Абсорбер с плавающей насадкой Советский патент 1984 года по МПК B01D53/18 

со Изобретение относится к конструкции массообменных ко.чонных апнаратов, предназначг-tiiihix для улавливания вредных примесей, содсржан1ихся в газоЕзых смесях, а именно для улавливания метанола и канролактама из вентвыбросов в производствах си нтет и ч сек и х волоко н. Известен абсорбер с плавающей насадкой, содержание вертикальный кориус с патрубками для входа и выхода газа и жидкости, горизонтально установленные тарелки с плавающей ншровой насадкой и размещен1п 1е между каждой парой тарелок ороситель, сепаратор брызг и устройство д,ля сбора жидкости. Конструктивное исноднение этого абсорбери нозволяет нолучить в одном аппарате довольно высокую степень очистки газа и сравните,льно большую концентрацию раствора улавливаемого продукта в абсорбенте, что является значительным преимуществом известного абсорбера перед известными плас тическими конструкциями абсорберов, в которых ороц|аюн1ая жидкость самотеком перетекает вниз с тарелки на тарелку, при этом часть жидкости, из-за большой скорости, в таких абсорберах неизбежно уносится с нижерасположенной тарелки на вышерасположенную. В этом абсорбере контактные ступени (тарелки) четко отделены одна от другой, т.е. в не.м ороп аюшая жидкость вышерасположенпой тарелки не может самопроизво.льно перетекать на нижерасположенпую тарелку, а газ, в свою очередь, не уносит орошаюшую жидкость с нижней тарелки, имеющей более высокую концентрацию улавливаемого вещества, на вышерасположенную тарелку, где концентрация улавливаемого вещества в орошающей жидкости ниже. Это достигнуто за счет установки между каждыми двумя соседними тарелками устройства для сбора жидкости, сепаратора брызг и оросителя 1. это устройство имеет большую мета.ллоемкость. Этот недостаток обуслов.leii тем, что между тарелками последователь но друг над другом установлены устройство для сбора жидкости, сенаратор и ороситель (раснределитель жидкости), увеличивающие высоту корпуса аппарата, а тем самым его металлоемкость. Кроме того, жидкость не может самопроизвольно перетекать с тарелки на тарелку, поэтому жидкость из устройства для сбо ра жидкости, установленного между каждой из двух тарелок, отводится из аппарата в промежуточную емкость, откуда насосо.м снова подается в аппарат (в распределитель жидкости) для орошения нижерасположенной тарелки. Следовательно, при такой конструкции необходимы дополнительные промежуточные емкости и насосы для орошения тарелок. В результате увеличивается металлоемкость установки, а дополните..:-.; -.кюрудование увеличивает стоимость и экс ,ivaтационные расходы абсорбера. Иедостал-ком также является ;Р;, s ге.льпая потеря рабочего объема .,i, что обусловлепо последователь 1ы.м ра: ;с1 : 1и-1см друг над другом устройства для сбор;: лидкости, сепаратора брызг и распрсдь ;-тс-ля жидкости. Объем аппарата, где pa3.UJiUHbi эти вспомогательные устройства, не является рабочим, так как в нем нет контакта газа и жидкости. Известен гакже абсорбер с плаваюшей насадкой, содержащей вертикальный корпус с ситчатыми тарелками и установленное между устройство для сбора жидкости, вьшолпенное в виде перегородки с патрубками для прохода газа со встроенными в них сепараторами брызг и снабженной обечайкой с апом. При этом в перегородке имеются отверстия для выхода орошающей жидкости., В этом устройстве, за счет совмещения в один сборочный узел устройства для сбора жидкости, оросителя и сепаратора брызг, значите.льно у.меньшена высота аппарата, а, тем самьгм, и его металлоемкость 2. Одпако в известном абсорбере орошаю1пая жидкость не может перетекать на нижерасположеннчю таре.лку, так как на пути движения жидкости вниз размепдено устройствС для сб())а жидкости. Поэтому при установке более двух тарелок требуются догюлните,льные е.кости для сбора жидкости и насосы для подачи этой жидкости снова в аппарат для орошения. .А. это увеличивает .металлоемкость абсорбера, его начальную стоимость. Дополнительное оборудование для своего разме1це1шя требует дополнительных производственньгх площадей и средств для обслуживания. Для работы насосов необходимы также допо,; нительные энергетические затраты. Если устранить эти недостатки, то эффективность абсорбера значителыю повысится. Кроме того, в известном абсорбере часть его .ма, расположепная между устройство.м для сбора жидкости и вьцнерасгюложенной тарелкой, оказалась неиснользованной для контакта газа с жидкостью. С увеличением числа тарелок в ainiapaTe процент объе.ма, неиснользованного для контакта фаз, растет. Цель изобретения -- повышение эффекливности абсорбера. Эта цель достигается тем, что в абсорбере с нлаваюн,ей насадкой, содержащем корпус с ситч.атыми тарелками и установленное между ними устройство для сбора жидкости, в.ьпюлненное в виде перегородки с патрубками для прохода газа, снабженной обечайкой с дно.м, образующими закрытую камеру, а перегородка с корпусом образует открытую камеру, открытая камера вышерао по,;поженного устройства для сбора жидкости снабжена трубчатыми устройствами, соединенными с закрытой камерой нижерасположенного устройства для сбора жидкости, а каждый патрубок для прохода газа снабжен установленным внутри него распределителем жидкости, поступающей из соответствующей закрытой камеры. При этом целесообразно, чтобы распределители жидкости были выполнены в виде уст ройства для получения жидкой пленки. В предлагаемом абсорбере за счет трубчатых деталей (полутруб и полых цилиндров) обеспечен надежный переток орошающей жидкости с тарелок в открытые камеры устройств для сбора жидкости, а из них - в закрытые камеры нижерасположенных устройств для сбора жидкости, откуда жидкость через распределители жидкости выходит в патрубки для прохода газа и далее на каждую вып1ерасположенную тарелку. Таким образом, в абсорбере осуществлен внутренний переток жидкости, Закрытые и открытые камеры устройств для сбора жидкости заменяют внешние про.межуточные емкости известных устройств, а вывод в патрубки для прохода газа жидкости из закрытой камеры и ее унос потоком газа па вышерасположенную тарелку для ее орошения исключает необходимость применения насосов. Следовательно, в предлагаемой констпуьспии из рабочей схемы абсорбера, состоящего из трех тарелок с подвижной насадкой исключены, по крайней мере, одна дополнительная промежуточная емкость и один насос для подачи орошающей жидкости. В результате снижаются металлоемкость (не менее 2,75 т на один абсорбер) и стоимость абсорбера, уменьшаются занимаемые производственные мощности, отпадает необходимость в обслуживании указанных исключенных из абсорбера вспомогательных устройств, уменьшается потребление энергии, снижаются эксплуатационные расходы аппарата. В предлагаемой конструкции внутри каждого патрубка для прохода газа предусмотрена установка распределителя жидкости в виде устройства для получения пространственной жидкостной пленки. Восходящий поток газа, проходящий через патрубки, контактирует с пленкой, а большая скорость газа в патрубке обеспечивает унос жидкости на расположенную выше тарелку, где эта жидкость орошает тарелку и насадку на ней. Такое конструктивное выполнение и принцип движения жидкости в абсорбере имеет следующие преимущества. 1. Увеличена поверхность контакта за счет поверхности пространственных пленок жидкости и за счет создания новых зон контакта, в данном случае, во всех патрубках и в пространстве над каждым сборником жидкости. Неиспользованный ранее в известном устройстве объем аппарата является зоной интенсивного массооб.мена. 2.Улучшена равномерность распределения жидкости и газа друг в друге. Это достигнуто за счет того, что общий поток газа разбит патрубками на множество более мелких потоков, в каждый из которых подается в виде пленки opoцJaющaя жидкость, т.е. смешение жидкости с газом более полное и равномерное. 3.Интенсифицирован массообмен. Это достигается в результате осуществления контакта в пространственной пленке и непрерывного обновления поверхности контакта в каждом патрубке. На участке от выхода жидкости в патрубках сборников до выщерасположенной тарелки осуществлено прямоточное движение газа и жидкости. Известно, что при таком контакте съем продукции с единицы объема во много раз больше, чем при прямоточном контакте. Таким образом, металлоемкость, стоимость, занимаемые производственные площади и эксплуатационные расходы в предлагаемом абсорбере ниже, чем в известном. Увеличена также поверхность контакта, равномерность распределения газа и жидкости и интенсифицирован .массообмен в абсорбере. Повышается эффективность предлагаемого абсорбера. На фиг. 1 изображен предлагаемый абсорбер, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-.А. на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - узел I на фиг. 1; на фиг. 5 - разрез В-В на фиг. 1. Абсорбер с плавающей насадкой содержит вертикальный корпус 1 с ситчатымн тарелками 2 и установленные между ними устройства для сбора жидкости, выполненные в виде перегородки 3 с патрубками 4 для прохода газа. Перегородка 3 снабжена обечайкой 5 с дном 6. В патрубках 4 встроены сепараторы 7 брызг. Перегородка 3 с обечайкой 5, дном 6 и патрубками 4 образуют закрытую камеру а, перегородки 3 с корпусом 1 - открытую камеру б. Для осуществления перетока жидкости из открытой камеры б выщерасположенного сборника жидкости в закрытую камеру а нижерасположенного сборника жидкости предусмотрены отверстие 8 в корпусе 1, полутруба 9, размещенная вдоль корпуса и герметично прикрепленная к нему, и полый цилиндр 10, закрепленный одним концом в корпусе, другим в обечайке 5. в каждом патрубке 4 для прохода газа установлены распределители жидкости, выполненные в виде устройства для получения пленки жидкости, содержащего корпус 11 с отбойной пластиной 12, установленной над

ним. Корпус 11 соединен с закрыто; камерой б трубой 13. Жидкость и:5 закрытой камеры Г) иыходнт R патрубок и Нрез ко.льневую Hie.ib между корпусом 1 1 и отбойной пластпн(;й 12 в ниде купола пространственной жидкостной пленки 14.

Пленка 14 в самом тонком месте (в пернфернйио ее части) разры15ается вос.ходящпм потоком 1аза и уносится на ньнпераспо;1оженну|() тарелку в виде мелких каме.ль 15, г.те после коптакта в трехфазной системе етекает вниз преимущественно по стенке корпуса 1 в виде п.генки 16.

В полость днища абсорбера жидкость стекает по трубе 17. На каждой таре.тке имеется слой насадки 18, например, из полиэтиленовых шаров диаметром 20-40 мм. В верхней части абсорбера установлен сепаратор 19 брызг. Аппарат установлен на оноре 20. Газ для очистки подается в абсорбер через натрубок 21, а очищенный газ цыходит нз аппарата через патрубок 22. Орощающая жидкость подается в абсорбер через натрубок 23, а вы.ходит из него через натрубок 24.

.Лбсорбер с плаваюп1.ей насадкой раГхлает с:1едук)ни1м образом.

Воздух с нримесями, например канрс;лактами, подается в )ер чере:; нат1)убок 21 п нроходит в патрубки 4 нижнего ycTpoiicTiia для сбора жидкоети и Biiinie на нервун) тарелку 2, ожижая на Heii насадку 18. ;1алее газ ноеледователь 1) нроходит через нее патрубки 4 устройств для сбора жидкости н все тарелки 2. Очинхенн1 1Й газ выходит через натрубок 22.

()ро1пак)1ная жидкость подается в аб сорбер через патрубок 23 в закрытую камеру а верхнего устройства для сбора Ж1-.чк()сти,и далее жидкость выходит через 13 11 ко.льневые нхе;1и между корпусом 11 и отбойной 1,1астииой 12 в виде куно.ла n.ieiiKH 14 в полость натрубков 4, где она, подхваченная восходяп1им потоком газа, в виде кане.ть 15 направляется на верхнюю тарелку 2, орсмная ее н плавающую насадку 18 па ней. Поеле контакта (в трехфазной систе.ме) на верхней тарелке но нериферийной части Tape.iKH н но CTCiiKe корпуса 1 в виде тонкого слоя (нленки) 16 жидкость стекагт iiiiir-s li открьггук) камеру о верхнего С1ройства для ебо;5а жидкости. Из камеры б верхнего )йства для сбора жидкости жидкость перетекает вниз через отверстие 8, полутрубу 9 и полый цилиндр 10 в закрытую камеру а Н1жерас 10ложенного среднего устройства для сбо)а жидкости. Из этой камеры жидкость вытекает в патрубки 4 и вновь иодхвачивается нотоком газа, оказываяс) на вьннерасноложенной таре.мке 2, откуда (уже известным нутем) етекает г, камеру б нижерасноложенного среднего уст юйетва для сбора жидкоети, накапливаяеь на перегородке 3. Да,1ее благодаря отверстию 8, нолутрубе 9 и цнлиндру 10, жидкость оказьн ается в закрытой камере а нижнего устройства для сбора жидкости, а:,а;тгично oiH-icaiiHOMy ноток газа трансиортирует ее на верхнюю тарелку 2. С нижней жидкость перетекает в камеру б нижнеге устройства для сбора жидкости и но трубе 17 - в днище абсорбера. Жидкость выводитея из абсорбера через натрубеж 24.

В предлагаемой конструкнии. кроме ко1 TiiKTa |-аза с жидкостью на тарелках, осуществляется контакт в патрубках 4 и в обьеме ап 1арата меж/; натрчбками и; гаре.1кам1-; 2. Равномерное pacHi)CMCvieHne канельной жидкости в новых зонах 1Н и;чивает общук. новерхноеть контакта в абсорбер/е. Турбулентное нонулное движение ЖИ.1КС1СТ11 в потоке газа обеспечивает непрерывное обновление новерхности контакта, а, тем са.мы.м, 41нтенсивный тегпообмен.

Таки.м образом, в предла1аемом абсорбере с плавающей насадкой организовано с,1ожное прямоточно-противоточное движение жидкоетн. Увеличена поверхность меж(Ьа:Н ого контакта и интенеифинирован массообмен. В этой конструкции с полным разде.лением работы каждой отде,льной тарелки не требуется применение донолнительных промежуточных емкостей и насосов для нодачи opoHiatomeii /кидкости на каждмо таре.лку. Это снижает мета;1лоемкость и стоимость абсорбера, уменьшает занимаемые н)опзводственные п;1они1Дн н экс1и1уатациоппые расходы.

18

8

а

10oo,,,

J

76I

79

о о

роа ° °

- е

а о -О О о с а аоО f. о о а о

ОО а

fo о о Q/CI о Уй

...

7 75

Фиг. 7

Ф(г.2 22

Фuг.J д

в-в

Фаг.5