Магнитный аппарат для очистки жидкостей и газов от ферромагнитных примесей и магнитной обработки водных систем Советский патент 1990 года по МПК C02F1/48 B01D35/06 B03C1/18 C02F103/34 

Изобретение относится к аппаратам для очистки жидкостей, например аммиака, метанола, водяного конденсата,

перекиси водорода, моноэтаноламина, или газов, например природного газа, от ферромагнитных частиц, а также для магнитной обработки водных систем и может быть использовано в химической, 20 нефтехимической и других отраслях na-j родного хозяйства.

Цель изобретения - повышение производительности, интенсификация процесса очистки жидкостей и тазов от ферромагнитных частиц и магнитной обработки, а также повышение надежности работы аппарата.

На фиг. 1 изображен магнитный аппарат, общий вид; на фиг. 2 и 3 - варианты размещения блочного устройства магнитного аппарата.

Магнитный аппарат состоит из камер 1 и 2 очистки, сочлененных с .камерой 3 сбора уловленных частиц, разделенной вертикальной перегородкой 4 на полости 5 и 6 с входными патрубками 7 и 8. В верхней части камер очистки расположены патрубки 9 и 10 выхода

г

и, выступая из них, расположены чехлы 11 .и 12 из немагнитного материала. В нижней части чехла I1 находится магнитная система 13, а в верхней части чехла 12 - магнитная система 14 Магнитные системы по устройству аналогичны. Магнитная система состоит из полого немагнитного стержня 15, на котором крепятся блоки магнитных элементов 16, чередующиеся с шайбами I7 из ферромагнитного материала. Блоки состоят из кольцевых магнитов 18, соединенные между собой разноименными полюсами. Расположение блоков в магнитной системе таково, что они примыкают к шайбам одноименными полюсами. Верхняя часть полого стержня переходит в раструб 19 конической формы (тип воронки), а нижняя

5

0

5

0

35

40

45

50

55

часть снабжена клапаном 20. На крышке 21 камеры сбора уловленных частиц укреплена штанга 22 с блочным устройством 23, сопрягающим взаимодействие магнитных систем, соединенных между собой гибкой связью (трос, цепь) 24. В нижней части камеры сбора уловленных частиц расположен патрубок 25 для удаления уловленных частиц. Штуцеры 26-33 предназначены для слива жидкостей, обработки уловленных пирофорных ферромагнитных частиц перед удалением их из магнитного аппарата и для продувок аппарата. На чехлах выше камер очистки расположены холодильники 34 и 35 со штуцерами подачи 36 и отвода 37 хладоагента, а внутрь чехлов залита высококипящая жид-г- кость 38 на 0,4-0,6 высоты чехлов. Чехлы снабжены козырьками 39 из,немагнитного материала, выполненными в виде полых усеченных конусов.

В случае размещения магнитного аппарата вне помещения для предотвращения влияния осадков блочное устройство может быть расположено (фиг. 2 и 3) под крышкой 40 в верхней части выступающих над камерой очистки чехлов и укреплено на штанге, установленной на крышке камеры сбора уловленных частиц или заключено в кожух 41 и прикреплено к крышке, размещенной над ним.

Аппарат работает следующим образом.

В вертикально.установленный магнитный аппарат (на фиг. 1 патрубки 7-9 открыты; патрубок 10 и штуцер 25 закрыты, штуцеры 26-33 закрыты, охлаждающая система отключена) жидкий аммиак, содержащий примесь ферромагнитных частиц (более 2 мг/л), поступает по патрубку 7.(по открытому патрубку 8 аммиак не течет, так как патрубок 10 закрыт) в верхнюю часть полости 5 камеры 3 сбора уловленных частиц, проходит вверх по камере 1 очистки, где ферромагнитные частицы под действием магнитного поля, образованного магнитной системой 13 и стенками камеры 1, индуцируются и осаждаются на поверхности чехла 11. Очищенный жидкий аммиак (остаточное содержание ферромагнитных примесей менее 0,2 мг/ /л) через патрубок 9 выводится из маг нитного аппарата и направляется потребителю.

Регенерация поверхности чехла 11 от уловленных ферромагнитных частиц производится путем переключения камеры на регенерацию, а камеры 2 - на рабочий режим. При этом магнитные системы 13 и 4, сопряженные гибкой связью 24, синхронно посредством блочного устройства 23 перемещаются: первая - в верхнюю часть чехла 11, вторая - в нижнюю часть чехла 12. Одновременно с этим патрубок 10 открыва- ют, а патрубок 9 закрывают. При этом

магнитное поле в камере 1 очистки исчезает и поверхность чехла 11 теряет способность удерживать уловленные из аммиака ферромагнитные частицы, которые под действием своей тяжести ссыпаются в полость 5 камеры 3 сбора уловленных частиц. Одновременно с опусканием в нижнюю часть чехла 12 магнитной системы 14 в камере 2 очистки создается магнитное поле и происходит процесс очистки жидкого аммиака от ферромагнитных частиц, аналогичный процессу, происходящему в камере 1 очистки с той лишь разницей, что очищаемая среда поступает в аппарат через патрубок 8, проходит через полость 6 камеры 3 сбора, очищается от ферромагнитных частиц в камере 2 очистки и выходит к потребителю через патрубок 10. Затем процесс очистки повторяется, т.е. снова работает камера 1, а на регенерации - камера 2. Таким образом осуществляется непрерывный процесс очистки. Ссыпаемый в момент регенерации камер очистки ферромагнитный шлам не загрязняет вновь поступающую при этом на очистку жидкость, так как камера 3 сбора уловленных частиц разделена перегородкой 4 на полости 5 и 6, сообщающимися только с соответствующими камерами 1 и 2 очистки.

Емкость камеры 3 сбора уловленных частиц может быть рассчитана на вмес- тимогть ферромагнитного шлама, улав-

g

0

5

ливаемого за определенный период работы основного технологического обо-- рудования, в схему которого включена предлагаемая конструкция магнитного аппарата. Тогда же производится удаление из камеры 3 сбора уловленных из аммиака ферромагнитных частиц.

В связи с тем, что ферромагнитные частицы, извлеченные из аммиака, являются пирофорными, то перед удалением из аппарата их следует запас- сировать. Для этого после слива аммиака через штуцеры 26 и 27, пользуясь

5 штуцерами 28 и 29, через слой пирофорных частиц по особой методике пропускают газовую или парогазовую смесь, с добавкой окислительного компонента или другим известным способом.

Очистка перекиси водорода от примеси никелевого катализатора с использованием предлагаемого магнитного аппарата производится аналогично описанному.

Очистка водяного конденсата от ферромагнитных примесей с использованием предлагаемого магнитного аппарата отличается от описанной тем, что в большинстве случаев процесс очистки проводится при повышенных температурах очищаемой среды (иногда выше 100°С), а регенерация магнитного фильтра проводится без пассивирования уловленных частиц.

В данном случае для предотвращения или снижения отрицательного воздействия повышенной температуры на работоспособность магнитной системы ее охлаждают рециркулирующей высоко- . температурной жидкостью, например глицерином. Глицерин заливают в чехлы И и 12 на 0,4-0,6 их высоты с таким расчетом, чтобы при нижнем положении магнитной системы 13 или 14 в

С чехлах уровень глицерина был не ниже верхней части холодильников 34 или 35, через которые пропускается охлаждающий агент, например вода, при температуре не выше 25 С.

0 Охлаждение магнитной системы в чехле производится следующим образом (фиг. I). Глицерин 38 в чехле 11 заполняет щелевое пространство между внутренней стенкой чехла и магнитной

5 системы 13 с раструбом 19 (горячая ветвь), а также полый стержень 15, раструб 19 и объем части чехла на уровне верхней части теплообменника 34 (холодная ветвь). Таким обра0

5

0

зом, система, заполненная глицерином, имеет две замкнутые ветви с различной температурой. Плотность глицерина в нагретой ветви меньше плотности глицерина в холодной ветви. Вследствие этого возникает рециркуляция гли- церина с поступлением в щелевой зазор между чехлом 1 и магнитной системой 13 из полого стержня 15 через клапан 20 глицерина 38, охлажденного в холодильнике 34. Это позволяет поддерживать температуру системы 13 ниже температуры очищаемой или обрабатываемой среды на 40-70°С.

Очистка моноэтаноламинового раствора от примеси ферромагнитных частиц с использованием предлагаемого магнитного аппарата производится аналогично. При этом МЭА-раствор подверга- ется еще воздействию магнитного поля, благодаря этому повышается, например, эффективность очистки газа от диоксида углерода.

Кроме того, предлагаемый магнит- ный аппарат может быть применен в процессе очистки газа-восстановителя от ферромагнитных частиц в производстве железного аммиачного катализатора при его активации вне колонны синтеза, а также в процессе очистки конвертированного газа перед поступлением его в инжекторы в производстве аммиака.

Возможна также очистка этиленглико ля от ферромагнитных частиц в одном из вариантов схем агрегата синтеза аммиака АМ-660 в процессе выделения аммиака из конвертированного газа в производстве аммиака при пониженном давлении (90-120 кгс/смг).

Предлагаемый аппарат обладает следующими преимуществами.

Наличие сопряженных магнитных систем в камерах очистки, сочлененных с камерой сбора уловленных частиц с вер тикальной перегородкой, разделяющей камеру сбора на полости с входными патрубками, а также наличие блочного устройства позволяют осуществлять процесс очистки или обработки среды в непрерывном режиме (т.е. без отключения аппарата от технологической системы) путем поочередного включения одной из сопряженных магнитных систем и соответствующей камеры очистки в работу и синхронного отключения в этот момент другой магнитной системы и камеры очистки на регенерацию. При этом каждая из камер очистки сообщается со своей полостью камеры сбора уловленных частиц и в- процессе регенерации шлам из этой камеры не смеши- вается с очищаемой средой в другой полости. Проведение процесса очистки или обработки среды в непрерывном режиме позволяет повысить производительность магнитного аппарата.

Сопряженные магнитные системы, соединенные гибкой связью посредством блочного устройства, уравновешены и имеют возможность синхронного перемещения в чехлах в вертикальном взаимопротивоположном направлении с применением незначительных усилий, например поворотом блочного ролика, т.е без использования подъемного устройства и без увеличения установочных габаритных размером при работе предлагаемого магнитного аппарата.

При работе аппарата в непрерывном режиме входные патрубки обеих полостей камеры сбора уловленных частиц открыты, а патрубки выхода в камерах очистки открыты в процессе очистки и закрыты в процессе регенерации. Открытие и закрытие патрубков камер очистки можно осуществлять синхронно с перемещением магнитных систем в чехлах, т.е. автоматизировать, например, подъем магнитной системы в чехле одной из камер очистки и соответственно синхронное опускание магнитной системы в чехле другой камеры очистки совместить с синхронным закрытием выходного патрубка в первой и открытием выходного патрубка во второй камере очистки. Это позволяет улучшить условия работы и эксплуатации магнитного аппарата.

Применение в магнитных системах полых стержней с колическими раструбами в верхней части и клапанами в нижней части, а также размещение холодильников на выступающих из камер очистки чехлах и заливка на 0,4-0,6 их длины высококипящей жидкостью позволяют интенсифицировать процессы очистки жидкостей и газов от ферромагнитных частиц и магнитной обработки водных систем и расширить температурный диапазон работы аппарата ЗА счет охлаждения магнитных систем-жидкостью, охлаждаемой, в свою очередь, в процессе ее рециркуляции за счет изменения плотности охлаждающей жид11

24

Фиг. 2

«

Н

Фиг.З

Изобретение относится к конструкциям магнитных аппаратов, может быть использовано в химической, нефтехимической и др. отраслях промышленности, позволяет повысить производительность, интенсифицировать процесс очистки среды от ферромагнитных частиц и магнитную обработку. Магнитный аппарат содержит камеры 1, 2 очистки, камеру 3 сбора уловленных частиц, разделенную вертикальной перегородкой 4, выступающие над камерами 1 и 2 чехлы 11 и 12, магнитные системы 13 и 14, состоящие из полого стержня 15, на котором укреплены блоки магнитных элементов 16, чередующиеся ферромагнитными шайбами 17. На крышке камеры 3 сбора уловленных частиц укреплена штанга 22 блочного устройства 23. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.