Тепломассообменная колонна Советский патент 1985 года по МПК B01D53/18 

1 1

Изобретение относится к массообенным аппаратам, в частности к таельчатым колонным аппаратам, исользуемым в химической, нефтехимиеской, пищевой и других отраслях промышленности и может быть применено для очистки отходящих газов суперфосфатных производств.

Известно устройство для очистки rasa, обеспечивающее улавливание газообразных.примесей и пылевидных частиц размерами менее 5 ммк ij. Однако это устройство настолько громоздко и включает такое множество мелких каналов, приемников и отверстий, что для работы в условиях наличия взвесей и,, тем более, склонных к залипанию, оно не пригодно. Промыишенное использование данного устройства трудно осуществить.

Известен компактньш и простой аппарат - ловушка для смога (тумана с дымом), в котором с помощью чередующихся по его высоте центральных и периферийных отражателей изменяется направление движущихся вверх газов от центра к периферии и наоборот, противотоком жидкому сорбенту (вода). Вода захватывает твердые частицы и смывает их в отстойник, из которого после отстоя взвесей она вновь используется для орошения аппарата С2 J.

Однако не может обеспечить интенсивное ведение абсорбционных процессов, так как, по существу, это малоэффективной польй скруббер с оро сителем. В нем отсутствуют условия для разделения по жидкой фазе, а, следовательно, и организованноТо эффективного орошения. Вести скорост ную абсорбцию в таком аппарате невозможно.;

Известен аппарат для интенсивного смешивания газа и жидкости, снабжен ный специальной ; зоной смешивания, заполненной мелкими KOHtaKTHbu H частицами Сз1.

Однако для ведения абсорбционньгх процессов на: системах, осложненных наличием взвесей, склонных к гепеобр зованню и шламоотложению, он не пригоден, так как контактная зона в таких условиях быстро выходит из строя (все залипает).

Наиболее близкой к изобретению является тепломассообменная колонна, включающая вертикальный корпус с

63894 .1

расположенными одна над другой тарелками, сверху которых расположены барботажные колпаки. Над каждьвм колпаком установлена форсунка. Орошающая жидкость в известной колонне накапливается на тарелке, которая через патрубок сообщена с насосом, подающим жидкость на форсунку. Форсунки такой колонны работают от

насоса, без которого обеспечить распыл невозможно. Таким образом, количество тарелок с форсунками определяет необходимое число насосов. Например, для 3-тарельчатой колонны необ5 ходимо по крайней мере 3 насоса, что соответственно требует Значительных дополнительных энергетических и материальных .затрат С J.

Наличие колпаковjнад каждой тарелкой делает конструкцию громоздкой,

металлоемкой, увеличивает гидравлическое сопротивление и способствует образованию застойных зон над ними. Такие же зоны могут образовываться непосредственно на горизонтальных тарелках, на которых трудно создать интенсивный барботаж (особенно по периферии). Образование застойных зон может привести к быстрому забиванию патрубков.отвода жидкости с тарелки на системах, осложненных наличием механических взвесей, склонных к залипанию и к шламоотложению (например, при газоочистке отходящих

35 газов суперфосфатных производств), и, в конечном счете, выходу аппарата из строя.

Известна тепломассообменная колонна, включающая вертикальный корпус,

40 разделенньй наклонными перегородками на зоны, патрубки для ввода и вывода газа и жидкости, форсунки .

Однако этот аппарат обладает боль j шим гидравлическим сопротивлением (Лр), а следовательно и большой энергоемкостью, очень малое проходное и сечение для газа, кроме того, наличие Каплеуловителей затрудняет использование таких аппаратов для комплексной обработки больших масс газа (десятки и более тысяч ), что имеет место в очистных системах суперфосфатных производств, где важнейшим фактором при решении вопроса о выборе аппарата - является минимальное гидравлическое сопротивление. Аппараты с трубами Вентури предназначены для введения технологической очистки газов, вести в них тонкую очистку (санитарную) нецелесообразно, так ка это потребовало бы неоправдано больш количество секций, поскольку при малых движущихся силах такие аппараты работают плохо (малое время контакта плохое обновление поверхности контак та взаимодействующих фаз). Конструкция аппарата достаточно сложна осевой монтаж труб Вентури на наклон ных перегородках - процесс достаточн сложный и трудоемкий. изобретения - уменьшение гид равлического сопротивления, з рощение конструкции и обеспечение более полного улавливания газовых вредностей. Цель достигается тем, что в тепломассообменной колонне, включаннцей fвертикальный корпус,: разделенный нфклонньми перегородками на зоны, патрубки для ввода и вывода газа и жидкости, форсунки, наклонные перегородки выполнены из двух пластин.- отражателя и сборника, при это площадь зазора между ними равна 130-40% живого сечения колонны, проек щия пластины сборника на горизонталь ную плоскость равна 60-70% того же сечбния, а сборник перекрыт на 8-10% пластиной отражателя, Образованные перегородками зоны снабжены: верхняя - подвижной насадкой, а нижняя - форсунками, устаноаленными на входе в наклонный патрубок подачи газа в колонну под отражателем перпендикулярно пластинам и по оси зоны. На чертеже представлена конструкция тепломассообменной колонны. Колонна состоит из вертикального корпуса 1 с расположенными одна над другой тарелками 2, ocнaщeнны p подвижным слоем насадки . 3. Под нижней тарелкой смонтированы отражатель 4 и сборник 5/Сливной патрубок 6 сооб щен через Насос 7 с форсунками 8. Наклонный патрубок 9 предназначен для ввода газа в колонну, а трубопро :вод 10 для подачи свежего сорбента на ороситель 11. Колонна работает следующим образом. Обрабатьгоаемый газ с концентраци ей Со поступает в колонну по наклонному патрубку 9. С помощью форсунок газ интенсивно обрабатывается сорбентом концентрации Ч , который по 94 дается насосом 7 из сборника.5. В псевдоожижённбм слое насадки 3 осуществляется эффективный контакт предварительно обработанного газа со свежим сорбенконцентрацией.. , поступаютом концентрации щим по трубопроводу 10. По мере необходимости часть жидкости выводится через нижний патрубок в виде готового продукта, а остальная - распыляется форсунками 8. Наклонные пластины отражателя и сборника создают условия для поддержания необходимого уровня жидкости в сборнике, благодаря чему обеспечивается нормальная работа наcoca и исключается образование за.стойных зон. Одновременно становится возможным ос5пцествлять разделение по жидкой фазе. На участке прохождения газа между пластинами имеет мес- то скоростная абсорбция. Рекомендуемый выбор расстояния между пластинами, при котором обес-. печибается площадь зазора между ними, равная 30-40% живого сечения колонны, наиболее приемлемый, так как увеличение этого расстояния в сторону указанного значения приводит к неэффективному использованию рабочего пространстваj а уменьшение - увеличивает гидравлическое сопротивление. наклона пластин к корпусу колонны 60-45 признан целесообразным, так как при угле Наклона больше 60 уровень жидкости в сборнике становится настолько незначительным, что уже не может обеспечить нормальную работу насоса и исключить осаждение взвесей, а при угле меньше 30° крутизна пластин Настолько велика, что большая часть рабочего пространства используется -неэффективно. Размер пластины сборника определен величиной ее проекции на гдризонтальную плоскость, равную 60-70% площади поперечного сечения колонны. При увеличении площади проекдаи неоправданно растет гидравлическое сопротивление, а при уменьшении (меньше 60%) - не обеспечивается накопление достаточного количества жидкости в сборнике. Рекомендовано сборник перекрыть на 8-10% пластиной отражателя, так как при увеличении перекрытия воз- / можно образование гидрозатвора, а гфи уменьшении йровап жидкости в зоне над пластинами, минуя их. форсунки установленные на вход в наклоннШ патрубок ввода газа в колонну, обеспечивают интенсивную обработку газа, создавая факел распыпа навстречу газу поступающему в колонну. При этом распыляемая жидкость легко стекает по наклонному патрубку в нижнюю часть колонны. Форсунки, установленные под отр жателем перпендикулярно пластинам создают здесь зону скоростной абсорбции, так как скорость газа в этой области .повьппенная. , , / , Форсунки, установленные в попе,речном сечении колонны, обеспечивают эффективное использование рабочего пространства второй зоны 46 Реализация изобретения в промышленности позволит ползчить следующий технико-экономический эффект: интенсифицируются тепло- и масообмен.за счет турбулизаций потоков и дробления капель в псевдоожиженном . слое, а также за счёт скоростной абсорбции при прохождении газа через пластины; снижаются энергетические и материальные затраты за счет умень шения количества насосов и упразднения колпаков, исключается образование застойных зон во всем рабочем объеме колонны, чем созданы условия для работы на системах, осложненных наличием взвесей, склонных к гелеобразованию и шламоотложению, созданы условия упрощающие реализацию техноло гических процессов в аппарате за счет упразднения колпаков, исключения во зможных засорений и облегчения управ ления технологическими процессами.

3L.,

iO11

о о о о

оо :

гт.

Оо

О О

3 о а 2

1

1.ТЕПЛСМАССООВМЕННАЯ КОЛОННА, включакяцая вертикальный корпус, разделенный наклонными перегородками на зоны, патрубки для ввода и вывода газа и жидкости, форсунки, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения гидравлического сопротивления, упрощения конструкции и обеспечения более полноГ(Э улавливания газовых вредностей, наклонные перегородки выполнены из двух пластин - отражателя и сборника, при этом площадь зазора между ними равна 30-40% живого сечения колонны, проекция пластины сборника на горизонтальную плоскость равна 60-70% того же сечения, а сборник перекрыт на8-10%,пластиной отражателя. 2. Колонна по п. 1, о.т л ичающаяся тем, что образован(Л ные перегородками зоны снабжены: верхняя - подвижной насадкой, а нижняя - форсунками, установленными на входе в наклонный патрубок подачи газа в колонну под отражателем перпендикулярно пластинам и по оси зоны. Од со 00 CD й|