УСТАНОВКА ОЧИСТКИ, ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ, ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГАЗОВЫХ И ЖИДКОСТНЫХ ПОТОКОВ Российский патент 2003 года по МПК B01J8/14 B01D47/00 

Изобретение относится к установке по очистке, обезвреживанию, использованию газовых и жидкостных потоков.

Изобретение может быть использовано в химической, металлургической, пищевой, бытовой и др. смежных отраслях промышленности, особенно для очистки и обезвреживания газовых выбросов и дымовых газов от вредных примесей и пыли с утилизацией полезных веществ, с одновременной переработкой жидких стоков, освобождая газы и жидкости от вредных веществ, в частности снижая их до низких значений предельно допустимых концентраций (ПДК), чтобы обеспечить экологические требования окружающей среды.

Известная установка для тепломассообменных и реакционных процессов по заявке 96102384, кл. В 01 С 9/00, В 01 j 8/00 от 07.02.96, применяемая в газовых технологиях, включающая блоки, соединяющие газопроводами и трубопроводами, газодувки, регулирующие газовые потоки в блоках, и реакторы для приготовления агентов, используемых в блоках, а каждый блок оборудован аппаратом прямоточным скоростным (АПС), содержащим одну и более ступеней активных гидродинамических зон газожидкостной обработки газового потока, заключенных в обечайки, связанные с полостями питания каждой зоны орошающей жидкостью, патрубки, сборником с переливной перегородкой, разделяющей его на полость для сбора орошающей жидкости, насыщенной соединениями из газовой полости, и на полость для сбора рабочей жидкости, циркуляционным насосом, обеспечивающим подачу из сборника в полость питания гидродинамической зоны рабочей орошающей жидкостью и вывода из полости питания гидродинамической зоны отработанной орошающей жидкости в сборник по замкнутому циклу.

Наиболее близкой к предлагаемому по конструкции и достигаемому эффекту техническим решением, принятым за прототип, является установка для тепломассообменных процессов по патенту 1808343, кл. В 01 D 3/32, 53/18, 13.02.91, включающая регенеративные блоки, оборудованные каждый прямоточным скоростным аппаратом (АПС) с активными гидродинамическими зонами по газожидкостной обработке газового потока жидкостным агентом, сборником для сбора жидкого агента, насоса для питания АПС жидким агентом по замкнутому циклу из сборника, и связанные с регенеративными блоками газодувки, теплообменники, испарители, насосы.

В известной установке происходят тепломассообменные и реакционные процессы за счет скоростной прямоточной обработки газовых потоков в газожидкостном режиме в активной гидродинамической зоне АПС. Газовые потоки становятся безвредными в экологическом отношении, либо регенерируются для дальнейшей переработки.

Общим недостатком известных установок является:
- неполная очистка и обезвреживание газов и жидкостей от вредных примесей с превращением их в чистые выбросы газов и стоков соответствующих низкому содержанию ЦДК вредных веществ;
- неполное выведение и использование полезных веществ из газовых и жидкостных потоков;
- недостаточное использование оборудования в установках, позволяющих эффективно перерабатывать малые и большие объемы выбросов газов и стоков с высокой пропускной способностью.

Устранению указанных недостатков подчинена задача, направленная на решение создать такие условия для ведения проводимых процессов, которые позволяют повысить производительность по очистке и обезвреживанию, а также устранению вредных веществ из газовых и жидкостных потоков путем их промежуточной обработки химическим и физическим воздействием.

Технический результат, который может быть получен при осуществлении изобретения, направлен на то, что в отличие от известных установок предлагается выполнить установку очистки и обезвреживания газов и жидкостей, снабженную промежуточным устройством для обработки газового потока, например в контактном аппарате, расположенном на газопроводе, связывающем между собой блоки, и промежуточным устройством для обработки циркулирующего по замкнутому циклу в блоке жидкостного агента, например в аппарате с гидравлическим ударом, расположенным на трубопроводе слива жидкостного агента из АПС в сборник блока, при этом сборник в блоке оборудован устройством для удаления взвесей, например скребкофильтрующим транспортером, выводящим шлам из жидкостного агента, циркулирующего по замкнутому циклу, а блоки дополнительно оборудованы устройством для приготовления, накопления жидкостного агента и питания им при помощи насоса по трубопроводам блоков.

Техническая сущность новых решений и ожидаемое улучшение при достижении цели и улучшение показателей заключается:
- в использовании регенеративных блоков, оборудованных АПС, в которых процессы проводятся в интенсифицированном турбулентном режиме при прямоточном прохождении газового и газожидкостного потоков и при регенеративном обновлении жидкостного агента, что позволяет повысить производительность и уменьшить энергопотери по отношению использования существующего оборудования, в частности, с применением в установках насадочных колонных аппаратов, работающих в зоне среднего турбулентного режима и повышенного сопротивления в насадке прохождению газового и газожидкостного потоков;
- в применении промежуточных устройств для обработки газового потока вне блока, изменяющего физико-химический состав газового потока для последующей переработки его, что позволяет полнее проводить очистку, обезвреживание и использование газов для переработки в полезные вещества;
- в использовании устройства для удаления взвесей в сборнике блока, когда накапливаются (например, твердые частицы из дымовых и других газов), или образовываются шламы (например, физико-химическими процессами твердые осадки), что позволяет поддерживать жидкостной агент, циркулирующий по замкнутому циклу, в его реактивно-активной форме и извлекать из шлама полезные соединения;
- оборудовании дополнительных устройств для приготовления, наполнения жидкостного агента и питания при помощи насоса по трубопроводам, связывающих блоки между собой, что позволяет комбинировать содержание реактивов в жидкостном агенте при непрерывных химических процессах, проходящих в блоках.

Установка очистки, обезвреживания, использования газовых и жидкостных потоков содержит регенеративные блоки, газопровод и трубопроводы, связывающие регенеративные блоки, газодувку и насосы, обеспечивающие работу регенеративных блоков, кроме того она снабжена устройством для обработки газового потока и устройством для обработки циркулирующего по замкнутому циклу в регенеративном блоке жидкостного агента, каждый регенеративный блок оборудован сборником, насосом и аппаратом, прямоточным скоростным с одной или многими ступенями для газожидкостной обработки газа с питанием его жидкостным агентом, циркулирующим в замкнутом цикле насосом из сборника через аппарат прямоточный скоростной, к аппарату прямоточному скоростному подсоединен трубопровод слива жидкостного агента из аппарата прямоточного скоростного в сборник, при этом сборник оборудован устройством для удаления взвесей, выводящим шлам из жидкостного агента, циркулирующего по замкнутому циклу, устройство для обработки газового потока расположено на газопроводе, связывающем между собой регенеративные блоки, устройство для обработки циркулирующего по замкнутому циклу в регенеративном блоке жидкостного агента расположено на трубопроводе слива жидкостного агента из аппарата прямоточного скоростного в сборник, а регенеративные блоки дополнительно оборудованы устройством для приготовления, накопления жидкостного агента и питания им регенеративных блоков при помощи насоса по трубопроводам.

Устройство для обработки газового потока представляет собой контактный аппарат.

Устройство для обработки циркулирующего по замкнутому циклу в регенеративном блоке жидкостного агента представляет собой аппарат с гидравлическим ударом.

Устройство для удаления взвесей представляет собой скребкофильтрующий транспортер.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг.1 изображена принципиальная схема с регенеративными блоками установки;
на фиг. 2 - регенеративный блок со сборником, оборудованным устройством для удаления взвесей;
на фиг.3 - регенеративный блок с аппаратом прямоточным скоростным двухступенчатым;
на фиг.4 - принципиальная схема обвязки блоков и оборудования газопроводами и трубопроводами.

Установка (см. фиг. 1) состоит из блоков 1, устройства 2 для обработки газового потока, устройства 3 для обработки жидкостного агента, устройства 4 для приготовления, накопления жидкостного агента, насоса 5 и газодувки 6.

Блоки 1 (см. фиг. 2) включают в себя аппарат 7 прямоточный скоростной (АПС), сборник 8 и насос 9.

Аппарат 7 представляет собой корпус 10, оборудованный внутри перегородкой 11 с обечайкой 12 и сепаратором 13. К аппарату 7 подсоединены газопроводы ввода 14 газовой смеси и вывода 15 обработанной газовой смеси и также трубопроводы ввода 16 и выводов 17 и 18 жидкостного агента.

Сборник 8 представляет собой емкость, оборудованную внутри переливной перегородкой 19. К сборнику 8 подсоединены насос 9, трубопроводы вводов 20 и 21 и вывода 22 жидкостного агента на утилизацию. Сборник 8 может быть оборудован устройством 23 для удаления взвесей.

В блоках 1 (см. фиг.3) аппарат 7 может быть оборудован с одной ступенью или с двумя и более ступенями.

Промежуточное устройство 2 (см. фиг.4) представляет собой аппарат для обработки газового потока, расположено на газопроводе 15 и 14, выполнено с вводом 24 и выводом 25 газового потока. Устройство 2 оборудуется, например, для случая применения контактного аппарата с катализатором, с вводом 26 для загрузки катализатора и с выводом 27 отработанного катализатора.

Промежуточное устройство 3 (см. фиг.4) представляет собой аппарат для обработки жидкостного агента, расположено на трубопроводе 17, выполнено с вводом 28 и выводом 29. Устройство 3, например, для случая применения аппарата 30 с гидравлическим ударом и емкостным накопителем энергии 31 выполнено в виде рабочей установки.

Устройство 4 (см. фиг.4) представляет собой емкость для приготовления, накопления жидкостного агента оборудовано вводом 32 для пополнения жидкостного агента химикатами и выводом 33 насыщенного жидкостного агента насосом 5.

Установка работает следующим образом.

Газовая смесь (см. фиг.1) последовательно проходит первый блок 1, устройство 2, второй блок 1 и выводится газодувкой 6 в виде очищенного и обезвреженного газа.

В блоках 1 (см. фиг.4) газы подвергаются промывке, очистке и обезвреживанию жидкостными агентами, которые приготовляются, накапливаются и питают блоки 1 из устройства 4.

Газовые смеси, дымы, например от ТЭЦ или от продуктов сгорания при переработке бытовых и промышленных отходов в мусоросжигательных печах, содержащие вредные газовые окиси углерода, серы, азота, пара хлористого и фтористого водорода, диоксины, фураны и тому подобные соединения вредных веществ полного и неполного сгорания, а также твердые компоненты пыли и золы, поступают в блок 1 по трубопроводу 14 (см. фиг.4).

В первом блоке 1 газовые смеси, дымы промываются от твердых частиц пыли и золы и согласно направленного воздействия на газовый состав подвергаются тепломассообменным и реакционным процессам.

Из первого блока 1 (см. фиг.4) промытые и частично обезвреженные газы отводятся по газопроводу 15 и попадают через ввод 24 в устройство 2 для промежуточной обработки газового потока. Из устройства 2 через вывод 27 газы по газопроводу 14 подаются во второй блок 1, в котором из газов извлекаются полезные компоненты. Из второго блока 1 очищенные и обезвреженные газы по газопроводу 15 газодувкой 6 направляются для дальнейшего использования в промышленности или для применения бытовых нужд.

В блоках 1 (см. фиг.2) газы подвергаются обработке в аппаратах 7. В каждый аппарат 7 газы попадают в нижнюю часть корпуса 10 под перегородку 11 и дросселируются в обечайку 12. Сдросселированнне газы смешиваются с жидкостными агентами, образуя газожидкостную смесь и в турбулентном режиме подвергаются тепломассообменным и реакционным процессам. Из обечайки 12 обработанная газожидкостная смесь проходит через сепаратор 13, где гад отделяется от мелкодисперсных капель жидкостного агента. Освобожденный от капель обработанный газ из аппарата 7 и из блока 1 выводится по газопроводу 15.

В устройство 2 (см. фиг.4) газы попадают через ввод 24 и выводятся через вывод 25. В устройстве 2 газы подвергаются более глубокой промежуточной переработке, в частности путем каталитического доокисления окислов углерода, серы, азота и разложения опасных и вредных газообразных компонентов высокомолекулярных соединений типа диоксинов, фуранов и т.п. особо вредных веществ, которые не были адсорбированы и абсорбированы в первом блоке 1. Загрузка и выгрузка катализаторов в устройство 2 производится через ввод 24 и вывод 27.

Из устройства 2 газы по газопроводу 14 выводятся во второй блок 1, где подобно первому блоку 1 они подвергаются тепломассообменным и реакционным процессам. Из второго блока 1 очищенные и обезвреженные газы выводятся по газопроводу 15 газодувкой 6 на дальнейшее использование в промышленности, или на бытовые нужды, или на сброс в атмосферу.

Жидкостная обработка газов (см. фиг.2) в блоках 1 производится за счет питания аппаратов 7 жидкостными агентами, циркулирующими в замкнутом цикле каждого блока 1, из сборника 8 насосом 9 по трубопроводу 16 на перегородку 11, с которой засасывается в обечайку 12 и после контакта с газом и отделения его в сепараторе 13 вновь попадает на перегородку и сливается с нее по трубопроводу 17 обратно в сборник 8. В сборник 8 попадают по трубопроводу 18 и проливы из аппарата 7.

По мере выработки жидкостного агента (см. фиг.4) по концентрации химикатов и по накоплению извлекаемых из газов веществ используются промежуточные устройства 3 для обработки циркулирующего по замкнутому циклу жидкостного агента.

В устройстве 3 обрабатывается часть жидкостного агента, который поступает по трубопроводу 17 через ввод 28 и после переработки отводится через вывод 29 по трубопроводу 21 в сборник 8 в блоке 1. Например, широко используемые в промышленности, в данном случае, в качестве промежуточного устройства 3, аппараты 30 с гидравлическим ударом и емкостным накопителем 31 энергии в предлагаемой установке позволяют разлагать и обезвреживать высокомолекулярные диоксины и фураны, абсорбированные жидкостными агентами и адсорбированные золой и пыльными частицами от сжигаемых бытовых отходов до необходимых значений ПДК.

В настоящее время диоксины, фураны, хлор и фторорганические соединения, представляющие глобальную угрозу человечеству и природе, в предлагаемой установке они обезвреживаются с меньшими затратами энергии по сравнению с затратами энергии в применяемых высокотемпературных аппаратах. Использование (также в качестве промежуточного устройства 3) аппарата 30 для производства щелочных растворов с преобразователем 31 переменного тока в постоянный во втором блоке 1 в предлагаемой установке позволяет перевести дообработанные в установке 2 газообразные окислы в растворы солей с накоплением их в сборнике 8 второго блока 1 и дальнейшей передачи их по трубопроводу 22 на утилизацию (см. фиг.3).

Во втором блоке 1 по требованию технологических процессов аппарат 7 прямоточный скоростной (см. фиг.3) показан двухступенчатым с питанием жидкостным агентом каждой ступени отдельно.

В первом блоке 1 (см. фиг. 2) показан сборник 8, выполненный с устройством 23, который удаляет взвеси, в частности это скребкофильтрующие транспортеры, выводящие шламы из жидкостного агента, циркулирующего по замкнутому циклу.

Дополнительное устройство 4 (см. фиг.4) для приготовления, накопления жидкостного агента с выводом 33 и питанием им при помощи насоса 5 по трубопроводам 21 блоков 1, в зависимости от технологии работы установки, пополняются водой или растворами химикатов (или суспензиями) по трубопроводу 32. Из блоков 1 по трубопроводам 17 сливается в устройство 4 часть жидкостного агента из замкнутых циркуляционных циклов для его восстановления. Из устройства 4 с выводом 33 насосом 5 по трубопроводу 21 жидкостной агент попадает в блоки 1 для питания сборников 8.

Изобретение относится к области очистки, обезвреживания, использования газовых и жидкостных потоков. Установка очистки, обезвреживания, использования газовых и жидкостных потоков содержит регенеративные блоки, газопровод и трубопроводы, связывающие регенеративные блоки, газодувку и насосы, обеспечивающие работу регенеративных блоков, кроме того, она снабжена устройством для обработки газового потока и устройством для обработки циркулирующего по замкнутому циклу в регенеративном блоке жидкостного агента, каждый регенеративный блок оборудован сборником, насосом и аппаратом прямоточным скоростным с одной или многими ступенями для газожидкостной обработки газа с питанием его жидкостным агентом, циркулирующим в замкнутом цикле насосом из сборника через аппарат прямоточный скоростной, к аппарату прямоточному скоростному подсоединен трубопровод слива жидкостного агента из аппарата прямоточного скоростного в сборник, при этом сборник оборудован устройством для удаления взвесей, выводящим шлам из жидкостного агента, циркулирующего по замкнутому циклу, устройство для обработки газового потока расположено на газопроводе, связывающем между собой регенеративные блоки, устройство для обработки циркулирующего по замкнутому циклу в регенеративном блоке жидкостного агента расположено на трубопроводе слива жидкостного агента из аппарата прямоточного скоростного в сборник, а регенеративные блоки дополнительно оборудованы устройством для приготовления, накопления жидкостного агента и питания им регенеративных блоков при помощи насоса по трубопроводам. Изобретение позволяет повысить производительность и уменьшить энергопотери установки, повысить эффективность очистки, обезвреживания, использования газовых и жидкостных потоков. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Установка очистки, обезвреживания, использования газовых и жидкостных потоков, содержащая регенеративные блоки, газопровод и трубопроводы, связывающие регенеративные блоки, газодувку и насосы, обеспечивающие работу регенеративных блоков, отличающаяся тем, что она снабжена устройством для обработки газового потока и устройством для обработки циркулирующего по замкнутому циклу в регенеративном блоке жидкостного агента, каждый регенеративный блок оборудован сборником, насосом и аппаратом прямоточным скоростным с одной или многими ступенями для газожидкостной обработки газа с питанием его жидкостным агентом, циркулирующим в замкнутом цикле насосом из сборника через аппарат прямоточный скоростной, к аппарату прямоточному скоростному подсоединен трубопровод слива жидкостного агента из аппарата прямоточного скоростного в сборник, при этом сборник оборудован устройством для удаления взвесей, выводящим шлам из жидкостного агента, циркулирующего по замкнутому циклу, устройство для обработки газового потока расположено на газопроводе, связывающем между собой регенеративные блоки, устройство для обработки циркулирующего по замкнутому циклу в регенеративном блоке жидкостного агента расположено на трубопроводе слива жидкостного агента из аппарата прямоточного скоростного в сборник, а регенеративные блоки дополнительно оборудованы устройством для приготовления, накопления жидкостного агента и питания им регенеративных блоков при помощи насоса по трубопроводам. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для обработки газового потока представляет собой контактный аппарат. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что устройство для обработки циркулирующего по замкнутому циклу в регенеративном блоке жидкостного агента представляет собой аппарат с гидравлическим ударом. 4. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что устройство для удаления взвесей представляет собой скребкофильтрующий транспортер.