АППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ ПРИМЕСЕЙ Российский патент 1999 года по МПК B01D53/04 B01D53/32 

Предлагаемое техническое решение относится к аппаратам для проведения массообменных процессов и может быть использовано в химической, металлургической, машиностроительной, нефтехимической и других отраслях промышленности при очистке вентиляционных выбросов и дымовых газов.

Известен адсорбер периодического действия с неподвижным слоем поглотителя, включающий корпус с патрубками подачи и отвода газа, внутреннюю и внешнюю кольцевые решетки, кольцевые камеры с перфорированными стенками, наполненные адсорбентом, и имеющие люки для загрузки и выгрузки последнего (А.Г. Касаткир. Основные процессы и аппараты химической технологии. Издание 8-е. - М.: Химия, 1971, 784 с., с. 606).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная степень очистки газа из-за малой скорости диффузии молекул примесей к поверхности поглотителя.

Известно устройство для очистки воздуха от ионогенных соединений, включающее емкость со слоем активированного угля, патрубки ввода и вывода воздуха, электроды, размещенные в слое угля и соединенные с источником постоянного тока, причем оно снабжено плоской перегородкой из пористого изоляционного материала, преимущественно стекловаты, установленной между электродами (а.с. N 912236, B 01 D 53/04, 1982).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится недостаточная степень очистки газа из-за малой скорости массоопереноса незаряженных молекул примесей к поверхности гранул активного угля. Особенно снижается интенсивность улавливания примесей при малой их концентрации, так как скорость массоопереноса незаряженных молекул пропорциональна концентрации примесей в очищаемом газе.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту и выбранному за прототип является аппарат для очистки газа от примесей (а.с. СССР N 1494944, B 01 D 53/06, 1989, бюл. N 27), включающий рабочую камеру, заполненную диспергированным адсорбентом, центральную трубу, бункер с размещенными в нем обратным конусом и эжектором, завихрители, патрубки ввода и вывода фаз, при этом центральная труба снабжена устройством для транспортировки адсорбента, окнами для выхода адсорбента в рабочую камеру и коронирующим электродом, размещенным над окнами.

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная степень очистки газа от примесей из-за малой скорости движения инертных молекул примесей в пограничном слое с поверхностью диспергированного адсорбента. Кроме того, при транспортировании диспергированного адсорбента шнеком по центральной трубе и во взвешенном слое в рабочей камере происходит истирание диспергированного адсорбента и уменьшение его срока службы. Сложность конструкции усложняет широкое внедрение аппарата в производство.

Задачей предлагаемого технического решения является создание устройства для очистки газа от примесей, позволяющего интенсифицировать процесс адсорбции за счет ионизации молекул очищаемого газа и увеличения скорости их массопереноса к поверхности диспергированного адсорбента.

Техническим результатом является увеличение степени очистки газа от примесей. Кроме того, предлагаемое техническое решение проще по конструкции и позволяет увеличить срок службы диспергированного адсорбента за счет предотвращения его истирания и уноса.

Поставленный технический результат достигается тем, что в аппарате для очистки газа от примесей, включающем рабочую камеру с диспергированным адсорбентом, коронирующий электрод, патрубки для подвода и отвода газа, рабочая камера выполнена в виде параллельных перфорированных емкостей из диэлектрического материала с размещенным внутри адсорбентом, делящих аппарат на секции для ионизации газа, в которых расположены коронирующие электроды.

Выполнение рабочей камеры в виде параллельных перфорированных емкостей из диэлектрического материала позволяет диспергированный адсорбент размещать внутри этих емкостей, легко при необходимости заменять отработанный слежавшийся адсорбент на свежий без его истирания или измельчения, так как камера может быть выполнена из полимерных материалов (капрона, полиэтилена, резины и др. ) в виде сеток, ячейки которых выполняют роль перфорации для свободного доступа ионизированного газа к поверхности диспергированного адсорбента. Выполнение емкостей из диэлектрического материала предотвращает преждевременную разрядку ионов газа на этом материале и способствует притяжению ионов газа к противоположно заряженной поверхности адсорбента, что интенсифицирует процесс адсорбции.

Разделение аппарата емкостями с диспергированным адсорбентом на секции для ионизации газа, в которых расположены коронирующие электроды, позволяет увеличить число заряженных ионов, уменьшить расстояние дрейфа заряженных ионов газа от коронирующих электродов к поверхности адсорбента, увеличить вероятность улавливания ионов примесей и, значит, увеличить интенсивность и степень очистки газа от примесей.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентам и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "новизна" по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения требованию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалистов явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявляемого изобретения преобразований на достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "изобретательский уровень" по действующему законодательству.

На чертеже показан общий вид аппарата для очистки газа от примесей предлагаемой конструкции.

Он состоит из корпуса 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 газа. Корпус 1 включает рабочую камеру, выполненную в виде параллельных перфорированных емкостей 4 из диэлектрического материала с размещенным внутри них диспергированным адсорбентом 5, делящих аппарат на секции для ионизации газа, в которых расположены коронирующие электроды 6. Коронирующие электроды 6 соединены общим токопроводом 7 с клеммой 8 высоковольтного источника постоянного тока. Диспергированный адсорбент 5 в каждой емкости 4 соединен токопроводом 9 с клеммой 8 высоковольтного источника или заземлен на шину 10. Токопроводы 7 и 9 изолированы от корпуса 1 изоляторами 11.

Аппарат для очистки газа от примесей работает следующим образом.

На клемму 8 подают напряжение от высоковольтного источника постоянного тока, обеспечивающего коронный разряд на коронирующих электродах 6. По патрубку входа 2 подается исходный газ. Под действием коронирующего разряда, образующегося между коронирующими электродами 6 и емкостями 4, газ, движущийся между емкостями 4 с диспергированным адсорбентом 5, ионизируется. Ионы молекул, от которых необходимо очистить газ (CO, Cl₂ и другие) под действием электрических сил движутся к противоположно заряженным поверхностям диспергированного адсорбента 5, проходя сквозь отверстия перфорированных стенок емкостей 4. Так как емкости 4 изготовлены из диэлектрического материала (полимера, резины или синтетических нитей), то на них ионы газов не разряжаются. Очищенный газ выходит через патрубок 3.

Регенерация диспергированного адсорбента 5 осуществляется при прекращении подачи тока на клемму 8 путем подачи пара в патрубок 3 и слива конденсата по патрубку 2. Сушка регенерированного диспергированного адсорбента 5 проводится путем подачи горячего азота или другого инертного газа по патрубку 2 и его отвода через патрубок 3.

Предлагаемая конструкция аппарата для очистки газа от примесей позволяет увеличить скорость массопереноса ионизированных молекул за счет электрического поля и тем самым интенсифицировать процесс адсорбции. Особенно эффективна предлагаемая конструкция при малых концентрациях примесей, когда в обычных адсорберах движущая сила массопереноса (разность рабочих и равновесных концентраций) крайне низка. В этом случае дополнение движущей силы массообменных процессов при адсорбции молекул напряженностью электрического поля при движении ионов позволяет с большой скоростью подводить заряженные молекулы к поверхности диспергированного адсорбента, то есть увеличить как интенсивность так и степень очистки газа от примесей.

Кроме того, предлагаемый аппарат проще по конструкции и позволяет увеличить время работы адсорбента до его замены, так как он не измельчается и не истирается, находясь в неподвижном состоянии в емкостях.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения следующей совокупности условий:
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, предназначено для использования в химической, металлургической, машиностроительной, нефтехимической и других отраслях промышленности при очистке вентиляционных выбросов и дымовых газов;
для заявленного изобретения в том виде как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке и известных до даты приоритета средств и методов;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении способно обеспечить достижение технического результата.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Изобретение предназначено для проведения массообменных процессов и может быть использовано в химической, металлургической, машиностроительной, нефтехимической и других отраслях промышленности при очистке вентиляционных выбросов и дымовых газов. В аппарате для очистки газа от примесей, включающем рабочую камеру с диспергированным адсорбентом, коронирующий электрод, патрубки для подвода и отвода газа, рабочая камера выполнена в виде параллельных перфорированных емкостей из диэлектрического материала с размещенным внутри адсорбентом, делящих аппарат на секции для ионизации газа, в которых расположены коронирующие электроды. В аппарате обеспечивается увеличение степени очистки газа от примесей за счет ионизации их молекул. 1 ил.

Аппарат для очистки газа от примесей, включающий рабочую камеру с диспергированным адсорбентом, коронирующий электрод, патрубки для подвода и отвода газа, отличающийся тем, что рабочая камера выполнена в виде параллельных перфорированных емкостей из диэлектрического материала с размещенным внутри адсорбентом, делящих аппарат на секции для ионизации газа, в которых расположены коронирующие электроды.