УСТАНОВКА "РЕАКТОР-ДИСПЕРГАТОР" Российский патент 2006 года по МПК B01D47/18 B01D53/18 B01J10/00 

Изобретение относится к конструкциям как промышленного, так и бытового назначения газоочистного оборудования, и может быть использовано:

- как газоочистная установка, для очистки промышленных газовых выбросов различных предприятий от токсичных газов, туманов, пыли, на 99-100% - /для улавливания сырья/;

- для улавливания сырья и готовой продукции с химических, лакокрасочных заводов, с нефтеперерабатывающих заводов;

- для улавливания легкоплавких металлов из газовых выбросов металлургических заводов, с нейтрализацией токсичных газов;

- для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания, обкаточных стендов, цехов, на 99-100% /от СО/ угарный газ, - закись углерода/, от NO_x /окислы азота/ и твердых ингредиентов/;

- для очистки газовых, пылевых выбросов с энергетического оборудования, ТЭС /теплоэлектростанции/, котельных установок, использующих в качестве топлива уголь, мазут, торф, дрова, с отделением редкоземельных элементов из газовых выбросов и нейтрализацией токсичных газов на 99-100%;

- для очистки природных газов от сернистых и азотных соединений на дешевых абсорбентах, - экономичней Клаус-процесса;

- использовать в пылесосах, при этом очистка от пыли достигает 100%, очистка от токсичных газов, неприятных запахов /в квартире, например/, - на 99,999%;

- использовать в кондиционерах, - очистка от пыли на 100%, от запахов, испарений, - на 99,999%, - охлаждение без хладоагентов;

- для рекуперации тепла из газов, воздуха или воды /жидкости/.

Используемые в промышленности газоочистные установки - струйные газопромыватели, разбрызгивают абсорбент в газовом потоке, при соотношении абсорбента и газов 1:1500-3000. Отсюда, если абсорбент разбить на капли /струйность абсорбента имеет место при эксплуатации/, то каждой капле "предназначен" объем газов, превышающий объем самой капли в 1500-3000 раз, при наличии процесса отдувки / обратный процесс, - десорбция. Отсюда, степень очистки на каплях в струйных газопромывателях и схожих с ними по процессам полых скрубберах составляет 1-5% по улавливанию газов и 15-20% по улавливанию пыли.

Следующим аналогом из газоочистных установок является пенный аппарат и его разновидности, где через слой абсорбента 20-50 мм барботирует очищаемый газ, со скоростью 6-13 м/сек, отсюда, время контакта газов с абсорбентом 0,002-0,005 сек, что не позволяет токсичным газам перейти из пузырьков и "факелов" в абсорбент. В таких условиях степень очистки газовых выбросов в пенных аппаратах, также 1-5% по газам и 10-20% - по пыли.

Аналогом предлагаемой установки является установка "Реактор-диспергатор" по патенту №1342523, где представлен малооборотный вариант установки, в котором диспергирующие и калибрующие решетки размещены в межвитковых пространствах под острым углом, с перекрытием части межвиткового пространства пластинами, что препятствует работе при высоких обортах реактора, например, для очистки выхлопных газов транспорта, где реактор-диспергатор работает от трансмиссии двигателя, при следующих конструктивных решениях:

На фиг.1 представлен реактор-диспергатор высокооборотный вариант с всеми модулями: где 1 - корпус /реакционная зона/, 2 - конус /зона диспергации/, 3 - цилиндр /зона всасывания/, 4 - опоры вала, 5 - привод, 6 - бак-приемник, 7 - несущий патрубок, 8- штуцер, 9 - распределительные решетки, 10 и 11 - лотки, 12 - модуль каплеотделитель, со шламоотделителем 13, если он требуется по технологии , штуцер 14 отвода отработанного абсорбента, например, на регенерацию или на рекуперацию тепла 15 - вал.

На фиг.2 представлен шнек с валом - 15, витками шнека - 16 и диспергирующей - 17 и калибрующей - 18 решетками.

На фиг.3 представлена компенсационная прокладка 22, для больших диаметров корпуса 1, которая крепится на витке шнека 16, шиной 23.

Целью предлагаемого изобретения является: - повышение экономичности и эффективности, как при очистке больших, так и малых объемов газовых, выросов, воздушных потоков от токсичных газов, пыли, - выделения сырья и готовой продукции. Рекуперация тепла.

Работа установки реактор-диспергатор, высокооборотный вариант, осуществляется следующим образом:

- При вращении привода 5, вращается вал 15, размещенный в корпусе 1 и на опорах 4, горизонтально. Вал 15 вращает насадку, витки шнека 16 с диспергирующими решетками 17 и калибрующими решетками 18. Одно временно в бак-приемник 6, поступает очищаемый газ через патрубок 7, и абсорбент, через штуцер 8, причем абсорбент дробится на струи и кал ли на распределительной решетке 9, и тем самым орошает очищаемый газ, воздух. Затем абсорбент собирается в лотки 10 и 11, и стекает во всасывающую зону 3 реактора, где вращающиеся межвитковые каналы, при совмещении с лотками 10 и 11, заполняются абсорбентом, причем абсорбент перекрывает все сечение канала, а за счет вращения, отводится от бака-приемника 6 и как поршень засасывает за собой порцию газа. На следующем по ходу вращения лотке /10 или 11/ происходит то же самое.

Таким способом в канале шнека движутся последовательно, друг за другом, порции абсорбента и порции газов.

Затем на диспергирующих решетках 17, при совместном прохождении газов и абсорбента через решетки, происходит дробление порции газов на пузырьки с определенным эквивалентным диаметром /1-10 мм/ в массе абсорбента /диспергация газов/. Причем вокруг пузырька не пленка пены, в которой мало активного вещества и энергия молекул воды направлена на формирование поверхностного натяжения, а постоянно меняющаяся масса абсорбента /"кипящая масса"/, отводящая уловленные молекулы газов, твердые ингредиенты от газов, за счет растворения, смачивания, например.

Одновременно с диспергацией на решетках происходит эжекция газа в абсорбент /перевод очищаемого газа в молекулярное состояние, например, от 15 до 40% объема струи абсорбента, причем с повышением давления, увеличивается процент эжекции/. Давление же формируется в реакционной зоне 1 на пузырьки газов, за счет разницы в сечении всасывающей зоны 3 и сечении реакционной зоны 1, и за счет числа оборотов, - до 1-2,5 ат /атмосфер/, поэтому процент эжектируемого газа в абсорбент достигает 40% объема струи абсорбента.

Далее, по каналу, сформированные пузырьки газов поступают на калибрующие решетки 18, где поддерживается средний эквивалентный диаметр пузырьков, при одновременном эжектировании газов в абсорбент. Таким способом формируется расчетная площадь контакта фаз /газов с абсорбентом/, что обеспечивает степень очистки - 99,...9% от токсичных, например, газов и 100% - от пыли, туманов. Эжекция повышает степень гарантии улавливания /абсорбционный запас/ и позволяет сократить реакционную зону 1, реактора-диспергатора.

При наличии эжекции и давления, уловленные молекулы, например, токсичных газов - H₂S /сероводород/, SO₂ /сернистый ангидрид/, CS₂ /сероуглерод/, NO_x /окислы азота/, HF /фтористый водород/ и других веществ, связываются активными веществами абсорбента /смачиваются, растворяются с переводом в нелетучее, - нетоксичное состояние /соединения/, например в соли. СО /угарный газ, закись углерода/, при давлении растворяется в абсорбенте и восстанавливается в виде СО₂ /углекислого газа/.

Из реакционной зоны 1 "кипящая масса" выбрасывается в каплеотделитель 12, где снова абсорбент и очищенные газы разделяются. Очищенные газы, воздух, по патрубку 19 отводятся в свечу /трубу/ или к потребителю, а абсорбент, по трубе - 20 снова поступает в бак-приемник 6. При этом часть отработанного абсорбента, через штуцер 14, отводится, например, на регенерацию или рекуперацию тепла, и столько же свежего абсорбента поступает в бак-приемник 6, по штуцеру 8.

При наличии пыли в очищаемых газах, добавляется модуль - шламоотделитель 13, в котором накапливается шламм, а по штуцеру 21, последний отводится на шламовые поля или на регенерацию.

При больших диаметрах корпуса 1, например 1-4 м, по переферии витков шнека размещается компенсационная прокладка 22, которая крепится на витке шнека 16 шиной 23.

Большие диаметры корпуса 1 необходимы для очистки, как больших объемов отходящих газов от различных технологических линий, так и вентиляционного воздуха, содержащего токсичные газы или сырье и готовую продукцию. Для их очистки требуются установки большей производительности, например, на 100000 м³/ч.

Малые объемы очищаемых газов, воздуха, в установках реактор-диспергатор, высокооборотный вариант, составляют, например, 1-50-20000 м³/ч. Целесообразно использовать предлагаемые установки для рекуперации тепла, например, от горячих технологических выбросов газов или воздуха, - нагревать жидкость, или от горячей воды, абсорбейта, нагревать воздух.

Изобретение относится к конструкциям газоочистного оборудования как промышленного, так и бытового назначения, и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Установка содержит корпус, образующий реакционную зону, конусную часть, образующую зону диспергации, размещенный в корпусе вал с приводом и шнеком, снабженным сплошными пластинами, диспергирующими решетками и калибрующими решетками, патрубок ввода очищаемого газа, штуцер ввода абсорбента, каплеотделитель и шламоотделитель. Установка снабжена цилиндром, образующим зону всасывания, совмещенную с баком-приемником, имеющим распределительную решетку для орошения абсорбентом очищаемого газа. Бак-приемник снабжен лотками для поступления абсорбента в каналы шнека. Установка обеспечивает высокую степень очистки газов от токсичных примесей, от пыли и туманов, высокую степень улавливания сырья и готовой продукции. 3 ил.

Установка реактор-диспергатор для контактирования газов с жидкостью, содержащая корпус реакционной зоны, конусную часть зоны диспергации, вал с приводом и шнеком, снабженным сплошными пластинами, установленными под углом, диспергирующими решетками, образующими пузырьки газов в виде «кипящей массы», где вокруг пузырьков газов не пленка пены, а постоянно меняющаяся масса абсорбента, калибрующими решетками, поддерживающими средний эквивалентный диаметр пузырьков газов и обеспечивающими расчетную площадь контакта фаз, каплеотделитель и шламоотделитель, отличающаяся тем, что содержит цилиндр зоны всасывания, при этом корпус реакционной зоны, конусная часть зоны диспергации и цилиндр зоны всасывания размещены горизонтально, цилиндр зоны всасывания совмещен с баком-приемником, имеющим распределительную решетку для орошения абсорбентом очищаемого газа, бак-приемник снабжен лотками для поступления абсорбента в каналы шнека с возможностью перекрытия всего сечения канала с последовательным за счет вращения вала перемещением абсорбента по каналу шнека и возможностью засасывания за собой, как поршень, порции очищаемых газов, диспергирующие решетки выполнены с возможностью диспергирования газов на пузырьки с эквивалентным диаметром 1-10 мм и возможностью создания на диспергирующих и калибрующих решетках эжекции газа в абсорбент с эжекцией от 15 до 40% объема струй абсорбента, корпус реакционной зоны выполнен обеспечивающим создание давления на пузырьки газов 1-2,5 ат.