Изобретение относится к производству сорбента на основе термически расширенного графита (ТРГ), используемого для извлечения органических водонерастворимых соединений (нефтепродуктов, жидких жиров и красок) из воды, грунта и с твердых поверхностей, а также для сбора концентрированных кислот.
Известна установка для получения ТРГ, содержащая приемный бункер с дозатором, патрубок подачи исходного сырья, патрубок для подачи газа-носителя, камеру расширения с нагревательным элементом и трубопровод-охладитель на выходе готового продукта (патент RU 2134657).
Скорость подачи двухфазного потока в камеру расширения (трубчатый нагреватель) выбирают такую, которая обеспечивает кольцевой режим течения. При этом частички окисленного графита расширяются только в пристенной области трубчатого нагревателя, где создается необходимая температура. Таким образом, производительность установки ограничивается площадью поверхности трубчатого нагревателя. Для создания кольцевого режима течения необходимо подавать большое количество газа-носителя, что ведет к снижению эффективности устройства за счет выноса тепла из зоны расширения.
Наиболее близкой к заявленной является установка для получения углеродного сорбента, включающая загрузочный бункер с дозатором, патрубок для подачи газа-носителя, патрубок для подачи исходного сырья, камеру расширения, сепаратор с вертикальной перегородкой и приемный бункер. Дозатор в известной установке выполнен в виде совмещенного с бункером цилиндрического корпуса с выпускным окном и транспортирующим элементом (патент RU 2176217).
Для работы известной установки требуются значительные энергозатраты, поскольку возникает необходимость нагрева воздуха (рабочего газа) в калорифере для осуществления термического удара на поступающее сырье, после чего требуется значительный объем газа-разбавителя для частичного охлаждения нагретого воздуха. При этом часть тепла бесполезно выносится в атмосферу. Кроме того, недостатком известной установки является спекание окисленного графита в патрубке подачи исходного сырья, так как патрубок находится в высокотемпературной зоне расширительной камеры, что приводит к забиванию патрубка и, как следствие, к снижению производительности установки.
Дозатор, используемый в известной установке, также обладает рядом недостатков.
Одним из недостатков является слеживание исходного сырья в бункере. Кроме того, возможно забивание патрубка подачи исходного сырья, что отрицательно сказывается на производительности установки.
Техническим результатом, на который направлено предложенное изобретение, является снижение энергозатрат без снижения производительности установки по сорбенту и качества сорбента на выходе.
Для этого установка, включающая загрузочный бункер, дозатор, патрубок для подачи газа-носителя, патрубок для подачи исходного сырья, камеру расширения, сепаратор с вертикальной перегородкой и приемный бункер, снабжена эжектором и совмещенным с ним тангенциальным завихрителем потока. Патрубок подачи исходного сырья выполнен с наружной оболочкой для пропускания охлаждающего агента, а эжектор установлен на входе в камеру расширения непосредственно под выходным отверстием патрубка подачи исходного сырья.
Установка содержит дополнительный эжектор, установленный на входе в патрубок подачи исходного сырья.
Сепаратор выполнен с тангенциальным патрубком ввода, а установленная в нем вертикальная перегородка имеет щелевые отверстия.
Дозатор установки для получения углеродного сорбента включает цилиндрический корпус с выпускным окном и транспортирующим элементом, установленным в корпусе с возможностью вращения. Транспортирующий элемент дозатора выполнен в виде конического днища с укрепленным на нем ворошителем. Выпускное окно выполнено в нижней части цилиндрического корпуса, имеет регулируемое проходное сечение и оснащено направляющей планкой, установленной перед окном и ориентированной навстречу направлению вращения днища, а днище оснащено регулятором скорости вращения.
Изобретение иллюстрируется графическими материалами, где на
Фиг.1 представлена установка для получения углеродного сорбента с дозатором для нее (общий вид);
Фиг.2 - конструкция дозатора;
Фиг.3 - разрез по А-А на Фиг.2.
Установка для получения углеродного сорбента включает загрузочный бункер 1, совмещенный с дозатором посредством цилиндрического корпуса 2. Коническое днище 3 дозатора приводится во вращение электродвигателем 4 с частотным преобразователем (на чертеже не показан), что позволяет регулировать скорость вращения днища. Электродвигатель связан с днищем через редуктор 5. На днище 3 укреплен ворошитель 6, выполненный в виде двух металлических пластин, предназначенный для предотвращения слеживания исходного сырья в бункере. В нижней части цилиндрического корпуса 2 выполнено выпускное окно 7 с установленной в нем шторкой 8, предназначенной для регулирования проходного сечения окна. Кроме того, дозатор снабжен захватывающей и направляющей планками 9, установленными перед выпускным окном 7 и ориентированными навстречу направлению вращения днища 3. Под выпускным окном дозатора находится приемная воронка 10, переходящая в патрубок 11 для подачи исходного сырья (окисленного графита). На входе патрубка 11 установлен эжектор 12, предназначенный для исключения скапливания сырья в воронке. Патрубок 11 снабжен наружной оболочкой 13 для пропускания охлаждающего агента. Камера 14 расширения с нагревательными элементами 15 снабжена теплоизоляцией 16. На входе в камеру 14 расширения непосредственно под выходным отверстием патрубка 11 размещен эжектор 17, совмещенный с тангенциальным завихрителем потока. Высоконапорный вентилятор 18, установленный на входе патрубка подачи рабочего газа, используется для создания потока рабочего газа (воздуха), транспортирующего исходное сырье в камеру расширения. Воздух используется также в качестве газа-носителя для продвижения исходного сырья из воронки 10 по патрубку 11 и в качестве охлаждающего агента, подаваемого в оболочку 13.
Устье 19 камеры расширения связано с сепаратором 20, предназначенным для отделения полученного сорбента (терморасширенного графита) от потока несущего газа (рабочего газа в смеси с отходящими газами, образующимися в процессе расширения графита). В сепараторе имеется вертикальная перегородка 21 со щелевыми отверстиями 22 и сетка 23. Нижняя часть сепаратора выполнена в виде воронки 24 из газопроницаемого материала (например, ткани). Для сбора готового углеродного сорбента используют приемный бункер 25.
Установка работает следующим образом.
Перед запуском установки, в зависимости от планируемой производительности, устанавливается расширительная камера соответствующего диаметра и подключаются электронагреватели.
Исходное сырье в виде сухого окисленного графита загружают в бункер 1. Когда температура в камере 14 достигнет 300°С, запускается на малый расход вентилятор 18, затем расход рабочего газа увеличивают до предельного значения, определяемого из расчета 0,25 м3 на 1 кг планируемой производительности в час. Одновременно воздух поступает на эжектор 11 и подсасывает сырье из воронки 10, что препятствует скапливанию окисленного графита в воронке и исключает забивание патрубка 12. Кроме того, воздух поступает в межтрубное пространство между патрубком 12 подачи исходного сырья и наружной оболочкой 13 для охлаждения патрубка с исходным сырьем, что исключает спекание сырья в патрубке 12.
Подача необходимого количества исходного сырья регулируется дозатором за счет изменения проходного сечения выпускного окна 7 с помощью шторки 8 и изменением скорости вращения электродвигателя 4, приводящего в движение днище дозатора через редуктор. При вращении конического днища 3, форма которого способствует стеканию частиц сырья вниз и к периферии, исходное сырье захватывается и направляется планкой 9 к выпускному отверстию 7, откуда поступает через воронку 10 в патрубок 12 подачи исходного сырья. Эжектор 17 создает зону разрежения, благодаря которой сырье принудительно извлекается из патрубка 12, попадает в поток рабочего газа, подаваемого высоконапорным вентилятором 18 и устремляется в расширительную камеру 14. Поскольку эжектор 17 совмещен с тангенциальным завихрителем, то поток закручивается и частицы сырья на входе в камеру 14 перемещаются на периферию потока рабочего газа к нагретой пристенной области камеры 14. Здесь частицы окисленного графита нагреваются и расширяются, увеличиваясь в объеме до 300 раз. При этом образовавшаяся масса экранирует разогретые стенки камеры 14, препятствуя тем самым нагреву несущего газа и бесполезному выносу тепла из камеры. Таким образом, становится возможной транспортировка сырья внутри камеры расширения потоком холодного газа, при этом КПД установки не снижается.
Поскольку патрубок 12 попадает в зону теплового излучения камеры 14, то для исключения спекания окисленного графита в патрубке последний снабжают наружной оболочкой 13 для пропускания охлаждающего агента. В качестве охлаждающего агента может использоваться воздух, подаваемый одновременно и в эжекторы 11 и 17.
Термически расширенный в камере 14 графит (сорбент) поступает в сепаратор 20, разделенный вертикальной перегородкой 21 со щелевыми отверстиями 22 на две сообщающиеся между собой полости, причем вторая по ходу потока полость в три раза больше первой. Скорость потока, входящего из устья 19 камеры 14 в первую полость сепаратора 20, гасится из-за большого объема первой полости, и частицы сорбента ссыпаются через воронку 24 в приемный бункер 25, а воздух с отходящими газами и отдельными незначительными по количеству частицами сорбента сквозь щели 22 и под нижней кромкой перегородки 21 попадают во вторую полость сепаратора, имеющую больший объем. Скорость частиц сорбента окончательно гасится, и они под действием гравитационных сил присоединяются к общему потоку сорбента, оседающему в приемный бункер 25. Поток отходящих газов с воздухом через сетку 23 устремляется в систему очистки.
Ниже в таблице приведены примеры различных режимов работы установки при температуре в камере расширения 1100-1200°С.
Из примеров видно, что при производительности 46-50 кг/час и расходе воздуха 11-12 м3/час (это соответствует 0,22-0,06 м3/час на 1 кг готовой продукции) сорбент обладает наиболее высокими качествами, т.е. способностью сорбировать одним килограммом 49-52 кг нефти. При этом на качество сорбента наибольшее влияние оказывает расход рабочего газа и температура в камере расширения. При снижении расхода рабочего газа не весь объем сырья, поступающего в камеру расширения, будет переноситься к нагретым стенкам камеры, что отрицательно скажется на качестве выходящего сорбента (опыты 3, 4).
Увеличение температуры в камере расширения приводит к повышению качества выходящего сорбента при всех прочих равных параметрах (опыты 11, 12 по сравнению с опытами 7, 8). Однако температура в камере расширения не может превысить 1200-1300°С, это обусловлено допустимыми возможностями материала нагревателей.
При прочих равных параметрах (опыты 5, 6 по сравнению с опытами 11, 12) с ростом производительности качество сорбента незначительно снижается.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА | 2001 |
|
RU2176217C1 |
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА | 2012 |
|
RU2524933C1 |
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА | 2005 |
|
RU2294894C2 |
ДЕСОРБЦИОННАЯ УСТАНОВКА | 2009 |
|
RU2396215C1 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ | 2004 |
|
RU2271874C1 |
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА БИОГАЗА ИЗ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОТХОДОВ И БИОГАЗОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 2011 |
|
RU2463761C1 |
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДОГО УГЛЕРОДСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ С ПОЛУЧЕНИЕМ СОРБЕНТА | 1997 |
|
RU2119521C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАЗУТА ИЗ МАЛОСЕРНИСТЫХ, И/ИЛИ СЕРНИСТЫХ, И/ИЛИ ВЫСОКОСЕРНИСТЫХ НЕФТЕЙ | 1999 |
|
RU2154087C1 |
ПАРОГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА | 2012 |
|
RU2491477C1 |
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЛИНИЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОЧИЩЕННОГО МЯСА ИЗ МЕЛКИХ КРЕВЕТОК | 2013 |
|
RU2560065C2 |
Изобретение относится к производству сорбента на основе термически расширенного графита (ТРГ), используемого для извлечения водонерастворимых соединений из воды, грунта и с твердых поверхностей, а также для сбора концентрированных кислот. Установка для получения углеродного сорбента включает загрузочный бункер, дозатор, патрубок для подачи газа-носителя, патрубок для подачи исходного сырья (окисленного графита), камеру расширения, сепаратор с вертикальной перегородкой и приемный бункер. Установка также снабжена эжектором и совмещенным с ним тангенциальным завихрителем потока, а патрубок подачи исходного сырья выполнен с наружной оболочкой для пропускания охлаждающего агента, при этом эжектор установлен на входе в камеру расширения непосредственно под выходным отверстием патрубка подачи исходного сырья. Изобретение позволяет снизить энергозатраты без снижения производительности установки по сорбенту и качества сорбента на выходе. 2 н и 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
СПОСОБ И УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СОРБЕНТА НА ОСНОВЕ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА | 2001 |
|
RU2176217C1 |
УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ ГРАНУЛИРОВАННОГО МАТЕРИАЛА В БУНКЕР | 1995 |
|
RU2085375C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКИ РАСШИРЕННОГО ГРАФИТА | 1998 |
|
RU2134657C1 |
US 6444611 A, 03.09.2002. |
Авторы
Даты
2005-12-10—Публикация
2003-10-10—Подача