на расстоянии от его стенок с образованием между ними полости камеры слива жидкости, причем решетки закреплены по периметру внутренней поверхности перегородки, верхний торец перегородки расположен выше верхней решетки и служит ей переливным порогом, а нижний торец перегородки расположен ниже нижней решетки, ограничивая подрешеточную зону.
Использование в предлагаемом аппарате для очистки газа газоподводящей трубы, сообщенной с патрубком ввода газа, который расположен на уровне надрешеточной зоны, и обеспечивающей подвод газа и подрешеточную зону за счет расположения выходного отверстия трубы ниже нижней решетки, обеспечивает равномерное распределение газа по решеткам благодаря расположению трубы вдоль оси корпуса. При этом создаются одинаковые условия для равномерного распределения газа по решеткам в радиальном направлении от оси аппарата из-за одинакового давления, действующего в этом же направлении. Поток газа захватывает жидкость, находящуюся под решеткой и выносит ее вверх в надрешеточную зону в виде легко подвижных нестабильных пузырьков пены, обеспечивающей наибольшую поверхность контакта газа и жидкости, способствующую проведению процесса массообмена. Такая конструкция обеспечивает возможность работы аппарат в цикличном режиме, то есть в любое время можно приостановить подачу газа и вновь его подавать.
Установка патрубка ввода газа на уровне надрешеточной зоны обеспечивает более эффективное использование объема надрешеточной зоны, позволяя тем самым сократить габариты аппарата по высоте. Кроме того, исключается заполнение жидкостью газоподводящей трубы.
Камера слива жидкости в предлагаемом аппарате размещена внутри корпуса, так как ее полостью служит зазор между стенками корпуса и перегородки, на которой закреплены решетки. Это позволяет сократить габариты аппарата в поперечном сечении. Верхний торец перегородки служит переливным порогом верхней решетки, а часть перегородки, расположенная ниже нижней решетки, ограничивает подрешеточную зону. Такое конструктивное выполнение обеспечивает перелив пены через порог верхней решетки в полость камеры слива жидкости, гашение пены и стекание жидкости в подрешеточную зону аппарата, при этом пена на верхней решетке перемещается в направлении от центра к периферии.
Таким образом, за счет гидродинамического напора газа осуществляется циркуляция жидкости внутри аппарата: захват жидкости газом под нижней решеткой, перемещение газа и жидкости в виде пены через решетки вверх, перелив пены на верхней решетке через порог и стекание жидкости в подрешеточную зону.
Целесообразно, чтобы нижний торец газоподводящей трубы имел бы пилообразную форму, а поперечное сечение перегородки имело бы форму, идентичную форме поперечного сечения корпуса. Пилообразная форма торца газоподводящей трубы обеспечивает равномерное распределение газа при выходе из трубы. При одинаковой форме корпуса и перегородки камера слива имеет возможно минимальное поперечное сечения.
При переработке больших количеств газа для обеспечения равномерного распределения газа и жидкости по решетке целесообразно, чтобы аппарат для очистки газа содержал бы расположенные в горизонтальной плоскости по меньшей мере в один ряд секции, каждая из которых была бы образована указанной перегородкой, служащей стенкой секции, с прикрепленными к ней решетками и газоподводящей трубой, при этом газоподводящие трубы всех секций были бы сообщены с распределительным коллектором, расположенным в надрешеточной зоне и подсоединенным к патрубку ввода газа.
Поставленная задача решается также тем, что аппарат для очистки газа дополнительно содержит по меньшей мере одну группу горизонтально установленных решеток, коаксиально установленные на расстоянии друг от друга внутреннюю и наружную перегородки, количество пар которых соответствует количеству групп решеток, с которыми они образуют отдельные, соосно расположенные по высоте корпуса на расстоянии друг от друга секции, распределительный коллектор, проходящий вертикально через решетки всех групп вдоль оси корпуса и сообщенный с патрубком ввода газа, газоподводящие устройства, которые размещены по высоте распределительного коллектора и количество которых соответствует количеству секций, при этом в каждой секции решетки закреплены по периметру внутренней поверхности внутренней перегородки этой секции, верхний торец внутренней перегородки выступает над верхней решеткой и служит передвижным порогом, а нижний торец расположен ниже нижней решетки и ограничивает подрешеточную зону, с которой сообщено соответствующее этой секции газоподводящее устройство и индивидуальный патрубок ввода жидкости, и, кроме того, верхний торец наружной перегородки расположен выше верхнего торца внутренней перегородки и ограничивает надрешеточную зону, с которой сообщен индивидуальный патрубок ввода жидкости, а камера слива жидкости, полость которой образована зазором между перегородками, сообщена с подрешеточной зоной.
При вертикальном расположении секций возможно использование аппарата для переработки большого количества газа на относительно небольших производственных площадях.
Целесообразно, чтобы каждое газоподводящее устройство представляло бы собой камеру, боковые стенки которой охватывали бы распределительный коллектор с образованием между ними полости камеры, которая была бы сообщена с полостью распределительного коллектора посредством отверстий, выполненный в стенках распределительного коллектора на уровне надрешеточной зоны соответствующей секции, и с подрешеточной зоной посредством отверстий, выполненных в стенках камеры на уровне подрешеточной зоны.
Другой вариант конструкции газоподводящего устройства предусматривает его выполнение в виде группы патрубков, сообщенных с полостью распределительного коллектора, по периметру которого они размещены, и вертикально проходящих через решетки соответствующей секции, при этом нижний торец каждого патрубка расположен ниже нижней решетки в непосредственной близости от нее.
Предлагаемое изобретение поясняется описанием конкретных примеров его выполнения со ссылкой на сопровождающие чертежи, где изображено: на фиг. 1 - схематично односекционный аппарат для очистки газа; на фиг. 2 варианты поперечных сечений корпуса и перегородки; на фиг. 3 многосекционный аппарат с горизонтальным расположением секций; на фиг. 4 разрез IV-IV на фиг. 3; на фиг. 5 многосекционный аппарат с вертикальным расположением секций при одном варианте выполнения газоподводящих устройств; на фиг. 6 многосекционный аппарат с вертикальным расположением секций при другом варианте выполнения газоподводящих устройств.
Аппарат для очистки газа, согласно изобретению, содержит корпус 1 (фиг. 1), внутри которого горизонтально установлены решетки 2, закрепленные по периметру внутренней поверхности замкнутой перегородки 3. Решетки 2 разделяют полость корпуса 1 на подрешеточную зону А и надрешеточную зону Б. Перегородка 3 выступает за верхнюю решетку 2 и служит ее переливным порогом, а нижний торец перегородки 3 расположен ниже нижней решетки 2, ограничивая подрешеточную зону А. Перегородка 3 установлена в корпусе 1 вертикально и на расстоянии от его стенок так, что между ними образован зазор, являющийся полостью камеры 4 слива жидкости. К корпусу 1 на уровне надрешеточной зоны Б присоединен патрубок 5 ввода загрязненного газа, который соединен с газоподводящей трубой 6, имеющей прямолинейный участок, проходящий вертикально вдоль оси корпуса 1 через все решетки 2. Нижний торец трубы 6, имеющий пилообразную форму, расположен на уровне нижней решетки 2 или ниже ее. В надрешеточной зоне Б корпуса 1 над газоподводящей трубой 6 установлен брызгоотделитель 7. На крышке 8 корпуса 1 закреплены патрубок 9 ввода жидкости и патрубок 10 вывода очищенного газа, а на днище 11 патрубок 12 вывода жидкости.
Корпус 1 (фиг. 2) может иметь цилиндрическую форму, при этом перегородка 3 (фиг. 2а) выполнена в виде обечайки, или прямоугольную форму и в этом случае перегородка 3 (фиг. 2б) образована плоскими стенками, установленными параллельно стенкам корпуса 1.
Как показано на фиг. 3, 4, аппарат для очистки газа может содержать несколько секций 13, расположенных в горизонтальной плоскости в общем корпусе 14, например, в два ряда. Каждая секция 13 состоит из группы горизонтально расположенных решеток 15,3 закрепленных на перегородке 16, являющейся стенками секции 13, и газоподводящей трубы 17. Газоподводящие трубы 17 всех секций 13 сообщены с распределительным коллектором 18 посредством отводов 19. Распределительный коллектор 18 подсоединен к патрубку 20 ввода газа, при этом патрубок 21 ввода жидкости размещен под распределительным коллектором 18, а патрубки 22 и 23 вывода очищенного газа и жидкости закреплены соответственно на крыше и днище корпуса 14. Над распределительным коллектором установлен брызгоотделитель 24.
В аппарате для очистки газа, например для улавливания пыли минеральных удобрений (нитрата аммония, карбамида) после грануляционных башен, секции 25 (фиг. 5) расположены по высоте корпуса 26 на расстоянии друг от друга. Каждая секция 25 состоит из группы горизонтально расположенных решеток 27, закрепленных по периметру внутренней поверхности перегородки 28, коаксиально которой на расстоянии от нее установлена наружная перегородка 29, и газоподводящего устройства, представляющего собой камеру 30. Камеры 30 всех секций 25 сообщены с распределительным коллектором 31, подсоединенным к патрубку 32 ввода загрязненного газа, который в данном случае установлен на днище 33 корпуса 26. Камеры 30 сообщены с распределительным коллектором 31 посредством отверстий 34, выполненных в стенках коллектора 31. Каждая внутренняя перегородка 28 выступает за верхнюю решетку 27 и служит для нее переливным порогом, а нижний торец перегородки 28 расположен ниже нижней решетки 27 и ограничивает подрешеточную зону А каждой секции 25. Каждая наружная перегородка 29 выше соответствующей ей внутренней перегородки 28 и ограничивает надрешеточную зону Б, каждой секции 25. Зазор между перегородками 26 и 29 служит полостью камеры 35 слива жидкости, которая посредством отверстий 36, выполненных во внутренней перегородке 27, сообщена с подрешеточной зоной А. Подрешеточная зона А каждой секции 25 сообщена с индивидуальным патрубком 37 вывода жидкости. На уровне надрешеточной зоны Б каждой секции 25 к корпусу присоединены патрубки 38 ввода жидкости. Над верхней секцией 25 установлен брызгоотделитель 39, а к крышке 40 корпуса 26 присоединен патрубок 41 вывода очищенного газа. Распределительный коллектор 31 установлен вертикально вдоль оси корпуса 26 и проходит через решетки 27 всех секций 25, а стенки камер 30 газоподводящих устройств параллельны стенкам распределительного коллектора 31, при этом полости камер 30 сообщена с подрешеточными зонами А посредством отверстий 42, выполненных в стенках камер 30.
Отличие варианта выполнения многосекционного аппарат при вертикальном расположении секций, представленного на фиг. 6, заключается в том, что каждое газоподводящее устройство представляет собой группу патрубков 43, сообщенных с полостью распределительного коллектора 31, по периметру которого они размещены на уровне надрешеточной зоны каждой секции 25. Каждый из патрубков 43 имеет прямолинейный участок, вертикально проходящий через все решетки 27, а его нижний торец расположен ниже нижней решетки 27.
При осуществлении процесса очистки газовых выбросов от пыли в производстве никеля углекислого основного аппарат, выполненный согласно изобретению, заполняется поглотителем пыли азотной кислотой по уровню выше нижней решетки. Газ, подлежащий очистке, поступает через патрубок 5 (фиг. 1) и трубу 6 в подрешеточную зону А, захватывает поглотитель азотную кислоту и через решетки 2 внутри перегородки 3 поднимается вверх в виде легко подвижной нестабильной пены. При этом создается хороший контакт фаз между жидкостью и газом, а также жидкостью и твердыми частицами, находящимися в газе, которые смачиваются и растворяются в азотной кислоте. На верхней решетке 2 пена перетекает через порог верхний торец перегородки 3 и попадает в кольцевой зазор камеры 4 слива, где и разрушается. Газовая фаза поднимается вверх и, пройдя брызгоотделитель 7 через патрубок 10 выводится из аппарата, а жидкость в камере 4 слива стекает вниз и попадает в подрешеточную зону А. Таким образом, за счет кинетической энергии газа осуществляется циркуляция жидкости. Периодическая жидкость выводится из аппарата и направляется на технологический процесс производства.
Такая конструкция аппарата обеспечивает степень очистки 99,9% При этом полностью отсутствует стоки. Уловленный продукт возвращается в производство. В сбрасываемом в атмосферу газе содержание пыли не превышает 20% от предельно допустимой концентрации.
При осуществлении процесса очистки воздуха от паров растворителя после сушильной камеры окрасочного цеха аппарат заполняется поглотителем, например нефтяным маслом, до уровня выше нижней решетки 2, при этом патрубок ввода поглотителя находится ниже брызгоотделителя 7. Воздух, содержащий пары растворителя, в подрешеточной зоне А захватывает масло и в виде пены перемещается через решетки 2 вверх. За счет образования хорошего контакта между воздухом и маслом растворитель поглощается маслом. Периодически масло выводится из аппарата на регенерацию и возвращается в аппарат, а растворитель направляется на повторное использование. Степень очистки воздуха от растворителя составляет 90 99%
При осуществлении процесса очистки газа от пыли после электропечи для плавки металла, аппарат заполняется водой по уровню выше нижней решетки 15 (фиг. 3, 4). Газ, подлежащий очистке после электрической печи, направляется через патрубок 20 и трубы 17, в подрешеточное пространство А каждой секции 13, захватывает воду и в виде пены перемещается вверх в надрешеточную зону Б, создавая при этом наибольшую поверхность контакта фаз, способствующую смачиванию и захвату жидкостью твердых частиц, находящихся в газе. Далее пена перетекает через порог верхних решеток 15, попадает в каналы между перегородками 16 и разрушается. Очищенный газ, пройдя брызгоотделитель 24, через патрубок 22 выводится из аппарата, а вода стекает в нижнюю часть аппарата и попадает в подрешеточную зону А. Циркуляция воды внутри аппарата осуществляется за счет кинетической энергии газа. В нижней части аппарата происходит отстой уловленных твердых частиц, которые в виде густой пасты периодически шнеком выводятся из аппарата для дальнейшего использования. Для поддержания необходимого уровня в аппарат через патрубок 21 подводится вода. Таким образом осуществляется улавливание твердых частиц размером менее 0,1 мкм. Аппарат практически не чувствителен к изменениям температуры газа, его составу.
При осуществлении процесса очистки газа от пыли минеральных удобрений после грануляционных башен, аппарат для очистки газа через патрубки 38 (фиг. 5, 6) заливают водой по уровню выше нижних решеток каждой секции 25. Через патрубок 32 и коллектор 31 подается загрязненный газ, который распределяется по каждой секции 25, проходя через отверстия 34 и 42, или патрубки 43, и попадает в подрешеточные зоны А секции 25, где захватывает воду (или водный раствор улавливаемой соли) и в виде пены перемещается вверх на верхнюю решетку 27. Далее пена перетекает через кольцевой порог верхней решетки 27 от каждой секции 25 и разрушается. Жидкость стекает вниз по кольцевому зазору камеры 35 слива и через отверстия 36 поступает в подрешеточное пространство А, а очищенный газ проходит вверх по кольцевому зазору между стенками корпуса 26 и перегородками 29 и через патрубок 41 выводится из аппарата. Наряду с глубокой очисткой газа такое расположение секций 25 аппарата позволяет перерабатывать большое количество газа (1 млн•м3) при относительно небольших размерах аппарата.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ПЕННЫЙ МАССООБМЕННЫЙ И ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ | 2016 |
|
RU2623252C1 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ И ОСУШКИ ШАХТНОГО ГАЗА И ПОПУТНОГО НЕФТЯНОГО ГАЗА И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2013 |
|
RU2535695C1 |
СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ И БЫТОВЫХ СТОЧНЫХ ВОД И УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ | 2020 |
|
RU2759105C1 |
КАТАЛИТИЧЕСКИЙ РЕАКТОР | 2008 |
|
RU2371243C1 |
ГАЗОВАЯ БЕСПЛАМЕННАЯ ГОРЕЛКА | 2007 |
|
RU2335699C1 |
ВОДОГРЕЙНЫЙ КОТЕЛ | 2010 |
|
RU2418246C1 |
УСТАНОВКА ДЛЯ СЖИГАНИЯ ТОПЛИВА И НАГРЕВА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД | 2011 |
|
RU2444678C1 |
АДСОРБЦИОННАЯ КОМПРЕССОРНАЯ УСТАНОВКА | 2010 |
|
RU2439368C1 |
ТЕПЛООБМЕННИК АСТАНОВСКОГО РАДИАЛЬНО-СПИРАЛЬНОГО ТИПА (ВАРИАНТЫ) | 2007 |
|
RU2348882C1 |
МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ | 2002 |
|
RU2195358C1 |
Использование: для очистки газов от твердых, жидких и газообразных компонентов. Сущность изобретения: аппарат для очистки газа, содержащий корпус с патрубками для ввода и вывода газа и жидкости, группу решеток, горизонтально установленных в корпусе на расстоянии друг от друга и разделяющих его полость на подрешеточную и надрешеточную зоны, брызгоотделитель и камеру слива жидкости, дополнительно снабжен газоподводящей трубой, вертикально проходящей через все решетки, и перегородкой, установленной в корпусе и отделяющей полость камеры слива жидкости от полости корпуса. Газоподводящая труба сообщена с патрубком ввода загрязненного газа, который присоединен к корпусу на уровне надрешеточной зоны. Решетки закреплены по периметру внутренней поверхности перегородки. Предложены варианты конструкции многосекционного аппарата с вертикальным и горизонтальным расположением секций, при этом при вертикальном размещении секций газоподводяющие устройства выполнены или в виде патрубков, или в виде камер, сообщенных с распределительным коллектором, проходящим через решетки. 2 с. и 5 з.п.. 6 ил.
Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
Позин М.Е., Тарат Э.Я | |||
Пенные газоочистители, теплообменники и обсорберы | |||
- Л.: Госхимиздат, 1959, с | |||
Способ запрессовки не выдержавших гидравлической пробы отливок | 1923 |
|
SU51A1 |
Авторы
Даты
1997-05-20—Публикация
1995-03-06—Подача