Установка для очистки выбросных газов Советский патент 1983 года по МПК B01D53/00 

Изобретение относится к установкам для очистки газов, содержащих аэрозоли и пары органических соединений, и может быть использована в химической и нефтехимической промышленности .

Известна установка для очистки газов, включающая вихревые кожухотрубчатые теплообменники-конденсаторы и пенно-струйный абсорбер Г1 Известна также установка, содержащая кожухотрубчатые теплообменники водяной и рассольный, которые образуют первую ступень очистки, а вихревые кожухотрубчатые теплообменники образуют вторую ступень очистки, после них подключена термокаталитическая колонна для полного обезвреживания газа - аппарата очистки газа. Установка содержит и конденсатосбор ник 2.

Недостатком этой установки является недостаточно полное использование энергии давления газа после реактора f в водяном и рассольном теплообменниках-конденсаторах при прямоточном движении газа в трубах процессы охлаждения, конденсации и се-; парации аэрозолей протекают не эффективно. Кроме того, использование обратной воды хладагента в них уве- личивают эксплуатационные расходы; образующиеся в процессе очистки газа захоложенные конденсат и газ не используются; для последующего использования их требуются затраты тепла для нагрева газа до температуры реакции в термокаталитической колонне, а конденсата, как возврата исходного сырья, до температуры реакции в реакторе.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков путем более рационального использования исходного давления, захоложенного газа и конденсата.

Это достигается тем, что в известной установке, перед первым кожухотрубчатым теплообменником первой ступени установлен трубчатый тепломассообменный аппарат, трубный пучок которого соединен с трубопрово-дом выбросного газа, а межтрубное пространство связано посредством наcoca с нижней частью конденсатосборника, трубопровод выхода конденсата и очищаемого газа из кожухотрубчатого теплообменника второйступени соединен с межтрубными пространствами теплообменников первой ступени, выходы из которых соединены со входом в аппарат для очистки газа.

На чертеже приведена установка для очистки газов, содержащих аэрозоли и пары органических соединений.

Она содержит тепломассообменный аппарат (ТМА) 1, кожухотрубчатые теплообменные аппараты 2 с недиафрагмированными вихревыми поперечно-орсбренными трубами, кожухотрубчатые теплообменные (конденсаторы) 3 с диафрагмированными вихревьми трут бами, термокаталитическую колонну ITKK I 4, конденсатосборники 5, насос 6, трубопроводы, инжекторы 7.

Особенностями устройства ТМА 1 является то, что нижняя трубная решетка 8 и перегородки тарелки 9 перфорированы, через приемную камеру 10 проходят отводные трубки 11, а трубный пучок 12 вихревых недиафрагмированных теплообменных труб снабжен винтовыми закручивающими устройствами 13 малого перепада давления. Особенностями устройства кожухотруб.чатых теплообменных аппаратов 2 является то, что в них установлены теплообменные трубы 14 с оребрением и

0 закручивающими устройствами 15 малого перепада давления. Особенностями устройства кожухотрубчатых теплообменных аппаратов 3 является то, что они снабжены диафрагмированными вих-,

5 ревыми теплообменными трубами 16 с винтовыми закручивающими устройствами 17 высокого перепада давления, обеспечивающими получение эффекта температурного разделения газа (эффекта Ранка J. Особенностями устройства термокаталитической колонны является то, что его топочная смесительная камера 18 охватывается кольцевым теплообменником, трубы 19 которого со стороны входа газа снабжены

5 винтовыми закручивающими устройствами 20 малого перепада давления; в каталитической камере используются теплообменные трубы с нанесенным катализатором в виде пленки на внутреннюю поверхность и снабженные со стороны входа газа винтовыми закручивающими устройствами 21 малого перепада давления, в межтрубное пространство катализаторной камеры может подаваться хладагент для охлаждения реакционных труб.

Верхняя камера аппарата 1 связана трубопроводом с верхней камерой первого аппарата 2 первой ступени, ниж-:

Q няя камера которого связана трубопроводом с верхней камерой второго апг парата 2 первой ступени. Нижняя камера аппарата 2 первой ступени трубопроводом связана с приемной камеJ. рой 22 первого аппарата второй ступени, верхняя и нижняя камеры которого через инжектор 7 связаны трубопроводом с приемной камерой 23 второго аппарата второй ступени, верхняя камера которого также через инжектор 7 связана трубопроводом последовательно с межтрубным пространством аппарата первой ступени. При этом межтрубное пространство первого аппарата первой ступени трубопроводом

5 связано с термокаталитической колонной 4. Нижние камеры аппаратов через конденсатосбо{)ник 5 и насос б трубопроводами связаны с межтрубным пространством тепломассообменного аппарата..

.Работа установки происходит следующим образом. Газ, содержащий аэрозоли и пары органических соединений, под давлением из реактора (на рисунке не показан ) направляют в приемную камеру 10 тепломассообменного аппара- .та 1, откуда газ через каналы винтовых закручивающих устройств 13 попадает в теплообменные трубы; в трубах газ очищается от аэрозол-ей и подвергается охлаждению, а затем разделе-- 15 нию от жидкой фазы в сепарационных устройствах 24; затем отделенный газ через перфорированную трубную решетку 8 направляют в межтрубное пространство аппарата 1, где газ контактиру- 20 ет.на тарелках 9 в пенном режиме с захоложенным конденсатом, подаваемым в штуцер 25 из конденсатосборника 5 насосом б, при необходимости с дополнительной подпиткой сырьем. Общий 25 перепад давления в аппарате 1 создаваемый винтовыми закручивающими устройствами с относительной площадью сечения FJ-. 0,2 F F /F {отношение площади сечения сопел к площади сече- Q НИН трубы) мал, и создается с целью повышения коэффициента теплоотдачи со стороны naporasoBOJo потока и сепарации жидкой фазы.

Возможна схема установки и при замене тепломассообменного аппарата обычным кожухотрубчатым теплообменником с подачей в его межтрубное пространство в качестве хладагента захоложенного конденсата с подпиткой сырьем и установкой во входных концах40 труб закручивающих устройств.

Частично очищенный и охлажденный газ после аппарата 1 подают последовательно в приемные камеры 26 аппаратов 2, откуда посредством закручи- 45 вающих устройств 15 газ направляют в поперечно-оребренные трубы 14, в которых происходит дальнейшее охлаждение в условиях закрученного потока газа и сепарация сконденсировавших- CQ ся продуктов в сепарационных устройствах 27; далее конденсат попадает в нижнюю камеру 28, а затем поступает в конденсатосборник 5. Отделенный от конденсата газ поступает в приемную KciMepy 26 второго вихревоГО теплообменника с поперечно-оребренными трубами 14, который по устройству в работе аналогичен первому аппарату 2. В качестве хладагента в межтрубное пространство аппаратов 60 2 последцвательно подают захоложенный газ из вихревого кожухотрубчатого теплообменника-конденсатора 3.

В аппаратах 2 используют винтовое закручивающее устройство с F с. 0,15-65

0,20 и перепадом давления 0,5 1,0 кгс/см для повышения коэффициента теплоотдачи со стороны парогазового потока без создания видимого эффекта температурного разделенияОхлажденный и частично очищенный газ первой ступени очисткипосле аппарата 2 направляют на вторую ступень - ступень глубокой низкотемпературной очистки, состоящую из двух вихревых кожухотрубчатых теплообменников-конденсаторов 3. Газ подают в приемную камеру 22 аппарата 3, а затем закручивающими устройствами 17 в вихревые трубы 16, в которых осуществляют температурное разделение газа на два потока: холодный - выводимый через диафрагму-отверстие в закручивающем устройстве 17 в верхнюю часть, а горячий поток после охлаждения через сепарационное устройство 29 - в нижнюю часть. При создании перепада давления более чем в два раза происходит процесс температурного разделения газа в вихревых трубах. При выборе оптимального режима работы в зависимости от свойств конденсируемого продукта возникает возможность эффективной конденсации и сепарации продукта из газа, чему способствует высокоскоростное закручивание газа, действие центробежных сил и охлаждение горячего потока. Отсепарированную жидкую фазу собирают в нижней части, а затем направляют в конденсатосборник 5, а холодный поток, имеющий давление ниже чем горячий , инжектируют через инжектор 7 горячим потоком с целью экономичного выравнивания давления, а затем направляют во второй теплообменны аппарат 3 второй ступени,который по устройству и работе аналогичен пер.вому аппарату 3. В межтрубное пространство аппаратов 3 подают хладаген.рассол с изотермой на 10-15°С ниже, чем получаемый захоложенный и очищеный газ после первой ступени.

В качестве закручивакяцих устройс в аппаратах второй ступени используют винтовые закручивающие устройства с F 0,09-0,11 и перепадом давления в два, три раза ниже начального.

После второй низкотемпературной ступени очистки очищенный и захоложенный газ через инжектор 7 подают последовательно в межтрубное пространство второго и первого аппаратов 2 первой ступени очистки, как хладагент. Подогретый газ из межтрубного пространства аппаратов 2 подают в межтрубное пространство кольцевого теплообменника с трубами 19,. снабженными винтовыми закручивающими устройствами термокаталитической колонны 4. Затем газ направляют череэ распределительное устройство в KeiMepy 30 смещения г в которой газ смешивают с дымовыми газами, получаемыми в горелке 31. Газ, нагретый до 350-450 С направляют в кожухотрубчатую каталиэаторную камеру, оснащенную реа кционными трубами с закручивающими устройствами и нанесенным в виде пленки катализатором на внутреннюю поверхность, где происходит полное обезвреживание газа полностью или до установленных санитарных норЛ, затем газ через закручивающее устройство 20 направляют в теплообменные трубы 19, где он отдает теплб входящему газу, после чего обезвреженный газ выбрасывают в атмосферу или используют в качестве сырья для получения инертного газа. В теплообменных и реакционных трубах используют закручивающие устройства с F 0,15-0,2 и перепадом давления 0,5-1,0 кгс/см с целью повыиения коэффициента теплоотдачисо стороны газового потока.

Использование предлагаемой установки позволяет исключить водяной и рассольный холодильники; исключить оборотную воду и сократить расход рассола; снизить эксплуатационные расходы; эффективно использовать энергию давления, захоложенный конденсат и газ; обеспечить полноеобезвреживание газа и при повыиении концентрации органики в газе.

УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащая систему конденсации, включающую кожухотрубчатые теплообменник первой ступени с трубопроводом выбросного газа и второй ступени с трубопроводами выхода конденсата и очищаемого газа, аппарат для очистки газов и конденсатосборник, отличающаяс я тем, что, с целью повьвиения эффективности и экономичности процесса путем более рационального использования исходного давления захоложенного газа и конденсата, перед первым кожухотрубчатым теплообменником первой ступени установлен трубчатый тепломассообменный аппарат, трубный пучок которого соединен с трубопроводом выбросного газа, а межтрубное пространство связано посредством насоса с нижней частью конденсатосборника, трубопровод выхода ,KOH-Q денсата и очищаемого газа из кожухо- S трубчатого теплообменника второй стуСП пени соединен с межтрубными пространствами теплообменников первой ступени, выходы из которых соединены со входом в аппарат для очистки газа. SJ ел 00 СП СО vl