Устройство для очистки газов Советский патент 1983 года по МПК B01D53/04 

4

ОС СО

Изобретение относится к устройстг.ам, .предназначеннЕлм для очистки инертных газов (п,НС) от примесей, например, азота и кислорода, путем поглощения последних твердыми поглотителями и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях промышленности, где находят применение инертные газы.

Известно устройство для очистки инертных газов, содержащее цилиндрический корпус с крышкой, гильзы с перфорированным дном, па трубки для подачи исходного, отвода очищенного газа и трубу для отвода очищенного газа. При этом гильза и труба для отвода очищенного, газа расположены краксиально корпусу и друг другу ij

Недостатками устройства являются возможносуь загрязнения очищенного инертного газа исходным за счет их смешения в месте соединения трубы для отвр да очищенного газа с патрубком для отвода очищенного газа, находящемся на пути исходного газа, подаваемого в слой, так как это соединение не .герметично, уменьшение полезного объема поглотителя в гильзе, занятого трубой для отвода очищенного газа и неудобство эксплуатационного обслуживания при больших гебаритах гильзы

Известно устройство .для рчистки

газов, включающее корпус, цилиндрическую емкость с поглотителем И; патрубками ввода -и вывода газов, tco.ническую распределительную, камеру,, соединенную с патрубком/ввода газа и., нагревате пь, размещенный, между корпусом и- емкостью 2

Недостатком устройства Является неравномерность распределения темпе ратуры в слое поглотителя в осеврм. .направлении за счет охлаждения лобовых слоев поглотителя Потоком аенагртого очищаемого газа ив радиальном направлении (пониженная температура центральной части загрузки) при боль щих диаметрах емкости (реактора) и низкой теплопроводности з.агрузки поглотителя, что имеет место при использовании в качестве поглотителя кускового губчатого титана (зерйистая загрузка). Кроме того, устррйств характеризуется недостаточной степенью утилизации загрузки и глубиной очистки недостаточна из-за пойиженнрй температуры центральной части слоя поглотителя и зйачительными энергозатратами, связанными с повышением мощности на нагревателях для выравнивания температуры загрузки.

Целью изобретения является повышение степени утилизации поглотителя и снижение энергозатрат путем повыше кия равномерности распределения температуры по слою поглотителя.

Эта цельдостигается тем, что в устройстве для очистки газов, включающем корпус, цилиндрическую ёмкость с поглотителем, ,коническую распределительную камеру, соединенную с патрубком ввода газа и нагреватель, емкрсть снабжена перегородками - горизонтальной и цилиндрической, установленной коаксиально в емкости на расстоянии от. горизонтальной перегородки, а распределительная камера снабжена усеченным конусом, большее основание которого соединено р цилиндрической перегородкой, -в меньшее с патрубком вывода газа.

На чертеже представлено устройство, общий вид.

Вертикальный корпус 1 ограничен крышкой 2 устройства и днищем 3, на котором установлена цилиндрическая емкость 4 с перфорированным дном. К перфорированному дну емкости 4 прикреплена коническая распределительная камера 5, соединенная с патрубком 6 ввода газа. Патрубок 7 вывода газа выполнен в нижней части устррйства и размещен внутри патруб ка б вврда газа коаксиально последнему. На вйутренней поверхности корпуса 1, крышки 2 и днища 3 размещена теплоизоляция 8. На теплоизоляции 8 установ.лены нагреватели 9, рхватывающйе цилиндрическую емкость 4 и распределительную камеру 5. Разогрев нагревателей 9 и слоя поглотителя контролируют термрпарами 10-12.

Корпус 1 размещен на стойках 13. Днище 3 установлено с возможностью ; вертикального перемещения с помощью подъемника 14. Пунктиром показано нижнее положение днища 3 и расположенной на нем емкости 4. Внутри распределительной камеры 5 установлен усеченный конус 15 с прикрепленными к нем5Г ребрами 16, Конус 15соединён с патрубком 7 вывода газа. Внутри ; емкости 4 коаксиально установлен цилиндрическая перегородка 17 на расстоянии от горизрнтальнрй перегородки 18.

Устройство работает следующим образрм.;

При размещении днища 3 в нижнем оложении заполняют емкость 4 поглотителем, например, губчатым титаном, устанавливают поглотитель термопары 11 и 12, затем поднимают днище, закрепляют его, фиксируют положение термопар 11-12 по их длине, герметизируют устройство очистки, соединив атрубок б ввода газа и патрубок 7 ывода газа с ма истральными трубо роводами, вакуумируют устройство, заполняют его инертным газом, подают апряжение на нагреватели 9, контроируют их нагрев и разогрев слоя поготителя с помошью термопар 10-12. По остижении заданной температуры полотителя {800 с в центре загрузки )и 1150 С на нагревателях), открывают вентили на входном и выходном магистральных трубопроводах и подают газ на очистку.

Очищенный газ через патрубок б ввода газе поступает в кольцевой зазор между патрубком 6 ввода очиодае- мого газа и патрубком 7 вывода очищенного газа, где через стенку, пат-. ; рубка 7 происходит теплообмен между нагретым и холодным очищаемым газом-,. в результате чего последний нагрева-; Ю ется, а очищенный газохлаждается.г Подогретый очищаемый газ поступает . .й -распределительную камеру 5. В этой полости очищаекий газ, обтекая нагрё- поверхности и в том числе значи- 5 .тельную нагретую поверхность ребер. 16, дополнительно нагревается и через перфорированное дно емкости.. 4 поступает в периферийный кольцевой слой загрузки поглотителя, где .ц щается от кислорода и азота и еще. нагревается. Пройдя этот слой снизу, вверх газ встречается с перегородкой 18, изменяет свое направление на противоположное и, поступает во внут- ренний слой загрузки . На гретый в . дериферийном слое газ за счет кон-; вективной теплопередачи дополнительно нагревает внутрё ний слой загрузки, / что приводит к выравниванию темпера-туры в объеме загрузки, приближая 30 значение этой температуры к темпера--, туре периферийного слоя загрузки. . Это позволяет снизить мощность на нагревателях. . .

Таким образом, внутренний слой 35 поглотителя нагревается за счет , двух видов- переноса тепла: теплорро- . водности от разогретого до , периферийного слоя через слой .поглотителя и сплошную стенку ци- 0 |линдрической перегородки и конвективного переноса тепла нагретым в ; |периферийном слое газом.

Конструкция устройства позволяет использовать конус 15 с соединенным с ним и коаксийльно установленном в патрубке ввода газа патрубком выврда очищенного газа в качестве рекуператора тепла газа, нагретого в слое поглотителя.

Кроме того, усеченный конус 15 50 придает дополнительную жесткость перфорированному дну. Наличие под крышкой емкости уплотнительной прокладки исключает утечку газа из реактора. Возможная незначительная утечка газа из емкости с поглотителем через отверстия для ввода термопар в перегородке 18 цроисходит во внутреннюю полость устройства очистки и1газ ос тается в этой полости или возвращается .в емкость с поглотителем, т.е. предлагаемая конструкция устройства исключает попадание к потребителю неочищенного газа.

Теплоизоляция крышки уменьшает теплопотери в вертикальном направлении, что позволяет применять в конструкции устройства очистки сйодовые нагреватели.

Разработано устройство для очистки, инертных газов с диаметром емкости для -загрузки поглотителя равном 600 мм м высотой 800 мм. Диаметр . цилиндрической перегородки и основания камеры - 5-300 мм. Камера 5 и перегородка 17 приверены к перфорированному дну, .а патрубок вывода очищенного газа - к камере 5. Количество ребер - 8 .шт. Теплоизоляция крышки емкости выполнена плазменным напылением покрытия из двуокиси циркония, обладающего низкой теплопроводностью (.Я 0,8 ккал/м ч К при 1000°С). Конструкция устройства позволяет достичь выравнивания температуры губчатого .титана в емкости в осевом и радиальном направлении с градиентом не более 70°С в диапазоне-1050-980°С при объемной скорости очищаемого газа 450 м..

Использование предлагаемогоустройства для очистки инертных газов по сравнению с Известным позволяет снизить градиент темперарутных полей поглотителя в реакторе с 250-300°С до 60-70 С, повысить степень утилизации поглотителя с 80-85% до 95-96%, повысить глубину очиртки инертного газа от кислорода и азота на 0,0004-0,0006 об. за счет повышения температуры центральной части поглотителя, снизить энергозатраты на проведение процесса очистки И . инертных газов от кислорода и азота на 10-12%.... :

g

73

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ, включающее корпус, цилиндрическую емкость с поЛ1оти1гёлем и патрубки ввода и вывода газов, коническую распределительную камеру, соединенную с патрубком ввода газа и нагреватель, размещенный между корпусом и емкостью, о тл и ч а юще еся тем, что, с целью повьниения степени утилизации поглотителя и снижения энергозатрат путем повышения равномерности распределения температуры по слбю поглотителя, емкость снабже-. на перегородками - горизонатльной и цилиндрической, установленной коаксиально в емкости на расстоянии от горизонтальной перегородки, а распределительная камера снабжена усеченным конусом, большее основание ,которого соединено с цилиндрической перего- i родной, а меньшее - с патрубком вывода газа.