Установка для тепломассообменных процессов Советский патент 1993 года по МПК B01D3/32 B01D53/18 

Предлагаемое изобретение относится к аппаратурному оформлению установок для тепломассообменных процессов и может быть использовано в химической, пищевой, фармацевтической, металлургической и Других отраслях промышленности, где требуется использование сушильных и охлаждающих агентов и их регенерация.

Цель изобретения - интенсификация процессов, ликвидация газовых и жидкостных выбросов, потерь продукта и снижение энергозатрат путем газожидкостной и температурной обработки загрязненных газообразных агентов.

На фиг. 1 изображена технологическая схема установки; на фиг. 2 - регенерационный блок установки; на фиг. 3 - блоки и теплообменник, установленные последовательно; на фиг. 4 - продольный разрез абсорбера с входным усеченным конусом на контактном патрубке.

Установка для тепломассообменных процессов состоит из сушильного агрегата 1, охлаждающего агрегата 2 и регенерцион- ных блоков 3.

Сушильный агрегат 1 имеет трубопровод 4 для ввода исходного продукта, трубопровод 5 для вывода продукта, газопровод 6 для вывода отработанного газообразного (сушильного) агента и газопровод 7 для ввода регенерированного газообразного аген та Гсушильного агента). Сушильный агрегат

1 составляет с блоком 3. теплообменником 8, газодувкой 9 замкнутый цикл по газопро бо- дамб, 7,10.

Охлаждающий агрегат 2 связан трубопроводом 5 с сушильным агрегатом 1 и имеет . трубопровод 11 для вывода готового продукта, газопровод 12 для вывода отработан00

о

00

со

N со

ного газообразного агента (охлаждающего агента) и газопровод 13 для вывода регенерированного газообразного агента (охлаждающего агента). Охлаждающий агрегат 2 составляет с блоком 3 и газодувкой 9 замкнутый цикл по газопроводам 12,13.

Регенерационный блок 3 выполнен в виде жидкостного замкнутого цикла, оборудованного газожидкостным абсорбером 14, сборником 15, .циркуляционным насосом 16 и теплообменником 17, объединенных между собой трубопроводами 18.

Последний регенерационный блок 3 в замкнутом цикле сушильного агрегата 1 оборудован испарителем 19.

Регенерационные блоки 3 соединены между собой трубопроводами 20 и с коллектором 21.

Регенерационный блок 3 (см.фиг. 4) оборудован абсорбером 14, выполненным на контактном патрубке 22 с усеченным конусом 23 и сепаратором 24.

Установка работает следующим обра..зом . -. : . -. :.

В существующих производствах народного хозяйства, где обработке прд- ввергаются сыпучие гранулированные, таблетированныеи другие продукты, при их сушке и термической обработке используют газообразные агенты.. При этом происходит загрязнение (запыление) газообразного агента (сушильного агента) и насыщение его влагой.

Очистку от пыли, доведение температуры до нормы и снижение влагосодержания газообразного агента (сушильного агента) проводят в установке с использованием газожидкостного метода.

В качестве примера выбран процесс гранулирования, сушки и охлаждения карбамида воздухом в производстве минеральных удобрений.

Исходные продукты концентрированного раствора карбамида (с температурой 120°С и концентрацией 90-99%) поступают по трубопроводу 4 в сушильный агрегат 1, в котором образование и формирование гранул и их сушка сушильным агентом.(воздухом) проводится в устройствах различного типа (в аппаратах, использующих псевдо- ожиженный слой, в грануляционных башнях, в пневмосушилках и т.д.). Высушенные гранулы по трубопроводу 5 передаются в охлаждающий агрегат 2, где гранулы охлаждаются и в виде готовой продукции выводятся по трубопроводу 11.

Сушильный агент (воздух) поступает в сушильный агрегат 1 по газопроводу 7 (с температурой 80°С и влагосодержанием 0,020 кг ИаО/кг сухого воздуха). Из сушильного агрегата 1 отработанный, загрязненный мелкими частицами (пылью) карбамида (с температурой 80°С и влагосодержанием 0,027 кг Н20/кг сухого воздуха) сушильный

агент последовательно поступает по газопроводу 6 в регенерационный блок 3 и по газопроводу 10 в следующий регенерационный блок 3, в которых загрязненный сушильный агент в газожидкостных потоках

0 контактных патрубков 22 абсорберов 14 | ; очищается от пыли карбомида и следов ёмми- ака и охлаждается (до 25вС). Регенерированный сушильный агент по газопроводу 7 проходит через теплообменник 8, где йодо5 гревается (до 80°С) и возвращается в сушильный агрегат газодувкой 9, чём и замыкает по газопроводам 6,10 и 7 замкнутый цикл сушильного агрегата 1.

Замкнутый цикл охлаждающего агрега-,

0 та 2 также включает связанный газопроводами 12, 13 регенерационный блок 3, который обеспечивает охлаждение газообразным агентом (охлаждающим агентом) гранул карбамида до товарной температуры

5 (25-30°С).

Каждый регенерационный блок 3 обеспечивает газожидкостную регенерацию за грязненного, влагонасыщенного, горячего газообразного агента, который, проходя по

0 контактному патрубку 22 абсорбера 14, соприкасается с подаваемым в полость пат-, рубка 22 холодным раствором карбамида AJ следами аммиака. Образующаяся газожидкостная смесь газообразного агента (возду5 ха) и раствора карбамида в турбулентном потоке обрабатывается при скоростях выше 15м/с. Газообразный агент (воздух) очищается от пыли карбамида, который растворяется в каплях раствора карбамида (до

0 концентрации 40%) и охлаждается (с 80°С до 30-25 С). При этом влагосодержание сушильного агента (воздуха) за счет понижения температуры снижается (с 0,027 до 0,020 кг НаО/кг сухого воздуха), объем его

5 уменьшается за счет эффекта барометрического сжатия (в частности для температур от 80°С до 30°С на 0.2 м3). Сконденсированная влага в виде капель раствора карбамида и следов аммиака отделяется от сушильного

0 агента (воздуха) в сепараторе 24 абсорбера 14 и возвращается в жидкостной замкнутый цикл. В замкнутом цикле в каждом регене- рационком блоке 3 .раствор карбамида со следами аммиака циркулирует из абсорбера

5 по трубопроводам 18 последовательно через сборник 15, циркуляционный насос 16 и теплообменник 17. Циркулируемый раствор карбамида со следами аммиака а абсорбере 14 при газожидкостной обработке сушиль- ного агента (воздуха) нагревается (при охлаждении воздуха), а в теплообменнике охлаждается для последующего осуществления теплосъема в сушильном агенте. Для улучшения теплосьема в сушильном агенте в регенерационном блоке 3 дополнительно устанавливается испаритель 19 для большего охлаждения циркулируемого раствора и для улучшения снижения влагосодержания в газообразных агентах.

Для поддержания температурных режимов в блоках 3, в установке в целом, блоки 3 между собой связаны трубопроводами 20.

По мере насыщения циркулируемых растворов карбамидом (до 40%), они выводятся в коллектор 21 возврата насыщенного раствора в трубопровод 4 для исходных продуктов в сушильный агрегат 1. Восстановление балансу после вывода насыщенного раствора через коллектор 21 циркулируемых растворов происходит за счет подпитки сконденсированной влагой из регенерированных газообразных агентов (сушильных агентов).

Для снижения энергозатрат в абсорбере 14 блока 3 используется на контактном патрубке 22 усеченный конус 24, площадь входного отерстия которого выполнена с учетом эффекта барометрического сжатия при газожидкостной обработке, при пони- . жении температуры и скорости проходящего в полости контактного патрубка 22 газообразного агента. Благодаря усеченному конусу 24 и эффекту барометрического сжатия сокращаются энергетические затраты газодувки 9.

Преимуществами предлагаемой установки, по сравнению с прототипом, является использование рассмотренных выше регенерационных блоков замкнутых циклов по обработке циркулируемых газообразных агентов (сушильных и охлаждающих агентов) во взаимодействии с замкнутыми циклами по обработке циркулируемых в 5локах растворов.

Обеспечение замкнутых циклов газожидкостным абсорбером, сборником, циркуляционным насосом, теплообменниками и испарителем, трубопроводами от циркуляционных насосов блоков, коллектором возврата насыщенного раствора и усеченным конусом на контактном патрубке абсорбера, что, в свою очередь, осуществляет:

- интенсифицирование проводимых процессов тепломассообмена в замкнутых циклах газожидкостной обработки газообразных агентов.(сушильных и охлаждающих агентов) и циркулирующих растворов продукта (процессов теплообмена, теплосъема и конденсации влаги в капли с растворением в них загрязнений продукта газообразного агента, насыщение циркулируемых растворов продуктов в блоке);

- использование постоянных объемов газообразных агентов, циркулируемых в замкнутых циклах, без их санитарной обработки и сброса в атмосферу;

- возврат жидкостных, циркулируемых в замкнутом цикле блока растворов, насыщенных продуктами в производстве товар-

0 ного продукта без их сброса со сточными водами, которые требуют санитарной обработки улавливания продукта и следов газообразных веществ (в нашем примере - аммиака);

5-снижение энергозатрат за счет теплообмена циркулируемыми растворами между блоками и эффекта барометрического сжатия, экономящего электроэнергию в газо- дувках.

0

Формула изобретения 1, Установка для тепломассообменных процессов, включающая сушильный и охлаждающий агрегаты обработки сыпучего

5 продукта, газопроводы, трубопроводы, газодувки и аппараты для регенерации газообразных агентов циркулируемым раствором продукта, отличающаяся тем, что, с целью интенсификации процес0 сов, ликвидации газовых, жидкостных выбросов и потерь продукта и снижения энергозатрат путем газожидкостной и температурной обработки загрязненных газообразных агентов, она снабжена реге5 нерационными блоками, выполненными в виде замкнутых циклов жидкостной и температурной обработки газообразных агентов, снабженными каждый газожидкостным. абсорбером, сборником, циркуляционным

0 насосом и теплообменником и расположенными на замкнутых циклах газопроводов сушильного и охлаждающего агрегата, при этом на газопроводе в замкнутом цикле сушильного агрегата установлены по5 следовательно блоки и теплообменник, а конечный блок снабжен испарителем для охлаждения циркулируемого раствора до температуры не выше точки росы газообразного агента и блоки на замкнутых циклах

0 газопроводов сушильного и охлаждающего агрегатов соединены между собой трубоп- роводами от циркуляционных насосов и с коллектором возврата насыщенного раствора продукта в сушильный агрегат.

5 2. Установка по п. 1, от л ича юща я с я тем, что регенерационный блок снабжен абсорбером, установленным на контактном патрубке с входом усеченным конусом, площадь входного отверстия которого выполне- на с учетом эффекта барометрического

сжатия при газожидкостной обработке, по- щего в полости контактного патрубка газо- нижении температуры и скорости проходя- образного агента.

Применение: в химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности, где требуется использование сушильных и охлаждающих агентов и их регенерация. Сущность изобретения: установка содержит регенерационный блок, установленный на газопроводах циркулируемых сушильных и охлаждающих агрегатов по замкнутым циклам во взаимодействии с замкнутыми циклами циркулируемых растворов продукта, заключенных в блоках, что позволяет интенсифицировать процессы тепло-массообмена, ликвидировать газовые и жидкостные выбросы, потери продукта и снизить энергозатраты. 1 з.п.ф-лы, 4 ил.

Фиг.1