Устройство для пылеулавливания и охлаждения жидкости

 

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Цель - повышение эффективности очистки газа и охлаждения жидкости за счет увеличения поверхности контакта фаз. Потоки дробятся на отдельные струи и капли дробителями 8 потока, подпорным кольцом 9, а также двухступенчатой конической обечайкой 3, при этом обеспечиваются соответствующие толщины газовоздушного слоя и сплошностью внутренней жидкости пленки водяным затвором. Цель достигается соединением корпуса 1 с радиальными патрубками 7 подвода газа, установлением их между пленкообразователем и кольцом 9 и размещением в них на входе в корпус дробителей 8, выполнением нижней части корпуса в виде двухступенчатой конической обечайки 3 с углом конуса на первой ступени 0,61 - 0,67, на второй 0,33 - 0,39 угла конуса подпорного кольца. Кроме того, цель достигается применением пленкообразователя из концентричных цилиндроконических обечаек 14 и 15, расположением ниже последних конического отражателя 18, соединением полого усеченного конуса подпорного кольца 9 с цилиндрической обечайкой 11, направлением угла конуса вниз и его величиной 130 - 148°, тангенциальными патрубками 13 подвода жидкости в цилиндрические части обечаек 14 и 15 пленкообразователя. Газ поступает внутрь корпуса 1 по патрубкам 7 подвода газа, разделяется на струи дробителями 8, прорывает сплошную жидкостную пленку, стекающую по внутренней поверхности корпуса 1 между обечайками 14, 15 и отражателем 18 пленкообразователя, подвод жидкости в которые осуществляется по патрубкам 13 тангенциального подвода жидкости. Газ не прорывает внутреннюю жидкостную пленку и смешивается с жидкостью, а газожидкостный поток устремляется вниз корпуса через зазор между подпорным кольцом и корпусом, турбулизируется на двускатной конической обечайке 2 и взаимодействует с каплями жидкости, дробящейся о кольцо 9. Происходят очистка газа и охлаждение жидкости. 5 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I)5 В 01 0 47/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4716005/26 (22) 11.04,89 (46) 15.08.91. Бюл. М 30 (71) Ярославский политехнический институт (72) В.А.Раков, А.И.Зайцев, В.Н.Сидоров и С,И.Петров (53) 621.928.97(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

hk 858885, кл. В 01 О 45/10. 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 1346211, кл. В 01 0 47/06, 1986. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ И ОХЛАЖДЕНИЯ ЖИДКОСТИ (57) Изобретение может быть использовано в химической промышленности и позволяет повысить эффективность очистки газа и охлаждения жидкости за счет увеличения поверхности контакта фаэ. Цель достигается дроблением потоков на отдельные струи и капли дробителями потока 8, подпорным кольцом 9, а также двухступенчатой конической обечайкой 3, обеспечением соответствующих толщин газовоздушного слоя и сплошностью внутренней жидкости пленки — водяным затвором. Это обеспечивается соединением корпуса 1 с радиальными патрубками 7 подвода газа, установлением их между пленкообраэователем и подпорным кольцом 9 и размещением в них на входе в корпус дробителей 8 потока, выполнением нижней части корпуса в виде двухступенчаИзобретение относится к оборудованию по газоочистке и охлаждению и может найти применение в химической и смежной с ней отраслях промышленности, где необходимо производить улавливание пыли и ох. Ж 1669506 Al той конической обечайки 3 с углом конуса на первой ступени 0,61-0,67, на второй 0.330,39 угла конуса подпорного кольца, применением плен кообраэователя из концентричных цилиндрическо-конических обечаек 14 и 15, расположением ниже последних конического отражателя 18, соединения полого усеченного конуса подпорного кольца 9 с цилиндрической обечайкой 11, направления угла конуса вниз и его величиной (130-148 ), тан ген циал ьн ыми патрубками 13 подвода жидкости в цилиндрические части обечаек 14 и 15 пленкообразователя, Газ поступает внутрь корпуса 1 по радиальным патрубкам 7 подвода газа, разделяется на струи дробителями потока 8, прорывает сплошную пленку, стекающую по внутренней поверхности корпуса 1 между цилиндрическо-коническими обечайками

14, 15 и коническим отражателем 16 пленкообраэователя, подвод жидкости в которые осуществляется по патрубкам 13 тангенциального подвода жидкости 13. Гаэ не прорывает внутреннюю жидкостную пленку и смешивается с жидкостью, и газожидкостной поток устремляется вниз через зазор между подпорным кольцом и корпусом, турбулиэируется на двускатной конической обечайке 2 и взаимодействует с каплями жидкости, дробящейся о кольцо 9. Происходят очистка газа и охлаждение жидкости, 5 ил. лаждение жидкости, Кроме того, оно может быть использовано для улавливания фосфатной пыли и охлаждения пульпы в производстве экстракцион ной фосфорной кислоты, 1669506

Цель изобретения — повышение эффективности очистки газа и охлаждения жидкости.

На фиг, 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — график зависимости степени охлаждения от соотношения а1 а2 углов — и — -, на фиг, 3 — график эависищ Яз мости степени охлаждения и коэффициента разложения апатитового концентрата от угла m; на фиг. 4 — график зависимости степени очистки газа or угла аз, на фиг. 5— график зависимости степени очистки от соа> а2 отношения углов — и —, Щ Щ

Устройство содержит вертикальный корпус 1, состоящий из верхней цилиндроконической обечайки 2 и нижней двухступенчатой конической обечайки 3, которая включает коническую обечайку первой ступени 4 и второй ступени 5, а также отвод 6 жидкости, В цилиндрическую часть цили дроконической обечайки 2 корпуса подсоединены радиальные патрубки 7 подвода газа, которые на входе в корпус снабжены дробителями 8 потока, например решеткой или сеткой, В нижней части цилиндрической части цилиндроконической обеч йки 2 расположено подпорное кольцо 9, ссстоящее из полого усеченного конуса 10, примыкающеи к нему снаружи цилиндрической обечайки 11, а также крепления 12, позволяющего жестко крепиться подпорному кольцу между цилиндроконической обечай кой 2 и двухступенча гой конической обечайкой 3. В креплении 12 предусмотрена максимальная площадь окон или отверстий для прохода жидкости и газа. Центробежный пленкообразователь состоит из патрубков 13 тангенциального подвода жидкости в цилиндри-еские части цилиндроконических обечаек 14 v 15, заканчивающихся коническими обечайками 16, 17, конического отражателя 18, крепящегося к крышке 19 осью 20. В нижн.- и части корпуса при необходимости используют емкость для разделения жидкости и газа, для чего предусмотрен фланец на отводе 6 жидкости. Конус 10 размещен с зазором 21 к корпусу 1, Устройство имеет пгтрубки отвода

22 газа и отвода 23 жидкости.

Устройство работает следующим образом.

Газ поступает по радиалы. IM натрубкам 7 подвода газа в цилиндрическую часть цилиндроконической обечайки 2, предварительно дробясь на отдельные струи-г1озоки, проходя через дробители 8 потоков (решетки). Жидкость, поступающая внутрь цилиндрических обечаек пленкообразователя по

25 Q

55 патрубкам 13, раскручивается и заполняет почти весь обьем цилиндроконических обечаек 14, 15. Раскрученная жидкость, проходя между обечайками 2 и 17, а также обечайкой 16 и отражателем 18. образует жидкостную пленку, стекающую по внутренней поверхности корпуса 1, и жидкостный купол внутри него. Струи газа покрывают жидкостную пленку и интенсивно диспергируются в жидкости. При этом давление rasa и толщина жидкостного купола внутри корпуса выбирают таким, что не происходит нарушение его сплошности. Подпорное кольцо 9 углом конуса направлено вниз и охвачено цилиндрическбй обечайкой 11, что споссбствует направлению основной массы жидкости при отражении от него внутрь корпуса 1, а затем в отвод 6 жидкости, разбивая жидкостной купол на от," эльные струи и капли. Цилиндрическая обечайка 11 образует зазор 21 с корпусом 1. в который устремляется газожидкостный поток. Часть капель сливается опять в пленку, стекающую по внутренним поверхностям двухскатной конической обечайки 3, а часть газо-жидкостного потока проникает внутрь жидкостного купола, Происходит интенсивное контактирование потоков газа с жидкостью за счет з. ачительной поверхности взаимодействующих фаэ, способствующей высокой степени охлаждения и пылеулавливания, Затем о лажденнэя жидкость и очищенный гаэ выводятся из устройства через отвод 6 жидкости. При необходимости происходит их дальнейшее разделение и отвод жидкости и очищенного газа из устройства.

В результате экспериментальных исследований установлено, что для наиболее зффективной работы устройства угол конуса на первой ступени двухступенчатой конической обечайки должен составлять 0,61-0,67 угла конуса подпорного кольца, а на второй

0,33-,0,39. а угол конуса подпорного кольца

9 должен укладываться в интервал 130-148

<см, фиг. 2 и 3).

На фиг. 1 показан график зависимости степени охлаждения пульпы при подаче в реактор при производстве экстракционной фосфорной кислоты от следующих соотношений: угла конуса первой ступени двухступенчатой конической обечайки и угла конуса подпорного кольца при постоянном угле конуса второй ступени а2 - 30 и угла конуса второй ступени двухступенчатой конической обечайки и угла конуса подпорного кольца при постоянном угле конуса первой стУпени а1 - 90 .

Степень охлаждения в интервалах а1баз = 0,61-0.67 и а2/аэ - 0,33-0,39 мак1669506 симальна и составляет 1,8 С, что является наиболее благоприятным условием для работы реакторов, так как повышение данного интервала более 2 С влечет за собой эахолаживание пульпы, т,е. появление в реакторе мелких кристалликов фосфогипса, что сказывается на эффективности работы всей технологической линии производства экстракционной фосфорной кислоты. А за пределами данных интервалов степень охлаждения резко падает, что влечет за собой значительное повышение затрат энергии на увеличение кратности циркуляции пульпы через данный охладитель для получения смеси такого же качества, а следовательно, и увеличение времени проведения технологического процесса, а в конечном итоге и снижение производительности

На фиг. 3 приведен график зависимости степени охлаждения пульпы и коэффициента разложения апатитового концентрата от угла конуса подпорного кольца при производстве экстракционной фосфорной кислоты, причем величины углов конусов первой

4 и второй 5 ступеней конической обечайки брались постоянными (на первой ступени

a> = 90о, а на второй а2 = 30 ) из соответствующих интервалов стабильной работы устройства. Из графика видно, что в пределах интервала угла конуса кольца 130-148 степень охлаждения пульпы максимальна (порядка 1,8о), а коэффициент разложения апатитового концентрата значить ен (до

98,2;(,), что определяет хорошее качество смеси. При выходе за рамки этого интервала коэффициент разложения апатитового концентрата практически не увеличивается, а качество раствора ухудшается за счет появления кристаллов фосфогипса в растворе.

При этом вероятность появления кристаллов фосфогипса в растворе резко возрастает. Кроме того, данный интервал углов конуса подпорного кольца 9 позволяет добиться более интенсивной диспергации, т,е, более интенсивного дробления падающего на него потока жидкости, что резко увеличивает поверхность контакта фаз и, следовательно, степень очистки газа. Поэтому полученный интервал (130-148) является наиболее благоприятным для работы устройства, так как способствует получению небольшой степени очистки газа и охлаждения пульпы одновременно, Подтверждением служит график зависимости степени очистки газа от фосфатной пыли от угла конуса подпорного кольца при производстве экстракционной фосфорной кислоты также при постоянных

a< - 90 и а2 = 30 (см. фиг. 4).

В пределах 126 †1 степень очистки газа имеет максимальное значение. Данный интервал получен при учете степени очистки газа более 85) . Сравнивая фиг. 3 и 4, установлено, что общим интервалом углов конуса подпорного кольца, определяющим оптимальность работы устройства как в режиме очистки, так и в режиме охлаждения, является интервал 130 — 148", так клк данный интервал полностью входит в полученный из фиг, 4 (126-153) .

При экспериментальных исследованиях получены значения с1епени очистки газа на границе данного интервала: нижнее — 87 (130 ) и верхнее — 80,5 (148 ). Установлено, что при выходе за рамки данного интервала степень очистки газа падает.

На фиг. 5 показан грлфи . aaâèñèìoñòè степени очистки газа от отношения угла конуса первой ступени двухступенчатой конической обечайки и угла конуса подпорного кольца при постоянном угла конуса второй ступени nz =- 30 и степени Очистки Газа от отношения угла конуса второй ступени двухступенчатой конической обечлйки и угла конуса подпорного кольца при постоянном угле конуса первой ступени rl1 = 90, причем угол конуса подпорного колыia гХ1 = о

140 в обоих cRучаях постоянныи.

Как видно из графика фи . 5, степень очистки газа сначала резко возрастает, затем практически постоянна (увеличивлется незначительно), а потом опять слабо возрастает. Степень Очистки газл имеет максимальное значение при rr1, à ) 0,55 и

az/0з > 0,31. Сравнивая интериллы максимальной степени очистки газа фиг. 2 и фиг.

5, получают общий интервал максимальной очистки газа и охлаждения пульпы в предепах а1баз =- 0,61-0,67; гzi г з =- 0,33 0,39.

Поэтому эти интервалы соотеетствуют оптимальной работе устройсгвл на различных режимах.

Таким образом соединение корпуса устройства с радиальными патрубками подвода газа, установленными между планкообразователем и подпорным кольцом, позволяет турбулизировм ь значительные обьемы жидкости, стекл ощей по внутренней поверхности корпуса, л следовательно, увеличить степень охлаждения пульпы. Установление дробителей потока на входа в корпус в патрубках подвода газа позволяет разделять потоки нл Отдельные струи и направлять их в различные точки корпуса, что в значительной степени увеличивает поверхность контакта фаз. Выполнение нижней части корпуса в виде двухступенчатой конической обечайки по1669506, увеличивается.

10 эволяет стекающему газо-жидкостному потоку турбулизироваться при движении по ступеням, выполнение угла конуса на первой ступени 0,61-0,67, а на второй 0,33-0,39 угла конуса подпорного кольца позволяет значительно повысить степень охлаждения жидкости за счет оптимальных гидродинамических условий течения жидкости. Применение пленкообраэователя в виде концентричных цилиндроконических обеча ек с установлением ниже последних конического отражателя с тангенциальным . подводом жидкости в цилиндрические их части позволяет почти полностью заполнять свободный объем между обечайками жидкостью и получать стабильные жидкостные пленки — стекающую по внутренней поверхности корпуса и образующуюся внутри корпуса, что позволяет внутренней жидкостной пленке служить как бы водяным затвором и не пропускать гаэ через него, поступающий иэ радиальных патрубков, что обеспечивает надежность работы устройства и при работе его как пылеуловителя не допускать проскок непрореагированного газа в систему абсорции. Выполнение полого усеченного конуса подпорного кольца, соединенного с цилиндрической обечайкой, позволяет направить весь стекающий по внутренней стенке корпуса поток только в образовавшуюся щель между кольцом и корпусом, что вызывает также увеличение поверхности контакта фаз жидкости и rasa при прохождении между ними. Угол конуса подпорного кольца направлен вниз и составляет (130/ t48) . Это дает воэможность внутренней "свободной" жидкостной пленки пленкообрээователя служить водяным затвором, что обеспечивает соответствующие толщины газо-воздушного слоя для наибольшей эффективности процесса, а также позволяет направить стекающий поток, разбивающийся на брызги только внутрь уст15

40 ройства. Образующееся множество струй и брызг в значительной степени увеличивает поверхность контакта фаз. Поступающий газ проникает внутрь купола и реагирует с капельным потоком. Эффективность процесса возрастает, так как поверхность контакта фаз жидкости и газа значительно

Формула изобретения

Устройство для пылеулавливания и охлаждения жидкости, содержащее вертикальный корпус с пленкообразователем в верхней части, патрубки подвода жидкости, патрубок подвода газа, подпорное кольцо в виде полого усеченного конуса, расположенное ниже пленкообраэователя, патрубки отвода газа и жидкости, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности очистки газа и охлаждения жидкости за счет увеличения поверхности контакта фаз, оно снабжено дополнительными патрубками подвода газа и дробителями потока, патрубки подвода rasa подведены радиально к корпусу на уровне между пленкообразователем и подпорным кольцом, дробители потока размещены в патрубках подвода газа на вводе в корпус, выполненный в нижней части в виде двухступенчатой конической обечайки с углом конуса на первой ступени

0,61 — 0,67, на второй — 0,33-0,39 угла конуса подпорного кольца, при этом пленкообразователь имеет концентрические цилиндроконические обечайки и конический отражатель, конус подпорного кольца размещен с зазором к корпусу, ориентирован меньшим основанием вниз, выполнен с цилиндрической обечайкой по верхнему обрезу, и имеет угол при вершине 130-148О, а патрубки подвода жидкости подсоединены тангенциально к цилиндрическим частям обечаек пленкообразователя.

1669506

Фиг

Фк 05

0.5 055 Об ОбЗ 07 075 dz д

025 Р.Я Р 35 0.4 0.45 0

Фиг. 2

1669506 с4=Ю

or>=30

У. 25

)га оо но пп 160 1 0

f00

ЩгЗ

Составитель О. Беккер

Редактор М. Федорова Техред М,Моргентал Корректор О. Кумдрик

Заказ 2693 Тираж 431 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г, Ужгород, ул,Гагарина, 101

/7

8f

1Я п0 по 140 150 160

O(g

Фиг,4O(1 99

09 0Н 06 0б5 07 075

100

И. Z5 иэ à ÇÇ 04 а45 о.5 щ