Аппарат для извлечения аммиака из сточных вод Советский патент 1991 года по МПК B01D53/18 C02F1/00 

Изобретение относится к очистке сточных вод с последующей утилизацией выделенного из них продукта и может быть использовано для удаления растворенного аммиака при очистке сточных вод в химической и нефтехимической промышленности, в коммунальном хозяйстве и для получения удобрения - сульфата аммония.

Цель изобретения - повышение степени очистки воды и увеличение концентрации конечного продукта.

На чертеже показан аппарат для извлечения из сточных вод аммиака.

Аппарат состоит из герметичного корпуса 1 абсорбера, внутри которого коаксиаль- но размещена перегородка 2, снабженная кольцевыми перегородками 3 в верхней части и кольцевыми отверстиями 4 в нижней части с козырьками 5 для каждого отверстия. Внутренняя камера, образованная перегородкой 2, имеет в верхнем объеме вентилятор б, а под ним - трубы 7 холодильника, опирающиеся на дренажную решетку 8, ниже которой расположены патрубок 9 подвода исходной воды, а в нижнем объеме - насадка 10 десорбера, опирающаяся на дренажную решетку 11. Корпус 1 снабжен патрубком 12 подвода раствора сульфата аммония, патрубком 13 вывода раствора сульфата аммония и патрубком 14 отвода очищенной воды.

Снаружи корпуса 1 расположен привод 15 вентилятора 6, внутри, в периферийной камере, образованной перегородкой 2, размещена насадка 16 абсорбера, опирающаяся на дренажную решетку 17.

Аппарат работает следующим образом.

По патрубку 9 на насадку 10 десорбера подают воду, содержащую в растворенном состоянии аммиак. Стекая вниз, вода обра1

sw

fc

зует на поверхности насадки 10 пленку, обладающую большой площадью контакта с газом, проходящим через насадку 10 снизу вверх. В результате аммиак десорбирует в газ до равновесного содержания, соответст- вующего удельному расходу газа, Очищенную воду отводят патрубком 14, а газ через дренажную решетку 8 подают в трубы 7 холодильника. Поднимаясь вверх, газ охлаждается до точки росы, выделяемая влага конденсируется на внутренней поверхности труб 7 и возвращается в насадку 10. Охлажденный газ вентилятором 6 подают в кольцевые отверстия 3. Здесь капли влаги, выносимые газом из труб 7 холодильника, ударяются в козырьки 5, группируются в крупные капли, а затем в струйки и стекают по наклонной плоскости козырька 5 в трубы 7 холодильника. Осушенный газ далее подают в насадку 16абсорбера. Сверху в насад- ку 16 подают по патрубку 12 раствор сульфата аммония, содержащий свободную серную кислоту. В объеме насадки 16, в потоке газа и раствора сульфата аммония происходит хемосорбция аммиака раствором. Процесс идет с выделением тепла, которое отводят через стенку корпуса 1 и перегородку 2. Освобожденный от аммиака газ подают в кольцевые отверстия 4. Здесь капли раствора сульфата аммония, выносимые га- зом из насадки 16, ударяются в козырьки 5, группируются в крупные капли, затем в струйки и стекают по наклонной плоскости козырька 5 в сторону периферийной камеры, образованной перегородкой 2 и корпу- сом 1. В нижней части этой камеры собирают насыщенный раствор сульфата аммония, стекающий с насадки 16, козырьков 5 кольцевых отверстий 4 и отводят из аппарата патрубком 13. Очищенную воду отводят из нижней части внутренней камеры, образованной кольцевой перегородкой 2, патрубком 14.

Размещение в корпусе 1 абсорбера внутренней камеры, образованной перего- родкой 2, с трубами 7 холодильника и насадкой 10 десорбера позволило создать благоприятный температурный режим как для процесса абсорбции, так и для процесса десорбции аммиака, исключить газопрово- ды, соединяющие в известной установке де- сорбер, абсорбер, холодильник и нагнетатель. Л

Известно,что процесс абсорбции идет с выделением тепла, поэтому необходимо предварительное охлаждение газа перед абсорбцией. Это обычно достигается устройством холодильника на линии подачи газа от десорбера к абсорберу. Однако не исключается местный разогрев транспортируемого газа и абсорбента (раствора сульфата аммония) при их контакте вначале хе- мосорбции на поверхности насадка абсорбера. Вначале, когда концентрации реагирующих потоков (газа и раствора) максимальны, движущая сила процесса максимальна, масимального значения достигает и количество выделяемой тепловой энергии. Поэтому в верхней части абсорбера возможен подъем температуры реагирующих сред и резкое снижение скорости адсорбции, неполное удаление аммиака из рецирку- ляр ного газа и низкая степень очистки сточных вод. Известные конструкции аппаратов не позволяют отводить тепло из этой части абсорбера. Данное устройство за счет размещения насадки 16 абсорбера, верхней его части, вокруг внутренней камеры, в которой размещены трубы 7 холодильника, позволяет использовать перегородку 2 как устройство, отводящее тепло от насадки 16 к трубам 7 холодильника. Именно здесь, в пределах труб 7 холодильника, достигается максимальный тепловой градиент в направлении от насадки 16 к трубам 7, обеспечивающий мгновенное снятие местного разогрева газа и абсорбента. Это обеспечивает высокую скорость м степень изъятия аммиака из рециркулярного газа и из сточной воды.

Размещение в нижней части внутренней камеры насадки 10 десорбера обеспечивает нагрев рециркулируемого газа после удаления из него аммиака. Известно, что процесс десорбции идет с поглощением тепла. Поэтому сточную воду, направляемую в десорбер, предварительно нагревают, чтобы увеличить степень и скорость удаления аммиака из сточной воды. В случае применения рециркулируемого потока газа от абсорбера к десорберу подача охлажденного газа из абсорбера в десорбер приведет к охлаждению реагирующих сред в десорбер и к снижению скорости реакции. Поэтому газ перед подачей в десорбер необходимо подогревать. Обычно это делают с помощью специального нагревателя, включаемого в установку дополнительно. В данном устройстве тепловыделения (тепло- потери) через окружающую насадку 10 де- сорбзра перегородку 2 полностью используют для подогрева выходящего из насадки 16 абсорбера охлажденного газа. Это способствует сохранению тепла в насадке 10 десорбера и увеличению степени извлечения аммиака из сточной воды.

Размещение труб 7 холодильника в верхней части внутренней камеры обеспечивает транспортировку (возврат) конденсата в насадку 10 десорбера без устройства специальных трубопроводов. Более того, капли конденсата, двигаясь вниз, образуют струйки, которые смачивают внутреннюю поверхность труб 7 холодильника, образуя пленку воды, теплопередающая способность которой выше, чем несмоченного материала холодильных труб.

Размещение вентилятора 6 над трубами 7 холодильника позволяет создать разрежение в объеме внутренней камеры, образованной перегородкой 2. Известно, что десорбция газов из водной среды происходит с большой скоростью и степенью при давлении ниже атмосферного. Поэтому степень извлечения аммиака из сточной воды при размещении вентипятора 6 над насадкой 10 десорбера увеличивается, увеличивается и количество сульфата аммония, выдаваемого с установки е виде конечного продукта.

Известно, что скорость и глубина абсорбции увеличиваются с увеличением давления. Располагая насадку 16 абсорбера в периферийной камере, образованной корпусом 1 и перегородкой 2. обеспечивают процесс абсорбции под давлением, развиваемым вентилятором 6. Этим обеспечивают высокую глубину изъятия аммиака из рециркулируемого газа, увеличивают выход конечного продукта и степень очистки воды.

Снабжение перегородки 2 кольцевыми перегородками 3 и 4, расположенными над вентилятором 6 и под насадкой 16 абсорбера, позволит увеличить степень обезвоживания газового потока перед подачей его на насадку 16 абсорбера и исключить капельный унос абсорбента из насадки 16 абсорбера в насадку 10 десорбера. Достигают это за счет резкого изменения направления газового потока на противоположное. При достаточно высокой скорости газового потока (до 4-5 м/с) увеличивается его транспортирующая способность. Капли конденсата могут быть вынесены из труб холодг ,ьника в насадку абсорбера, капли абсорбента - из насадка абсорбера в насадку десорбера. Это приводит, с одной стороны, к разбавлению абсорбента водой, снижению его товарных свойств, а с другой стороны - к вторичному загрязнению очищенной сточной воды сульфатом аммония, к снижению степени извлечения аммиака из сточной воды.

В данном устройстве резкое изменение направления потока газа на противоположное позволяет исключить загрязнение воды и увеличить товарные показатели абсорбента. Происходит это за счет того, что капли жидкости, обладая большим удельным весом и большой кинетической энергией в движущемся потоке газа, не способны в отличие от более легкого газа резко изменять направление движения. Поэтому в предлагаемом устройстве капли влаги при изменении

направления потока газа будут продолжать движение в ранее заданном направлении - при выходе газа из труб 7 холодильника капли влаги будут ударяться о крышку корпуса 1, конденсироваться в виде пленки,

0 струй и стекать вниз, в трубы 7 и-далее - в насадку 10 десорбера. При выходе газа из насадки 16 абсорбера капли абсорбента - сульфата аммония - будут двигаться вниз в сборник абсорбента, а освобожденный от

5 абсорбера газ - в насадку 10 десорбера.

Располагая в отверстиях 3 и 4 козырьки 5, обеспечивают не только организованное изменение направления движения газового потока, но и удаление из газа тонкодиспер0 гированных капель воды и абсорбента Этого достигают за счет перекрытия живого сечения в свету отверстий 3 и 4 пластиной козырька 5. В этом совокупном расположении отверстий 3 и 4 и козырька 5 газ ударя5 ется в пластину козырька 5 и изменяет направление. Однако капли выносимого абсорбента и воды не смогут этого сделать, они, ударяясь о пластину, группируются в струйки и отводятся пластиной козырька в

0 одном случае в трубы 7 холодильника, в другом - в сборник абсорбента и далее в патрубок 13 вывода раствора сульфата аммония. Расположение вентилятора 6 над трубами 7 холодильника в верхней части внутрен5 ней камеры обеспечивает не только эффективное удаление капельной и тонкодиспергированной алаги из рециркулируемого газа, благоприятные условия по десорбции аммиака за счет пониженного

0 давления, по абсорбции аммиака за счет повышенного давления, но и благоприятные условия для работы, обслуживания и ремонта привода 15 вентилятора 6. Это достигается за счет использования торцовой

5 верхней перегородки, крышки корпуса 1 для крепления привода 15 с наружной стороны вентилятора 6. В этом случае аппарат для извлечения аммиака из сточных вод представляет собой единое целое, где внутрен0 ние полости его используют не только для размещения труб 7 холодильника, насадки 10 десорберз, насадки 16 абсорбера, но и для эффективного процесса десорбции, абсорбции аммиака, глубокого извлечения ам5 миака из воды, для транспортировки рециркулируемого газа и обезвоживания его.

Таким образом, данное устройство извлечения аммиака из сточных вод по сравнению с известным позволяет повысить

степень извлечения аммиака, снизить капитальные и эксплуатационные затраты на очистку сточных вод, увеличить качество товарного продукта - раствора сульфата аммония.

Формула изобретения Аппарат для извлечения аммиака из сточных вод, включающий десорбер, вентилятор, хблодильник, абсорбер с насадкой, подводящие и отводящие патрубки, дренажную решетку,отличающийся тем,

0

что, с целью повышения степени очистки воды и увеличения концентрации конечного продукта, он снабжен коаксиально размещенной внутри него перегородкой, имеющей в верхней и нижней частях кольцевые отверстия с козырьками и разделяющей его на периферийную камеру, заполненную насадкой абсорбера, и внутреннюю камеру, в верхней части которой над дренажной решеткой размещен вентилятор и холодильник, а в нижней части объем под дренажной решеткой заполнен насадкой десорб.ера.

Изобретение относится к очистке сточных вод с последующей утилизацией выделенного из них продукта, может быть использовано для удаления растворенного аммиака при очистке сточных вод в химической, нефтехимической отраслях промышленности, в коммунальном хозяйстве и для получения удобрения сульфата аммония и позволяет повысить степень очистки воды и увеличить концентрацию конечного продукта. Аппарат для извлечения аммиака из сточных вод включает корпус абсорбера, внутри которого коаксиально размещена перегородка, снабженная кольцевыми отверстиями. Во внутренней камере, образованной перегородкой, размещены вентилятор, под ним трубы холодильника и внизу - насадка десорбера. В периферийной камере между перегородкой и корпусом абсорбера размещена насадка абсорбера. 1 ил.

njujq

- тпРиЗ

15

РиЗ

Г73

|