Устройство каталитической обработки или фильтрации газов и жидкостей Советский патент 1993 года по МПК B01D50/00 B01D35/06 B01D53/36 

Изобретение относится к области химической промышленности, энергетики, металлургии, а также может быть использовано в коммунальном хозяйстве, в частности для очистки газов и жидкостей от твердых примесей или каталитической обработки сред на больших поверхностях твердого тела в виде большого числа мелких частиц, например, поверхности керамических частиц при нейтрализации окислов азота в отводящих газах электростанций благодаря взаимодействию с аммиаком.

Известна конструкция устройства, служащего для сепарации загрязнений от питающего потока с использованием магнитной поддерживающей структуры. Ферромагнитные частицы, покрытые адсорбирующим веществом, размещены в дву сосудах, находящихся в магнитном поле с эленоидов. Внутри сосудов снизу вверх движутся среды, создающие в результате взвешенное состояние. Оба сосуда соединены между собой транспортными трубками перекрестно: верхняя часть каждого сосуда соединена с нижней частью другого сосуда. Таким образом, создается возможность непрерывного циркулярного обмена ферромагнитных частиц. При этом один из сосудов играет роль реагентного компонента устройства для адсорбции примесей, другой - служит для регенерации среды посредством отдельной промывки или прокаливания.

Недостатком известной конструкции является то, что входы и выходы трубок размещены в местах наибольшего градиента напряженности магнитного поля. Как следствие, это обстоятельство обуславливает возникновение силы, втягивающей частицы внутрь сосудов и, соответственно, создающей магнитные пробки. В предложенной

vj 00 | J01

Р

5

конструкции не определены условия однородности магнитного поля внутри сосудов: магнитное поле будет действовать наиболее сильно около стенок, а по оси сосудов будет образовываться канал свободного прорыва пузырей обрабатываемой среды. Особенно это касается условий, когда происходит большое расходование обрабатываемой среды.

Цель изобретения - повышение производительности устройства за-счет использования дополнительных решеток, выполненных из ферромагнитного материала и установленных в верхней части корпусов над слоем насадки из ферромагнитных частиц, покрытых адсорбентом.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое устройство для каталитической обработки или фильтрации газов и жидкостей позволяет создать условия взвешенного слоя при обработке среды, при которых поток жидкости при фильтровании направляют снизу вверх. При этом верхнюю перфорированную решетку устройства изготавливают из ферроматнитного материала и объединяют ее в магнитном отношении с цилиндром из ферромагнитного материала, установленного снаружи соленоида, а нижнюю решетку - из немагнитного материала. В результате возникает направленная вверх магнитная сила, оказывающая действие на ферромагнитные частицы. В предложенном устройстве насадка из ферромагнитных частиц, покрытых адсорбентом, притягивается к верхней перфорированной решетке и прижимается к стенкам немагнитного корпуса, выполненного в виде цилиндрической трубы, благодаря рассчитанной в соленоиде такой силе тока, которая создает магнитную подъемную силу и силу гидравлического перепада, соответственно, такой, чтобы она была бы больше кажущегося веса насадки из ферромагнитных частиц в обрабатываемой среде.

Важным фактором является то, что у входа и выхода устройства врезаются соединенные попарно перекрестные трубопроводы для осуществления обмена адсорбента. Параметры процесса при этом, а именно действия магнитного поля, размера частиц и скорости среды, рассчитаны такими, чтобы насадка из ферромагнитных частиц оказалась в псевдополимерном состоянии, характеризующимся непрерывным разрушением связанных в магнитном отношении нитей с нижнего конца и их прирастанием с верхнего конца. В этом случае исчезает или значительно ослабляется эффект взаимного трения частиц.

Сравнение заявляемого технического решения с прототипом позволило установить его соответствие критерию новизна. При изучении других известных технических решений в данной области техники признаки, отличающие заявляемое изобретение от прототипа, не были выявлены и потому они обеспечивают заявленному техническому решению соответствие критерию

0 существенные отличия.

На фиг.1 представлен общий вид устройства в момент пропускания обрабатываемой жидкости при наличии магнитного поля; на фиг.2 - то же, в момент.пропуска5 ния промывающей жидкости без наличия магнитного поля; на фиг.З - расположение отдельных нитей псевдополимерного состояния, образующихся из частиц адсорбента; на фиг.4 - схема соединения между собой

0 двух вертикальных корпусов посредством перекрестных трубопроводов.

Устройство для каталитической обработки или фильтрации газов и жидкостей (фиг.1, 2) содержит немагнитный вертикаль5 ный корпус 1, выполненный в виде цилиндрической трубы, входная и выходная части которой закрыты сверху перфорированной решеткой 2 из магнитного материала и снизу перфорированной решеткой 3 из немагнит0 ного материала, соответственно, соосный корпусу 1 солениод 4, цилиндр 5 из ферромагнитного материала, установленный снаружи соленоида 4, при этом дно цилиндра 5 размещено на уровне верхней решетки 2 вплотную

5 к корпусу 1. Насадка из ферромагнитных частиц 6 заполняет часть объема внутренней полости цилиндрических корпусов 1 между решетками 2 и 3. Обрабатываемая среда, направление пропускания которой обозначено

0 стрелками 7 и 8, проходит через решетки 2 и 3. Замкнутые магнитные силовые линии 9 проходят через ферромагнитный цилиндр 5, играющий роль магнитопровода, и верхнюю магнитную решетку 2.

5Устройство может быть сконструировано из двух идентичных немагнитных корпусов 1, выполненных в виде цилиндрических труб, соединенных между собой перекрестными транспортными трубопроводами 10 и

0 11 (фиг.4). Обмотки соленоидов 4 подключаются к источнику постоянного тока 12, соединенного последовательно с переменным сопротивлением (реостатом) 13, регулирующим силу тока и, соответственно, воздейст5 вующим на изменение напряженности магнитного поля.

На фиг.З показано образование внутри цилиндрической трубы 1 вдоль магнитных силовых линий 9 отдельных нитей псевдополимерного состояния, образующихся из насадки ферромагнитых частиц, покрытых адсорбентом 6.

При работе устройства величина напряженности магнитного поля, создающегося соленоидом 4, выбирается таким, чтобы взвешенные магнитные частицы адсорбента прижимались к перфорированной магнитной решетке 2, а к нижней решетке 3 эти частицы не притягивались,

Таким образом, насадка из частиц 6 будет осуществлять фильтрацию или каталитическую реакцию на поверхности частиц обрабатываемой среды (фиг,1, 2).

После загрязнения блока или отравления катализатора может быть осуществлена промывка насадки из частиц 6 при включении источника постоянного тока 12, связанного с соленоидом 4, в результате пропускания промывающей жидкости (см.направление стрелки на фиг.4) со скоростью, соответствующей скорости витания частиц 6 (см.фиг.2). При пропускании обрабатываемой среды через решетки 2 и 3 в направлении, указанном стрелкой 7, включают источник постоянного тока 12. Ток, проходящий через обмотку соленоида 4, создает магнитное поле, величина напряженности которого регулируется посредством переменного сопротивления (реостата) 13, включенного последовательно в цепь источника постоянного тока 12. В результате можно изменять перепад давления, воздействующего на ферромагнитные частицы,покрытие адсорбентом 6.

Устройство работает следующим образом (фиг.4).

Пространство в цилиндрических трубах 1 между перфорированными решетками 2 и 3 заполняют ферромагнитными частицами 6, покрытыми адсорбентом. При включении источника постоянного тока 12 по соленоидам 4 протекает электрический ток, намагничивающий цилиндр из ферромагнитного материала 5. В результате между перфорированными решетками 2 и 3 создается однородное магнитное п оле. При этом ферромагнитные частицы 6 выстраиваются в цепочки (псевдополимерное состояние), т.е. при помощи магнитного поля автоматически создается фильтрующая сетка - насадка из ферромагнитных частиц 6, через которую проходит фильтрующая среда. Таким образом, между решетками 2 и 3 в обеих

цилиндрических трубах 1 происходит непрерывный обмен частицами по трубопроводам 10 и 11. Этот обмен может быть использован для теплоотвода от потока 7 к потоку 8 или обратно или для регенерации

частиц в одном из потоков 7, 8.

Использование предлагаемого устройства для каталитической обработки или фильтрации газов и жидкостей, основанного на принципе кипящего слоя в магнитном

поле в виде так называемого псевдополимерного состояния, позволят по сравнению с существующими устройствами устранить два существенных недостатка: - истирания частиц;

- прорыва газовых пузырей или струй через слой насыпных частиц.

Устройство позволяет выполнить непрерывное очищение или обработку адсорбента, интенсивность которого регулируют

посредством изменения напряженности магнитного поля.

В результате повышается производительность предлагаемого устройства.

Формула изобретения

Устройство для каталитической обработки или фильтрации газов и жидкостей, включающее два вертикальных корпуса, соединенных между собой перекрестными

трубопроводами, соленоиды размещенные снаружи корпусов, насадку из ферромагнитных частиц, покрытых адсорбентом, размещенных над решетками, установленными в нижней части корпуса, отличающееся

тем, что, с целью повышения производительности устройства, оно снабжено дополнительными решетками, выполненными из ферромагнитного материала и установленными в верхней части корпусов насадки над

слоем насадки, и цилиндром из ферромагнитного материала, установленным снаружи соленоидов, при зтом дно цилиндров размещено на уровне верхней решетки, вплотную к корпусу.

Использование: химическая промышленность, энергетика, металлургия, а также коммунальное хозяйство, в частности для очистки газов и жидкостей от твердых примесей или каталитической обработки сред, например, при нейтрализации окислов азота в отходящих газах электростанций благодаря взаимодействию с аммиаком: Сущность изобретения: устройство выполнено в виде двух идентичных цилиндрических немагнитных корпусов, на концах которых монтируются вверху перфорированные ферромагнитные решетки, внизу - немагнитные решетки. Оба корпуса соединены перекрестными трубопроводами. Решетки, выполненные из ферромагнитного материала, установлены в верхней части корпусов над слоем насадки из ферромагнитных частиц, покрытых адсорбентом. Устройство снабжено цилиндром из ферромагнитного материала, установленным снаружи соленоида, при этом одно цилиндра размещено на уровне верхней ферромагнитной решетки, вплотную к корпусу. 4 йл. ел С