Насадочный абсорбер Советский патент 1993 года по МПК B01J19/32 B01D3/32 

Изобретение относится к устройствам для массообменных процессов, а именно селективному поглощению одного из компонентов газовой смеси жидким абсорбентом, в частности, водой, и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности и в экологии при очистке дымовых газов разных производств.

Целью изобретения является повышение качества разделения очищаемого газа за счет увеличения скорости массопередачи.

На чертеже изображена схема насадоч- ного абсорбера предлагаемой конструкции.

Насадочный абсорбер состоит из вертикального корпуса 1 с патрубками входа 2 и выхода 3 газового потока и патрубками входа 4 и выхода 5 жидкого абсорбента, опорной решетки 6, на которой насыпана насадка 7,

выполненная из электропроводного материала, ионизатор 8 соединен с патрубком входа 2 газового потока. На поверхности насадки 7 установлен электрод 9 в виде перфорированного диска, соединенный с проводом 10.. .

Насадочный абсорбер работает следующим образом.

Поток газа перед подачей в корпус 1 абсорбера через патрубок 2 ионизируется и получает одноименный (плюс или минус) избыточный заряд в ионизаторе 8. Электрод 9 присоединен через провод 10 к противоположному полюсу источника постоянного тока. Жидкий абсорбент подается в корпус 1 по патрубку 4 и проходя сквозь отверстия в диске-электроде 9, стекая сверху вниз на насадке получает от него избыточный заряд по знаку противоположный избыточному заряду ионизированного газового потока.

поднимающегося снизу вверх. В результате электрического взаимодействия на поверхности контакта фаз потока газа и жидкого абсорбента скорость массопередачи извлекаемого газового компонента в жидкость увеличивается, а значит возрастает степень разделения.

П р и м е р 1. В лаборатории процессов и аппаратов химических производств изготовлен насадочный абсорбер предлагаемой конструкции. Корпус 1 абсорбера диаметром 40 мм и высотой 100 мм выполнен из стеклянной трубы. Днище и крышка с патрубками 2,3,4 и 5 выполнены из полиэтилена, опорная решетка б также изготовлена из полиэтилена. Насадка 7 в виде колец Раши- га диаметром 6мм и такой же высоты выполнена из стальной нержавеющей трубки толщиной 1 мм. Высота насадки 60 мм. Электрод 9 изготовлен из нержавеющей листовой стали и представляет собой диск толщиной 2 мм диаметром 37 мм, равномерно перфорированный по поверхности отверстиями диаметром 4 мм.

Ионизатор 8 представляет собой раз- рйдную камеру, выполненную в виде металлической трубки длиной 200 мм диаметром 25 мм с осесимметрично установленной в ней проволокой диаметром 2 мм. В качестве высоковольтного источника напряжения используется разрядник, состоящий из катушки Румкорфа и высоковольтного выпрямителя.

Электрод 9 через провод 10 соединен с источником постоянного тока В С-24М с максимальным напряжением до 30 В. В разрядной камере .ионизатора 8 максимальная разность потенциалов 20 кВ. позволяющая создать коронный разряд. В зависимости от полюсов на проволоке и металлической трубке газовый поток приобретал при коронном разряде избыточный положительный или отрицательный зэряд.

Результаты экспериментальных исследований на аммиачно-воздушной смеси приведены в табл. 1.

Расход воды и воздуха поддерживались во всех опытах постоянными: воды 22, кмоль/с, воздуха 4,3x10 кмоль/с, концентрация аммиака 1.2x10 кмоль/кмоль, давление 1 атм. Для сравнения в таблице приведены экспериментальные результаты для процессов абсорбции в обычном насадоч- ном абсорбере без ионизации газового потока, в абсорбере с ионизацией газового потока, но без подачи потенциала на электрод 9 и в предлагаемом насадочном абсорбере с предварительной ионисзцией газового потока и подачей на электрод 9 потенциала противоположного по знаку потенциала на

и

электроде-проволоке разрядной камеры ионизатора 8.

Степень разделения определялась по формуле

Х Сн - --

Ск

х 100% ,

10

15

20

25

30

35

40

50

55

где Сн - начальная концентрация аммиака в воздухе,

Сн 1,2x10 кмоль/кмоль;

Ск - конечная концентрация аммиака в воздухе на выходе из абсорбера (см. табл. 1).

Как видно из табл. 1, установка над электропроводной насадкой электрода-диска с возможностью подачи на него потенциала противоположного знаку избыточного заряда газового потока позволяет увеличить сте- пень разделения на 11-12%, а по сравнению с насадочным абсорбером, работающим в промышленном режиме без ионизации газового потока на 45-47%.

П р и м е р 2. Экспериментальные исследования проводились в том же насадочном абсорбере, описанном в примере 1 при тех же параметрах температуры, давления. Однако исследовалось поглощение плохо растворимого в воде хлора, который получался при нагревании двуокиси марганца с концентрированной соляной кислотой. Расход воздуха 1.2 х кмоль/с, начальная концентрация хлора в воздухе 1,4 х кмоль/кмоль. Расход воды во всех опытах 1,4 .

Как видно из табл. 2 предварительная ионизация газового потока отрицательным избыточным зарядом и установка над электропроводной насадкой электрода-диска с подачей на него положительного заряда увеличивает степень разделения 30,8% (пункт 2) до43-45,6% (пункт 1), т.е. возрастает на 6-11 %, а по сравнению с насадочным абсорбером без ионизации газового потока 45 (пункт 3) более чем 1,5 раза.

Таким образом, выполнение насадки в абсорбере из электропроводного материала и установка на ее поверхности электрода в виде перфорированного диска позволяет увеличить степень разделения как для предварительно ионизированного газового потока, так и электронейтрального газового потока на 6-47%.

Формула изобретения

Насадочный абсорбер, содержащий вертикальный корпус с входом и выходом газового потока и жидкого абсорбента, опорную решетку, на которой размещены насадка и ионизатор, установленный на входе газового потока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества разделения за счет увеличения скорости массопередачи, насадка выполнена из электропроводного

материала, на поверхности которого установлен электрод в виде перфорированного диска.

Область использования: предложенный насадочный абсорбер может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической и других отраслях промышленности и в экологии при очистке дымовых газов разных производств. Сущность изобретения: насадочный абсорбер опорной решетки, на которой размещена насадка и ионизатор, установленный на входе газового потока. Насадка выполнена из электропроводного материала и на ее поверхности установлен электрод в виде пер- форированного диска. Насадка из электропроводного материала позволяет передать равномерно по всему ее обьему избыточный заряд от электрода и вести процесс абсорбции в электрическом поле, что уменьшает сопротивление массопередачи на границе раздела фаз и позволяет увеличить степень разделения. 2 табл., 1 ил.

Абсорбция аммиака в насадочном абсорбере

Абсорбция хлора водой в насадочном абсорбере

Т а б л и ц а 1

Таблица2