Абсорбер с плавающей насадкой Советский патент 1988 года по МПК B01D53/18 B01D53/20 

11

Изобретение относится к массооб- менным аппаратам с плавающей насадкой, предназначенным для очистки (абсорбции) газов от вредных примесей, конкретно для очистки воздуха от капролактама в производствах синтетических волокон.

Абсорберы должны обеспечивать высокую степень очистки газа - до 98- 99%, концентрацию улавливаемого продукта в абсорбенте не менее 10%, что необходимо для регенерации абсорбента с целью возвращения в производственный технологический цикл улавливаемого в абсорбере продукта.

Известным приемом для достижения нужной величины концентрации вредных примесей в абсорбенте является последовательный многократный контакт с определенным числом ступеней изменения концентрации газа и жидкости.

Известен абсорбер с плавающей насадкой, содержащий вертикальный корпус с патрубком для входа газа, горизонтально установленные ситчатые тарелки с насадкой и размещеннБ1е между каждой парой тарелок ороситель, сепаратор брызг и устройство для , сбора-жидкостио Такое конструктивное выполнение обеспечивает четкое разделение работы каждой ступени изменения концентрации, т. е, разделение работы каждой отдельной тарелки. Это позволяет получить на нижней тарелке высокую концентрацию улавливаемого продукта в абсорбере, а на верхней тарелке - глубокую очистку газа от вредных веществ. В результате в абсорбере одновременно достигается высокая степень очистки газа (98-99%) и сравнительно высокая концентрация улавливаемого продукта в абсорбенте ( -10%).

Однако в известном абсорбере низка эффективность работы нижней тарелки, что.обусловлено неравномерным распределением газа и жидкости на нижней тарелке и неоднородностью ожижения насадки на ней. Неравномерность потока газа под нижней тарелкой приводит к тому, что легкая подвижная насадка и орошающая жидкость оттесняются на половину тарелки, расположенную со стороны патрубка для входа газа, а газ проходит преимущественно через другую половину тарелки.

12

Эффективность использования для массообмена рабочего объема аппарата под нижней тарелкой в зоне размещения патрубка для входа газа низка, что также объясняется резко неравномерным распределением газа, подаваемого в абсорбер, в указанном объеме. Неравномерное движение потоков

газа приводит к тому, что газ поднимается преимущественно по одной половине сечения аппарата, а жидкость стекает вниз по другой его половине, т.е. в этом объеме нет равномерного

распределения газа и жидкости и их контакта между собой.

Необходимость очистки тарелок и входного патрубка при обработке газов с примесями твердых частиц (пыли), требует остановки аппарата. При подаче в абсорбер газов с примесями твердых частиц, например капролактама, они отлагаются в патрубке для входа газа и на тарелках, особенно

на нижней. Непрерывная работа абсорбера и большие объемы пропускаемых газов вызывают значительные отложения, что и приводит к остановкам аппарата для его очистки. Кроме того,

отложения твердых частиц уменьшают живое сечение нижней тарелки и патрубка для входа газа, что увеличивает гидродинамическое сопротивление аппарата, а тем самым энергозатраты

5

0

5

0

5

при эксплуатации.

Известен также абсорбер с плавающей насадкой, содержащий вертикальный корпус .с патрубками для ввода и вывода фаз, внутр ; которого расположены ситчатые тарелки и устройства для сбора жидкости,выполненные в виде перегородки с патрубками для прохода газа, снабженной обечайкой с дном и образующей с корпусом откры- тую камеру. Размещение устройства для сбора жидкости под нижней тйрелкой устраняет некоторые недостатки. Так как перегородка с патрубками для прохода газа перекрывает сечение аппарата под нижней тарелкой, то газ вынужден проходить в патрубки устройства для сбора жидкости.Поскольку указанных патрубков много и они равномерно распределены по сечению, то газ поднимается на нижнюю тарелку в виде равномерного потока.

Таким образом, в абсорбере такой конструкции обеспечивается равномерность распределения газа по сечению

н однородность ожижения насадки на нижней тарелке, что повьш1ает эффективность работы. Однако объем аппарата в зоне размещения патрубка для входа газа (объем под нижним устройством для сбора жидкости) оказывается неиспользованным для контакта газа с жидкостью. Указанный объем составляет немалую долю общего рабочего объема аппарата.Так,для абсорбера этот объем составляет 20% от рабочего объема аппарата. Использование этого объема для интенсивного массообмена позволит снизить высоту аппарата на 20%, т.е. уменьшить ме- таллоемкость абсорбера, а тем самым повысить его технико-экономические показатели.

Аппарат необходимо останавливать для его очистки при подаче газов с примесями твердых пьшевидных включений. Например, абсорбер предназначен для очистки вентвыбросов от капро- лактама и диметилтерефталата, которы находятся в воздухе в виде пьшевидных твердьк частиц. Эти пылевидные включения склонны к прилипанию к металлическим поверхностям и накоплени на них. Особенно отрицательно на работу абсорбера влияют отложения в патрубке для входа газа и на нижнем устройстве для сбора жидкости в его сепараторах брызг и патрубках для прохода газа. Отложения в этих устройствах приводят к периодической остановке абсорбера для очистки. Это в свою очередь, приводит к потере улавливаемого продукта и загрязнению окружающей среды. Вместе с абсорбером останавливается и производство (технологическая линия), что связано с большими экономическими потерями.

Кроме того, отложения в патрубке для входа газа, в сепараторах брызг и в патрубках устройства для сбора жидкости уменьшают живое сечение этих устройств, что (учитывая большую скорость газа) резко повьш1а- ет гидродинамическое сопротивление абсорбера, а следовательно, энергозатраты аппарата при его эксплуатации. Устранение этого недостатка по - вышает эффективность известного абсорбера.

I.

Цель изобретения - повьшение интенсификации процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Это достнгяет ся тем, что в абсорбере с плавающей насадкой, содержащей вертикальны корпус с патрубками для ввода и вывода фаз, внутри которого расположены ситчатые тарелки и устройства для сбора жидкости, выполненные в виде перегородки с патруб- ками для прохода газа, снабженной обечайкой с дном и образующей с корпусом открытую камеру, патрубок ввода газа выполнен перфорированным по всему периметру и снабжен коллектором, выполненным в виде кольцевой полутрубы, охватывающей его в месте перфорации, при этом коллектор соединен трубопроводом с открытой камерой ,

Новые конструктивные элементы абсорбера обеспечивают надежный переток жидкости из открытой камеры нижнего сборника жидкости в патрубок для входа газа. Жидкость через отверстия перфорации патрубка для газа вытекает в его полость, где подхваченная турбулентным потоком газа, движущимся в патрубке с большой (10- 15 м/с) скоростью, интенсивно взаимодействует с ним.

После контакта с газом жидкость стекает в куб абсорбера. Для предотвращения уноса жидкости на вьшерас- положенную тарелку предусмотрены сепараторы брызг, встроенные в устройство для сбора жидкости.

Таким образом, в абсорбере по ходу движения жидкости вниз создана новая ступень увеличения концентрации улавливаемого продукта в абсорбенте, т.е. новая ступень контакта. Более полное, рациональное использование рабочего объема абсорбера позволяет при сохранении общего числа действительных ступеней контакта снизить высоту корпуса на 20%, а следовательно, и металлоемкость. Например, при сравнении предлагаемого абсорбера с конкретным абсорбером по чертежу 1.59.35.00.000 высотой 10 м высота его может быть снижена на 2м, а масса аппарата уменьшится на 1,8 т. Следовательно, улучшаются технико-экономические показатели абсорбера.

В конструкции абсорбера стенки патрубка для входа жидкости, корпус, нижнее устройство для сбора жидкости и особенно его сепараторы обильно смачиваются жидкостью. Поэтому частицы пыли, например капролактама, растворяются в воде и непрерывно вместе с ней отводятся из аппарата. Следовательно, отложения пылевидных частиц, например, в патрубке для входа газа в сепараторах брызг отсутствуют. Исключены остановки абсорбера для очистки, непрерывная работа абсорбера увеличивается, тем самым повышена его эффективность. Кроме того, из-за устранения отложений в указанных элементах аппарата его гидродинамическое сопротивление в процессе эксплуатации остается постоянньЕМ, т.е. энергозатраты при эксплуатации несколько ниже.

На фиг.1 изображен предлагаемый абсорбер, продольный разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 в увеличенном масштабе; на фиг. 3 - узел II на-фиг. 2; на фиг. А - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Абсорбер с плавающей насадкой содержит вертикальный корпус 1 с патрубком 2 для входа газа, .ситчатые тарелки 3 и устройства для сбора жидкости, выполненные в виде перегр- родки 4 с патрубками 5 для прохода газа, снабженной обечайкой 6 с дном 7. Детали 4-7 устройства для сбора жидкости образуют с корпусом 1 открытую камеру 8. В патрубок 5 встроены сепараторы 9 брызг. На тарелках 3 размещен слой насадки 10, например, из полиэтиленовых шаров. Детали 4-7 образуют закрытзто камеру 1 1 для подачи рециркулирующей жидкости.

Открытая камера 8 нижнего устройства для сбора жидкости соединена с коллектором- 12, выполненным в виде кольцевой полутрубы, прикрепленной к наружной поверхности патрубка 2, стенки которого в этом месте имеют отверстия 13 (перфорацию). Жидкость з открытой камеры 8 поступает в коллектор 12 через трубу 14, колено 15 и штуцер 16. Нижний конец штуцера 16, закрепленного в коллекторе 12, размещен в стакане 17. При заполнении стакана 17 жидкостью образуется гидрозатвор для штуцера 16, предот- вращающий проскок газа из штуцера 2 в корпус аппарата через детали 14, 15 и 16. Этим обеспечен надежный переток жидкости из камеры 8 в патрубок 2. Орошающая жидкость подается

д15

20

25

193716

в аппарат через патрубок 18, а отво- дится из аппарата, через патрубок 19.

Рециркулирующая жидкость подается , в аппарат через патрубок 20 в закрытую полость 11 устройства для сбора жидкости.и выходит из него на тарелку 3 через оросители 21.

Часть орошаемой жидкости, отводимой из аппарата через патрубок 19, возвращается по трубе 22 в закрытую камеру 11 нижнего устройства для сбора жидкости, откуда через распределители жидкости 33 попадает на нижнюю тарелку 3. Рециркулирующая жидкость отводится из аппарата через патрубок 24. В верхней части аппарата установлен сепаратор 25. Очи- щенньш газ удаляется из абсорбера через патрубок 26. Абсорбер размещен на опоре 27.

Абсорбер с плавающей насадкой работает следующим образом.

Газ для очистки подается в патрубок 2 и, последовательно проходя вверх через патрубки 5, тарелки 3 с насадкой 10, сепаратор 25, выходит из абсорбера через патрубок 26.

Орошающая жидкость подается в аппарат через патрубок 18, откуда попадает на верхнюю тарелку 3. После контакта с газом на этой тарелке жидкост.ь стекает в открытую камеру 8 верхнего устройства для сбора жид- ости,. а из нее - через патрубок 19 удаляется из аппарата. Часть этой жидкости возвращается в аппарат для рециркуляции по трубе 22 в закрытую камеру 11 нижнего устройства для сбора жидкости. Из камеры 11 через распределители, жидкости 23 эта жидкость выходит в патрубки 5, где подхваченная потоком газа уносится на вьш1ерасположенную тарелку 3, а с нее стекает в камеру 8 нижнего устройства для сбора жидкости и далее в патрубок 2 и куб абсорбера.

Рециркулирующая жидкость подается в абсорбер через патрубок 20 в закрытую камеру 11 верхнего устройства для сбора жидкости, откуда через ороситель 21 направляется вниз на тарелку. 3.

После контакта с газом на этой тарелке с псевдоожиХенным слоем насадки жидкость стекает вниз в открытую камеру 8 нижнего устройства для сбора жидкости. Из камеры 8 жидкость через трубу 14, колено 15,

30

35

40

45

50

55

штуцер 16 и стакан 17 попадает в коллектор 12 и через отверстия 13 (перфорацию) вытекает в патрубок 2, где подхваченная турбулентным потоко газа уносится в объем аппарата под нижним устройством для сбора жидкости. Большая емкость газа и разнона- правленность векторов скорости газа и этом объеме обеспечивают интенсивное обновление поверхности межфазного контакта и, как следствие, интенсивный массообмен. Основная

193718

часть жидкости стекает в нижнюю часть абсорбера, меньшая часть жидкости уносится газом, а также возс вращается вниз сепаратором 25.Рецир- кулирующая жидкость выходит из аппарата через патрубок 24. В аппаратуре достигнута высокая степень использования рабочего объема аппарата,

10 что позволяет снизить его высоту и

металлоемкость, одновременно исключаются остановки аппарата для очистки при обработке газов с пылевидными примесями.

Фиг.З

А-Л

Фи.5

Составитель Н. Рыбинская Редактор 0. Стенина Техред И.Попович Корректор М. Демчик

Заказ 1199Тираж 642Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4