Пенный аппарат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕ НИХ

РЕСПУБЛИК (594 В 01 D 47 04 (21) 3759117/23-26 (22) 30.03.84 (46) 23.02.86. Бюл. У 7 (71) Волжский филиал Ленинградского государственного научно-исследовательского и проектного института основной химической промышленности (72) К.M. Литвиненко, Н.Д. Афанасьев, С.Г. Савченко и Н.С. Хищенко (53) 66.074.5(088.8) ($6) Авторское свидетельство СССР

9 578091, кл. В 01 D 47/04, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1053859, кл. В 01 D 47/04, 1983. (54)(57) 1. ПЕННЪ|Й АППАРАТ, включающий цилиндрический корпус, патрубок подвода газа, стабилизатор пенного слоя, орошающее устройство, сборник

„„SU„„1212 15 A жидкости и патрубок отвода газа, р тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности очистки газов, он. снабжен горизонтальной перегородкой, размещенной внутри корпуса с кольцевым зазором с диаметром 0,90-0,96 диаметра корпуса с усеченньм конусом, расположенным на перегородке, диаметр нижнего основания которого равен 0,800,95 диаметра перегородки, а диаметр верхнего основания — 0,6-0,7 диаметра корпуса.

2 ° Аппарат по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что стабилизатор пенного слоя выполнен в виде радиальных наклонных пластин, размещенных между боковой поверхностью конуса и корпусом аппарата.

1212515

Изобретение относится к технике мокрой очистки газов и может быть использовано для проведения теплои массообмена между газом и жидкостью, а также для технологической и санитарной очистки газов в химической промьппленности и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение эффективности очистки хазов путем интенсификации массообмена и уменьшения .брызгоуноса жидкости.

На„чертеже схематично показан пенный аппарат, Пенный аппарат содержит корпус

1 с входным патрубком 2 газа, горизонтальную перегородку 3. орошающее устройство 4, конус 5, сборник 6 жидкости с патрубком 7 для ее отвода, стабилизирующие наклонные пластины 8 и выхлопной патрубок 9.

Аппарат работает следующим образом.

20

Внутрь корпуса 1 через патрубок 2 входа подают загрязненный примесями гаэ в пространство под перегородкой 3.

Сверху на перегородку через орошающее устройство подают жидкость. Прохо- дя кольцевой зазор между, стенками

30 корпуса 1 и периметром перегородки 3, газ вступает во взаимодействие с жидкостью; стекающей на перегородку. Происходит - взаимное диспергирование, гаэа и жидкости с образованием в рабочем пространстве над перегородкой газожидкостного пенного слоя с высокоразвитой поверхностью контакта фаз, в котором происходит очистка газа от

- примесей или другие тепло- и массаобменные процессы. Отработанная жидкость, протекая через кольцевой зазор, попадает в сборник 6 и выводится иь процесса через патрубок 7.

В рабочем пространстве над перегородкой часть энергии газового пото45 ка расходуется на закручивание газожидкостного слоя, которое происходит в результате механического взаимодействия с наклонно установленными радиальными пластинами стабилизатора пены, которые и сообщают слою вращательное движение. Вращение слоя способствует его турбулизации, что также повышает межфазную контактную поверхность и ее обновляемость. 55

Пройдя газожндкостный слой, ras; содержащий капли жидкости, дополнительно закручивается теми пластинами, которые установлены выше слоя пены.

Под действием центробежных сил капли (брызги) отбрасываются к стенкам корпуса и снова стекают в слой (рециркулируют). Очищенный от примесей и капель жидкости гаэ через выхлопной патрубок 9 выбрасывают в атмосферу или отводят на технологические нужды.

Рабочее пространство аппарата расширяется снизу вверх sa счет установки усеченного конуса. Это позволяет получить следующие преимущества: скорость газа в рабочем пространстве снижается постепенно, основной теплои массообмен между газом и жидкостью происходит в нижней части гаэожидкостного слоя — области наибольшей турбулизации. В верхней части слоя также осуществляется тепло- и массообмен, но основное ее значение — не допустить уноса жидкости из нижней части слоя выходящим газом. Струи, брызги и пленки жидкости, увлекае- мые газовым потоком из нижней части слоя, задерживаются верхними низкоскоростными более спокойными слоями.

При этом образование в центре воронки закрученного потока газа исключено установкой в центральнойзоне аппарата усеченного конуса.

Диаметр перегородки выбран равным 0,90-0,96 диаметра корпуса (см. табл. 1). Интервал обусловлен не" обходимостью создания требуемой скорости газов в зазоре, равной

15-20 м/с, и скорости газов в полном сечении аппарата, равной 2,02,5 м/с, для достижения оптимальной высоты гаэожидкостного слоя.

Зависимость высоты газожидкостного слоя от отношения диаметра перегородки к диаметру корпуса при скорости газов на уровне верхнего основания конуса 3,2 м/с, плотности орошения 0,2 л/м rasa, нижнем диаметре конуса 0 3 м, верхнем диаметре 0,15 м при диаметре аппарата

0,5 м представлена в табл.

1212515 .

Таблица 1

0,85

0,9

0,92

0,96

0,97

150200

500600

500700

9501050

Захлебывание

Высота слоя, мм

I !

О В аппарате диаметр нижнего основания конуса составляет 0,80-0,95 диаметра перегородки. Величина этого отношения связана в первую очередь с нагрузкой на аппарат по жидкой

15 фазе. В случае, когда диаметр нижнего основания конуса равен диаметру перегородки, наблюдается интенсивная утечка жидкости. Пенный

I слой не возникает совсем.

Из табл. 2 видно, что уменьшение диаметра нижнего основания конуса ниже 0,8 диаметра перегородки нецелесообразно, поскольку начинает по»

25 являться тенденция к снижению высоты слоя из-за снижения скорости газов.

Зависимость высоты слоя от отношений диаметров перегородки и нижнего

30 основания конуса при диаметре аппарата 0 5 м, верхнем диаметре конуса

0 15 м, диаметре перегородки 460 мм (0,923 аппарата), скорости газов в полном сечении аппарата 2,4 м/с, плотности орошения 0,2 л/м, газа представ-.

35 лена в табл. 2.

Таблица 2

1 т

Отношение диаметров

0,98 . 0,95

0 75

0,85

0,9

0,80. Высота слоя, мм

300

500

650

650

550

430

Из табл. 2 следует, что оптимальное отношение диаметра нижнего основания конуса к диаметру перегородки равно 0,80-0,95. Диаметр верхнего ос- 50 нования усеченного конуса составляет

0,6-0,7 диаметра аппарата. Пределы выбраны исходя из того, что при ско- .. рости газов в кольцевом зазоре 1520 м/с скорость в верхней зоне слоя 55 должна находиться в пределах 3,03,5 м/с, а при выходе газов из рабочего в сепарационное.пространство, ОтношениеЭ перегородок корпуса

Из табл. 1 видно, что увеличение диаметра перегородки (уменьше° ние проходного сечения) ведет к росту высоты слоя и гидравлического сопротивления аппарата. Когда диаметр перегородки достигает 0,97 диаметра аппарата, утечка жидкости через зазор прекращается, высота слоя начинает расти. Происходит захлебывание аппарата. Количество жидкости в слое нарастает, а коли.чество газов вследствие роста сопротивления уменьшается. Затем при выравниванйи кинематической энергии газа и потенциальной энергии жидкости происходит полный провал жидкости через кольцевой зазор, т.е. происходит нарушение режима, очистка газов не происходит. Затем пен ный режим в аппарате восстанавливается. Прй уменьшении диаметра .перегородки наблюдается падение вы- соты слоя и гидравлического сопротивления аппарата. Уменьшение диаметра перегородки ниже 0,9 диаметра аппарата нецелесообразно ввиду рез-кого снижения высоты слоя. т.е. в полном сечении аппарата—

2,0-2,5 м/с, которые необходимо выдерживать для достижения высокой эффективности очистки и ликвидации брызгоуноса.

Пределы соотношений геометричес-.. ких размеров элементов являются оптимальными для обеспечения наибольшей эффективности пенного аппарата при минимальном брызгоуносе.

Зависимость эффективности улавливания тумана фосфорной кислоты от

1212515 соотношения геометрических размеров элементов конструкции пенного аппара та диаметром 0,5 м прн скорости raзов в полном сечении аппарата 3,2м/с; и орошении 0,2 л/м представлена в табл. 3.

Таблица 3

Эффективность, Й

Отношение

Брызгоунос, r/м

0,9

0,9

0,65

0,12

91,8

0,85

0,9

0,65

0,10

88,6

0,9

0,92

0,65

0,10

92,6

0,96

0,9

0,65

0,10

91,9

0,97

0,9

0,65

Захлебывание

0,12

84,7

0,92

0,75

0,65

91,8

0,65

0,92

0,8

0,10

91,2

0,92

0,95

0,65

0,10

0,65

0,92

0,98

0,10

82 3

0,92

0,9

0,55

83,8

0,92

0,9

0,60

92,0

0,12

0,92

0,9

0,70

90,8

0,9

0,92

0,75

0,23

86,4

Отношение диаметра перегородки к диаметру корпуса

Отношение диаметра низнего основания конуса к диаметру перегородки верхнего диаметра конуса к нижнему (0,10 (0,10

12I2515

Составитель Н. Савенков

Техред О.Неце Корректор С. Черни

Редактор П. Коссей

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород„ ул. Проектная, 4

Заказ 670/1О Тираж 663

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5