Установка для улавливания летучих веществ из газовых выбросов Советский патент 1991 года по МПК B01D53/18 

Изобретение относится к очистке промышленных газовых выбросов от летучих веществ с целью защиты воздушного бассейна от загрязнения и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой и других смежных отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение эффективности массообмена за счет равномерного распределения жидкости по сечению колонны и многократного ее диспергирования.

На фиг.1 схематически представлены основная и дополнительная части колонны, продольный разрез; на фиг.2 - технологическая схема установки; на фиг.З - разрез А-А на фиг.1; на фиг. - разрез в плоскости Ь-Б фиг.1; на фи -.5 - разрез В-В на фиг.1; на фигЛ - разрез Г-Г на фиг.5; на фиг./ - разрез Д-Д на фиг.З; на фиг.8 - разрез Е-Е на фиг.З.

Установка для улавливания летучих веществ из газовых выбросов содержит вертикальную цилиндрическую колонну с тангенциально направленными патрубками 2 в нижней части колонны для ввода газовых выбросов, кубовую часть

колонны 3 для слива отработанного абсорбента, центральную вертикальную трубу 4 для подачи адсорбента в колонну 1 с горизонтальным отражатель- ним кольцом 5 на конце и горизонтальным отражательным диском 6 под трубой 4, снаружи центральной трубы 4 концентрически установлены ступени вверх трубы 7, к нижним кромкам кото- рых прикреплены верхние отражательные кольца 8, а к соответствующим смежным внутренним трубам прикреплены нижние отражательные кольца 9, вокруг каждого кольцевого сечения из отражатель- ных кольца 5 и диска 6 и колец 8 и 9 установлены отражательные цилиндры 10 увеличивающихся диаметров и увеличивающихся высот снизу вверх с прямоугольными вертикальными окнами 11 и простенками 12 и наружные сплошные цилиндры 13 без окон. Наружные сплошные цилиндры 13 с внутренними отражательными цилиндрами 10 образуют увеличивающиеся по диаметру снизу вверх ступени, причем наружным сплошным цилиндром для самой верхней ступени наибольшего диаметра служит корпус колонны 1. Отражательные цилиндры 10 и сплошные цилиндры 13 крепятся между собой и к трубам 4 и 7 радиальными ригелями 14, установленными на опоре колонны 1. При условии равномерного распределения абсорбента по поперечному сечению колонны 1 отношение ширины окна 11 к ширине простенка 12 каждого отражательного цилиндра 10 равно отношению площади кольцевого сечения между стенкой сплошного цилиндра 13 и данного отражательного цилиндра 10 к площади кольцевого сечения между данным отражательным цилиндром 10 и внутренним смежным цилиндром 10, ширина окон 11 и простенков 12 каждого наружного цилиндра 10 больше, чем смежного внутреннего цилиндра 10, а количество окон 11 цилиндров 10 равны простым числам, увеличивающимся от внутренних к наружным цилиндрам 10 для предупреждения совпадения положений окон 11 и простенков 12 концентрически расположенных цилиндров 10 в радиальных направлениях для одной ступени и обеспечения тем самым равномерного абсорбента по всему сечению колонны при произвольной установке отражательных цилиндров 10 и с их окнами 11 друг относительно друга.

„

5

5

0

5

Смежные концентрические трубы 7 фиксируются между собой и с трубой 4 (не показано) и сообщены между собой вершинами открытыми концами в наружной трубе 7. Размеры труб 7 и центральной трубы 4 принимаются так, что площади кольцевых сечений между трубами 7 и между отражательными - кольцами 8 и 9 каждой ступени пропорциональны кольцевым сечениям колонны между сплошными цилиндрами 13 каждой ступени, на которую подается адсорбент из кольцевого сечения, а площадь кольцевого сечения между отражательными кольцами 8 и 9 равна площади кольцевого межтрубного сечения между внутренним диаметром наружной трубы 7 и наружным диаметром смежной с ней внутренней трубы 7 или поперечным сечением центральной трубы 4. К наружной трубе 7 подсоединен патрубок 15 для подачи абсорбента в колонну 1. Над основной колонной 1 коакси- ально установлена дополнительная часть колонны 1Ь (юльшего диаметра, чем основная колонна, конический переход 17 между основной колонной 1 и дополнительной частью 16 расположен ниже верхней кромки колонны 1 так, что между коническим переходом 17 и колонной 1 образован карман для сбора абсорбента, осесимметрично в дополнительной части колонны 16 установлена центральная вертикальная труба 18 для подачи абсорбента с горизонтальным отражательным кольцом 19 на конце и горизонтальным отражательным диском 20 под трубой, снаружи центральной трубы 18 концентрически установлены ступенями трубы 21, к нижним кромкам которых прикреплены верхние отражательные кольца 22, а к соответствующим смежным внутренним трубам 21 прикреплены нижние отражательные кольца 23. Смежные концентрические трубы 21 фиксируются между собой и трубой 18 (не показано) и сообщены между сооои верхними открытыми концами в наружной трубе 21. К наружной трубе 21 подсоединен патрубок 24 для подачи абсорбента в дополнительную часть колонны 16. Наружная труба 21 крепится к радиальным ригелям 25, установленным на опоры в дополнительно) части колонны 1Ь. В кармане конического перехода 17 имеется патрубок 26, из которого дбсорбент самотеком стекает по труСюпроводу 27 в одну

э 16 из двух емкостей 28, работающих попз- ременно, причем вторая емкость 28 всегда заполнена свежим абсорбентом, а первая емкость 28 заполнена цирку

лирующим абсорбентом. Центробежный насос 29 задвижками 30 на всасывающим патруСже подсоединен к емкости 28 циркулирующего раствора, а нагнетательным трубопроводом 31 соединен с патрубком 24 для подачи циркулирующего абсорбента в распределитель жидкости дополнительной части колонны 16. Центробежный насос 32 задвижками 33 на всасывающем патрубке подсоединены к емкости 28 циркулирующего абсорбента, а нагнетательным трубопроводом 34 -оединен с патрубком 15 для подачи абсорбента в распределитель жидкости ко тонны 1. К куЬовой части 3 колонны 1 подсоединен центробежный насос 35 для подачи отработанного аосорбента на регенерацию и утилизацию летучих веществ (не показтно). Регенерированный абсорбент и сьеяьй аосорбент по трубопроводу 36 с задвижками 37 подаются в емкость 28 свежего абсорбента. На нагнетательном трубопроводе 31 установлен холодильник 38 для охлаждения циркулирующего абсорбента перед подачей его в распределитель жидкости дополнительной части колонны 16.

Установка для улавливания летучих веществ из газовых выбросов работает следующим образом.

Циркулирующий абсорбент из емкости 28 (фиг.1-8) центробежным насосом 32 по трубопроводу 34 через патрубок 14 подается в наружную трубу и в концентрически расположенные в ней трубы 7 и центральную трубу 4 в колонне 1 и выходит между горизонтальными отражательными кольцам 8 и 9, а также между кольцом 5 и диском Ь, в результате чего под действием сил инерции, обусловленных скоростным напором, и сил тяжести по высоте образуется в каждой ступени параболоиды вращения, которые на своем пути встречают отражательные цилиндры 10 с вертикальными прямоугольными окнами 11 и простенками 12 и сплошными цилиндрами 13, причем жидкость проходит через окна 11 и отражается от простенков 12 каждого стра/категьного цилиндра 10 и, наконец, от сгьно сплошного цилиндра 13 в каждой ступени.

При истечении абсорбента из кольцевого сечения между отражательными кольцами 8 и 9 в виде параболоида вращения в данной ступени наибольшее количество абсорбента проходит через окна 11 внутреннего отражательного цилиндра 10, которое последовательно проходит через окна 11 следующих наружных цилиндров 10, причем каждый раз количество абсорбента, проходящее через окна 11 последующего наружного цилиндра 10 меньше, чем количество абсорбента, прошедшее через окна 11 смежного внутреннего цилиндра 10 на величину отражательного абсорбента от простенков 12, в результате чего абсорбент равномерно распределяется по поперечному сечению колонны в -каж- дои ступени, а абсорбент в мелкодис5

5

персном состоянии обеспечивает высокую удельную поверхность массообмена и высокую эффективность массообмена между газом и абсорбентом.

Газовые выбросы подаются в нижнюю часть колонны 1 через тангенциально направленные патрубки 2, что обеспечивают винтообразное движение газовых выбросов в колонне 1 вверх

0 и тесное взаимодействие с движущимся вниз абсорбентом в виде капель как в зоне между отражательными цилиндрами 10 и сплошными цилиндрами 13, где происходит интенсивное диспергирование жидкой фазы и высокоэффективный массообмен между газов и абсорбентом, так и ниже этой зоны в условиях свободного падения капель жидкой фазы. Вращательное движение газа создает; дополнительные взаимодействия элементарных объемов газа в горизонтальных плоскостях с каплями жидкости, что практически в два раза увеличивает вероятность столкновений элементарных

с объемов газовой и жидкой фаз, что обеспечивает повышение эффективности масообмена между газом и абсорбентом и извлечение летучих веществ из газовых выбросов.

После прохождения зоны отражательных цилиндров 10 и сплошных цилиндров 13 колонны 1 газовые выбросы продолжают вращательное выходящее движение в дополнительную часть колонны 16, где резко увеличивается поперечное сечение колонны 16, а следовательно., резко уменьшается линейная скорость движения газовых выбросов в полном сечении дополнительной части колонны

0

0

5

16, что приводит к осаждению унесенных капель.жидкости из колонны 1, где скорость намно го выше, и захватом их циркулирующим абсорбентом через распределитель жидкости в дополнительной части колонны 16. Циркулирующий абсорбент в распределитель жидкости в дополнительной части колонны 16 подается центробежным насосом 29 из емкости циркулирующего абсорбента 28 по трубопроводу 31 через холодильник 38 по патрубку 24. Из патрубка 24 циркулирующий абсорбент поступает в наружную трубу и в концентрически расположенные в ней трубы 21 и центральную трубу 18 в дополнительной части колонны 16 и выходит между горизонтальными отражательными клпьцами 22 и 23, а также между кольцом 19 и диском 20, в результате чего под действием сил инерции, обусловленных скоростным напором, и сил тяжести но высоте образуются в каждой ступени расходящиеся от центра к периферии потоки абсор(ен гп в виде параболоидов вращения, которые на гцосм пути тес;:о взаимодействуют с вращающимся восходящим потоком газовых выбросов. Так как количество циркупирующего абсорбента в дополнительной части колонны 1Ь намного бопыле, чем в колонне 1, а скорость газовых выбросов намного меньше, то в дополнительной части колонны 16 из газовых выбросов циркулирующим абсорбентом извлекаются остатки летучих веществ и унесенные из колонны 1 капли абсорбента. После взаимодействия с газовыми выбросами абсорбент под действием сил инерции и сил тяжести по папаболическим траекториям попадает на с-п нкп дополнительной части колонin.i 1 h и стекает в конический переход 17, из которого самотеком ст зкает челе ч патрубок 26 по трубопроводу 27 и работающую емкость 28 циркулируют jи абсорбента. Циркулирующий абсорбент в работающей емкости 28 вырабатывается зл счет- подачи ее насосом 2 в pacuptv ечителг жидкости колонны 1.

После выработки циркулирующего раствора из работаютых емкости 28, задвижками 30 и 33 переключаются насосы 29 и 32 на вторую емкость 28 свежего абсорбента, ыморая становится уже работающей с циркулирующим абсорбентом, а первая емкость 28 заполняется регенерированным и свежим

абсорбентом по трубопроводу 36 с задвижками 37.

Отработанный, насыщенный летучими веществами в колонне 1 абсорбент стекает в кубовую часть колонны 3, откуда центробежным насосом 35 подается на регенерацию (не показано), из абсорбента выделяется и утилизируются летучие вещества.

Подача в дополнительную часть колонны 16 охлажденного абсорбента способствует повышению его абсорбционной способности и снижению содержания ле- 5 тучих веществ в отходящих газовых выбросов.

Установка для улавливания летучих веществ из газовых выбросов обеспечивает высокоаффективное поглощение ле- 0 тучих веществ из газовых выбросов при максимальной движущей силе процесса массообмена в противоточном взаимодействии с абсорбентом в колонне 1 в условиях многократного диспер- 5 гирования жидкой фазы и ударно-отра- жа i елыюго действия в распределителе жидкости при восходящем вращательном движении газовых выбросов. Взаимодействие газовых выбросов в дополнитель- 0 ной части колонны 16 с циркулирующим аосорбентом, намного большим в количественном отношении, чем в колонне 1, обеспечивает увеличение движущей силы процесса масообмена и способст

BVCT повышению степени извлечения летучих веществ и газовых выбросов.

Использование охлажденного цирку пирующего абсорбента также способствует более полному улавливанию летучих веществ из газовых выбросов в дополнительной части колонны 16.

Увеличенный диаметр дополнительной части колонны 16 по сравнению с колонной 1 обеспечивает улавливание в

лотлнптельной части колонны 16 уне- t (-иных капель абсорбента с газовыми ныоросами из колонны 1 за счет резко- iо уменьшения скорости газовых выбросил в полном сечении колонны.

Вследствие выполнения конструктивна элементе отражательных цилиндров из листово j материала в колонне 1 и о тсуге jim отражательных элементов в дополнительной части колонны 16 гидравлическое сопротивление в колонках потоку газовых выбросов очень мало и не превышает ЬО-70 Па при скоростях газа в полном сечении колонны до 5 м/с, поэтому не пЬтребуется ус

тановка дополнительных вентиляторов для проталкивания газовых выбросов через колонны для улавливания из них летучих веществ, а достаточно их подвести газопроводами в нижнюю часть колонны.

Технические преимущества установки для улавливания летучих веществ из газовых выбросов заключаются в повышении степени извлечения летучих веществ из газовых выбросов за счет увеличения движущей силы процесса масообмена, предупреждения уноса абсорбента при высоких скоростях газо- вых выбросов в колонне, интенсификации массообмена между газом и жидкостью за счет сообщения газовым выбросам вращательного движения.1

.Формула изобретения

1. Установка для улавливания летучих веществ из газовых выбросов, включающая вертикальную цилиндрическую колонну, патрубки для ввода газовых выбросов в нижней части и подачи абсорбента сверху, кубовую часть колонны для слива отработанного абсорбента, струйно-распылительное контактное устройство, содержащее цент- ральную вертикальную трубу для подачи жидкости с горизонтальным отражательным диском под нижним срезом трубы, имеющим диаметр больше диаметру трубы, отражательное кольцо, прикреплен- ное к нижнему срезу центральной трубы и выполненное диаметром, равным диаметру отражательного диска, концентрически установленные ступенчато вверх трубы, расположенные снаружи центральной трубы с отражательными кольцами, одни из которых прикреплены к нижним кромкам каждой трубы, а другие - к смежной внутренней трубе и расположены на расстоянии относи- телЪно друг друга с образованием кольцевого сечения, размещенные вокруг центральной трубы концентрически установленные отражательные цилиндры с вертикальными окнами и простенками, равномерно выполненными в боковых стенках, при этом отношение ширины окна к ширине простенка по окружности каждого цилиндра равно отношению площади кольцевого сечения между стенкой колонны и данным отражательным

JQ20

2530 е до д5 JQ

5

цилиндром и смежным внутренним цилиндром, верхние кромки окон отражательных цилиндров расположены выше отражательного диска центральной трубы, а нижние - ниже отражательного диска, вокруг каждого кольцевого сечения коаксиально по отношению к отражательным цилиндрам расположены дополч нит ельные отражательные сплошные цилиндры, выполненные с увеличивающимися диаметрами и высотами снизу вверх, смежные трубы соединены одна с другой и сообщены верхними концами между собой в наружной трубе, площадь кольцевых сечений между отражательными кольцами каждой ступени труб пропорциональны кольцевым сечениям колонны между сплотными цилиндрами соответствующей ступени, отличающая- с я тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена между газом и жидкостью за счет равномерного расг;; пределения жидкости по сечению колонны и многократного ее диспергирования, установка снабжена дополнительной цилиндрической частью колонны, коаксиально установленной над основной, диаметром большим диаметра ос-, новной колонны, при этом соединение между ними выполнено коническим ниже верхней кромки основной колонны с образованием кармана для сбора абсорбента, и снабжена дополнительным струйно-распылительным контактным устройством, выполненным аналогично основному и установленным осесиммет- рично в дополнительной части колонны, емкостью циркулирующего абсорбента, насосом циркулирующего абсорбента, соединенными посредством системы трубопроводов и запорной арматуры с дополнительным струйно-распылительным контактным устройством, емкостью свежего абсорбента, насосом свежего абсорбента, соединенными посредством системы трубопроводов и запорной арматуры с основным контактным устройством, и снабжена трубопроводом регенерированного абсорбента, соединенного с емкостью свежего абсорбента.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена холодильником, для охлаждения абсорбента, установленным перед дополнительным оросительным устройством.

I

92

Изобретение относится к очистке промышленных газовых выбросов из летучих веществ для защиты воздушного бассейна от загрязнения, может найти применение в химической, нефтехимической, газовой и других смежных отраслях промышленности и позволяет интенсифицировать процесс, массообмена за счет равномерного распределения жидкости по сечению колонны и многократного ее диспергирования. Установка для улавливания летучих веществ из газовых выбросов включает колонну для взаимодействия больших объемов газовых выбросов и малых объемов абсорбента, в которой установлены струйно-распыпительные контактные устройства на двух уровнях. На нижнем уровне после распыления и равномерного распределения малого объема абсорбента по сечению колонны и на верхнем уровне происходит взаимодействие между циркулирующим абсорбентом с газовыми выбросами при меньших скоростях за счет резкого увеличения диаметра колонны. Причем абсорбент движется перекрестным током с газовыми выбросами. Установка содержит также емкости циркулирующего и свежего абсорбента, соединенные посредством системы трубопроводов и запорной - арматурой соответственно с дополнительным струйно-распыпительным контактным устройством и основным. 1 з. п. ф-лы, 8 ил. « КО

9г(Ж91

8Z LЈ

/

9Ј

2 гпф

66

Й

G

8

-Z

r

ь

-a

9Z09C9l

II

9-9

И

и

V-V

Ч7ГКЛ 41

в-в

фиг. 5

Составитель Г.Урусова Редактор С.Патрушева Техред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская

Заказ 77bТираж 436Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

8

Фиг. 6

х;2

плч/ь

.

u u Ku

Фие.7

;;

- Хяу2 ,/2

u

Ф/уг.9

;;