Вихревой аппарат для обработки газов Советский патент 1983 года по МПК B01D53/18 B01D3/30 

Изобретение относится.к массообменной технике и может быть использовано в химической промышленности и смежных с ней отраслях для обработки загрязненных газов.

Известен вихревой аппарат для обработки газов, содержащий корпус с тангенциальным вводом обрабатываемого газа, вращающееся оросительное устройство, снабженное трубами с отверстиями, неподвижную вихревую камеру, патрубки вывода очищенного газа и жидкости Cl.

При вращении труб вокруг камеры истекающая из отверстий жидкость орошает завихряющие элементы камеры, чем обеспечивается, во-первых, прямоточная подача жидкости в зону массообмена и, во-вторых, предотвращается забивка тангенциальных завихрителей осадком и загрязнениями.

Однако в известном аппарате при определенном соотношении нагрузок н.аступает режим уноса капель жидкости, которые отделить в сепараторе не представляется возможным. В известном аппарате стенки корпуса остаются неорошаемыми, что в случае обработки газов, склонных к коагуляции , например, фторсодержащих,

приводит к образованию слоя осадка по стенке аппарата. Кроме того, в таком аппарате отсутствует ввод чистого поглотителя в зону масообмена, что снижает разделякяцую способность аппарата.

Известен также вихревой аппарат для обработки газов, включающий корпус с перегородкой, на которой

10 установлена вихревая камера, вращающийся ороситель , снабженный трубами с отверстиями, полый вал с отверстиями в нижней части, сепарационную камеру с роторным брызгоотдели15телем, дополнительные трубы-с . отверстиями , направленными к стенке корпуса 21.

При вращении труб истекающая из отверстий жидкость омывает стенку

20 корпуса аппарата, омывает завихряющие элементы, обеспечивая питание жидкостью камеры. Газовым потоком, проходящим через завихрители, жидкость увлекается в .камеру, где осу25ществляется процесс массообмвна.

Попадая в сёпарационную камеру нисходящие завихренные потоки газа и жидкости приводят во вращение роторный брызгоотделитель, что при30водит к разделению фаз. В случае орошения завихрителей циркулируквдей ЖИДКОСТЬЮ подпитка камеры чистым поглотителем осуществляется через отверстия в полом валу. Однако в таком аппарате нельзя обеспечить тонкую обработку высококонцентрированного газа, поскольку известный аппарат является одноступенчатым. При обработке газа с высокий содержанием извлекаемого компонента наступает режим кинети ческого равновесия, ограничивающий дальнейшее извлечение компонента из газовой смеси, При этом необходим йёревод газового потока в следующий аппарат, где орошение осуществляетс жидкостьюi менее обогащенной или чистой. Последовательная установка нескольких таких аппаратов приводит к возрастанию эксплуатационных затрат, так как необходима установка выносных сборников проконтактировав шей жидкости, что неэкономично, невыгодно. Подпитка камеры чистым по. глотителем позволяет несколько умен шить содержание компонента в газе, однако обеспечить тонкую очистку высококонцентрированного газа в одной ступени затруднено. Обильная подача в одну камеру чистого поглотителя приводит к возрастанию удель ного расхода поглотителя. Кроме тог при этом ухудшаются гидродинамическ характеристики газожидкостного слоя в вихревой камере, в результате чег эффективность работы аппарата снижается, Цель изобретения - интенсификация процесса обработки газа за счет улучшения гидродинамических характеристик газожидкостного слоя. Указанная цель достигается тем, что известный вихревой аппарат для обработки газов, включающий корпус с перегородкой, на которой установлена вихревая камера с крышкой, полый вал, вращакядийся ороситель, бры гоотделитель, тангенциальный патрубок для ввода газа, патрубки вывода газа и жидкости, согласно изобретен выполнен многокамерным и снабжен газозатворными сборниками жидкости, установленными под каждой камерой, и пбреливньвли трубками, проходящими через полость последующей камеры и соойиненными с оросителями. Целесообразноу с целью повышения эффективности работы аппарата за , бйлее..полного использования отсепа&ированной жидкости, обеспечения внешней подпитки вихревой камеры циркулирующей жидкостью и/или чистым поглотителем, каждую камеру сйа6ЖсГ%1Ь цилиндром, установленным в центральном отверстии крышки, к нижнему тбрцу которого прикреплен горизонтальный диск. Целесообразно, брызгоотделитель выполнять в виде усеченного конуса. Выполнение аппарата многокамерным, с расположенными под каждой камерой газозатворными сборниками жидкости, снабженными переливными трубами, проходящими через полость последующей камеры и связанными с ороси- . телями, позволяет обеспечить противоточное движение контактирующих фаз по высоте аппарата газ - вверх, жидкость - вниз по контактным ступеням ) и сохранить циклическую прс 14ывку завихряющИх элементов камер со стороны входа газа, препятствующего вы гпадению осадка на завихрякяцих элементах. Кроме того, аппарат может работать в режиме циркуляции жидкости путем ее подачи в любую из вихревых камер. Установка в центраильном отверстии крышки каждой камеры с зазором цилиндра, к наружной поверхности которого по нижнему торцу прикреплен горизонтальный диск, позволяет вести процесс с полым использованием отсепарированной в секциях жидкости и с возможностью подпитки камер циркулирующей жидкостью и/или чистым поглотителем. Это в целом позволяет интенг сифицировать процесс обработки. На чертеже изображен вихревой аппарат для обработки газа, разрез. Аппарат состоит из корпуса 1, в котором на перегородках 2 установлены вихревые камеры 3. Под камерами 3 расположены закрепленные на валу 4 газозатворные сборники жидкости 5, снабженные переливными трубами 6, проходящими через полость последующей камеры и связанными с оросителями 7. На, оросителях 7 выполнены отверстия 8 для направления потока жидкости на завихряющие элементы камер 3 и отверстия 9 для направления потока жидкости на стенку корпуса 1. Отверстия 8 выполнены в виде щелей. В центральном отверстии 10 верхней крышки 11 камеры 3 установлены с зазором 12 цилиндры 13, к наружной поверхности которых по нижнему торцу ;прикреплены горизонтальные диски 14. j В верхней части аппарата установ1лен брызгоотделитель 15, выполненный в виде усеченного конуса. Тангенциальный ввод 16 служит для подачи загрязненного газа в аппарат, патрубок 17 - для вывода очищенного газа из аппарата. Патрубки 18 и 19 соответственно служат для подачи в аппарат чистого поглотителя и для вывода из аппарата обогащенной жидкости, а патрубок 20 - для подачи час ти обогащенной жидкости в вихревые камеры на циркуляцию. Аппарат работает следующим обра, зом. С помощью привода валу4 с за- крепленными на нем газозатворными сборниками сообщается вращательное движение. Поступающая по патрубку 18 .жидкость сливается сначала в газозатворные сборники 5, затем по переливным трубам б стекает вниз и по оросителям 7 направляется к отверстиям 8 и 9. Из отверстий 8 (.щелей ) жидкость направляется на завихряющие элементы камер 3, установленных на перегородках 2, а жидкость, истекающая из отверстий 9, омывает внутреннюю поверхность корпуса 1, че предотвращается выпадение осадка на поверхности завихрителей и корпуса аппарата, Поступающий по тангенциальному вводу 16 загрязненный газ поступает в пространство между внутренней поверхностью корпуса 1 и наружной поверхностью вихревой камеры 3 и через завихряющие зазоры проходит внутрь камеры 3. При этом газовым потоком увлекается жидкость, поступающая из отверстий 6 оросителей 7. В вихревы ;к 1мерах 3 образуется слой вращающей газожидкостной смеси, где происходи основной процесс массообмена. Непре рывно поступсшщими в камеру 3 потоками жидкости и газа згиленяется сое тав смеси, вращающейся в камере. По кидая верхнюю камеру, газ проходит через кольцевой зазор, образованный брызгоотделителем 15 и верхней крыш кой камеры 3. При этом капли жидкости отбрасываются на поверхность корпуса 1, а очищенный газ выводитс |ПО патрубку 17 в атмосферу или направляется на дальнейшую переработк Жидкость, ртсепарированная в секции от газовой фазы, а также стекающая стенке корпуса 1 после промывки через отверстия 9, направляется через з азоры 12 между крышкой камеры 3 и цилиндром 13 с диском 14 S завихрен ный газожидкостный слой камеры. Жидкость., прокрнтактировавшая с газом, спадая с нижней массообменнр камеры, попадает в гидрозатвор и за тем по патрубку 19 выводится из аппарата, обеспечивая требуемую обработку газа (абсорбция, пцлеотделение и др ). В тех случаях, когда наряду с очисткой загрязненного газ регламентируется также получение жидкости определенной концентрации по извлекаемому из газа компоненту (например, кислоты), жидкость, уходящая по патрубку 19, может быть направлена в любую из камер на частичную или полную циркуляцию. При этом жидкость(Подаваемая в рецикл по перегородке 2 вместе с газом, отсепарированной в секции жидкостью направляется по зазорам 12 в газожидкостный слой в камере 3. По уело ВИЯМ технологического процесса по патрубкам 20 может подаваться циркулирующая жидкость нли чистый поглотитель , возможна также подача их смеси в требуемой концентрации. Использованием переточных труб, которыми снабжены сборники жидкости, расположенные под камерами, обеспечивается ведение массообменного процесса в вихревом аппарате в режиме многостадийной промывочной обработки газа, что позволяет осуществить эффективную очистку газов многих технологических производств. Установка в отверстии верхней каилеры с зазором цилиндра, к наружной поверхности которого к нижнему торцу прикреплен горизонтальный диск, обеспе- чивает ведение процесса с полным использованием отсепарированной в секциях жидкости и возможностью подпитки камер циркулирующей жидкостью и/или чистым поглотителем. Предлагаемые решения существенно повышают эффективность работы вихревого аппарата .. Данный вихревой аппарат для обработки газов позволяет обеспечить более полное извлечение из газовых смесей ценных компонентов и их дальней ШУЮ утилизацию, а также эффектигзную очистку отходящих газов многих гехнологических производств от выбросов в окружающую среду. Использование такого аппарата наиболее целесообразно на стадиях обработки сильно загрязненных газовых смесей, Формула изобретения 1.Вихревой аппарат для обработки газов, включающий корпус с перегородкой, на которой установлена ви:fJ ревая камера с крышкой, полый вал, вращающийся ороситель, брызгоотделитель, тангенциальный патрубок для ввода газа, патрубки вывода газа и жидкости, отличающийс я тем, что, с целью интенсификации процесса обработки газа за счет улучшения гидродинамических характеристик газожидкостного слоя аппарат вьшолнен многокамерным и : снабжен газозатворнь- ш сборниками Iжидкости, уста.ювленными под каждой камерой, и переливными трубками, проходящими через полость последующий камеры и соединенными с оросителями.. 2.Аппарат поп. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы аппарата за счет более полного использования отсепарированной жидкости, 1обеспечения внешней подпитки вихревой камеры циркулирующей жидкостью и/или чисть1м поглотителем, каждая камера снабжена установленным в центральном отверстии крышки цилиндром, к нижнему торцу которого прикреп- пр лен горизонтальный диск. 3. Аппарат по п. 1,отличают и и с я тем,что брызгоотделитель выполнен в виде усеченного - конуса. № .М Источники информации, инятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 662127, кл. В 01 D 47/16, 1975. 2.Авторское свидетельство СССР 759112, кл. В plD 53/18, 1978.