Пенный массообменный аппарат

Изобретение относится к технике мокрой очистки газов. Пенный массообменный аппарат содержит вертикальный корпус цилиндрообразной формы, патрубки для подачи и вывода газа, сборник очищающей жидкости, размещенный в нижней части корпуса, газораспределительное контактное устройство, выполненное в виде абсорбционной тарелки, включающей одну или несколько сеток, причем патрубок для подачи неочищенного газа выполнен проходящим сквозь стенку корпуса в нижнюю зону подсеточного пространства, в котором размещен струйный фильтр, включающий распылитель форсуночного типа, установленный по оси корпуса аппарата, с выходом очищающей жидкости в виде капельных струй, направленных в разные стороны по окружности к стенке корпуса, и патрубки для подачи очищающей жидкости в распылитель и на сетку абсорбционной тарелки, в котором между абсорбционной тарелкой и распылителем размещена зонтичная крышка, установленная с осесимметричным зазором относительно стенки корпуса, а ниже распылителя смонтирована на стенке корпуса диафрагма с центральным осевым отверстием, расположенная выше патрубка для подачи неочищенного газа. Технический результат - повышение эффективности очистки газа и надежности работы пенного аппарата в широком диапазоне объемов подаваемого газа. 1 ил.

 

Изобретение относится к технике мокрой очистки газов и может быть использовано в устройствах для проведения тепло-массообменных процессов, например в пенных скрубберах, применяемых для очистки газов в химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, металлургической и других отраслях промышленности.

Известна конструкция аппарата, в котором с целью увеличения поверхности контакта газа и жидкости, а также снижения удельного гидравлического сопротивления аппарата использован дозатор пены, установленный между тарелкой и стабилизатором пены и выполненный в виде многослойной сетки (авторское свидетельство СССР №590002, кл. В01В 27/04, опубл. 01.02.78.).

Недостатком такого пенного аппарата является то, что его нельзя использовать для очистки газов, загрязненных примесями, склонными к образованию отложений на стенке корпуса и на нижней сетке дозатора, так как при этом возникает необходимость остановки технологического процесса для очистки поверхностей стенки и нижней сетки, что приводит к нарушению гидродинамического режима и к снижению устойчивости пенного слоя.

Известен пенный массообменный аппарат, содержащий вертикальный корпус, патрубки для подачи и вывода газа, сборник очищающей жидкости, размещенный в нижней части корпуса, патрубки подачи жидкости и ее слива, а также газораспределительное контактное устройство, выполненное в виде абсорбционной тарелки, включающей одну или несколько сеток, причем патрубок подачи газа выполнен проходящим сквозь стенку корпуса, а выход патрубка заглублен ниже контактного устройства в подсеточное пространство (патент РФ №2165283, кл. B01D 3/28, 47/02, опубл. 20.02.2001).

Недостатками известного аппарата являются: неравномерность прохождения очищаемого газа через сетки ввиду подачи газа в подсеточное пространство по единому патрубку сквозь стенку корпуса, что вызвано требованием компактности аппарата, а также неравномерность распределения на нижней сетке очищающей жидкости, захваченной из сборника ее, газовым потоком в связи с падением в подсеточном пространстве скорости газового потока, выходящего из патрубка подачи газа, и резкой смены направления его движения под действием вентилятора. Указанные недостатки конструкции аппарата приводят к снижению эффективности его работы.

Наиболее близкой к заявляемой по технической сущности и достигаемому результату является конструкция пенного массообменного аппарата, содержащего вертикальный корпус, патрубки для подачи и вывода газа, сборник очищающей жидкости, размещенный в нижней части корпуса, газораспределительное контактное устройство, выполненное в виде абсорбционной тарелки, включающей одну или несколько сеток, причем патрубок для подачи неочищенного газа выполнен проходящим сквозь стенку корпуса в нижнюю зону подсеточного пространства, в котором размещен струйный фильтр, включающий распылитель форсуночного типа, установленный по оси корпуса аппарата с выходом очищающей жидкости в виде капельных струй, направленных в разные стороны по окружности к стенке корпуса, и патрубки для подачи очищающей жидкости в распылитель и на сетку (патент РФ №2294790, кл. B01D 47/04 - прототип). При двухсеточном варианте исполнения абсорбционной тарелки предусмотрена возможность использования сеток провального и/или переливного типа.

При работе такого аппарата неочищенный газ, поступая под действием вентилятора в подсеточное пространство, взаимодействует с капельными струями очищающей жидкости, создаваемыми распылителем, а также с ее мелкодисперсной фракцией, дополнительно возникающей при ударе капельных струй о стенку корпуса. Таким образом подсеточное пространство заполняется газо-жидкостным завихренным осесимметричным потоком, с образованием струйного фильтра, где происходит предварительная очистка газа от вредных примесей. При этом остальная часть газового потока, захватывая мелкодисперсную фракцию, подается в приосевую зону к абсорбционной тарелке, позволяя более равномерно распределить газо-жидкостный поток по поверхности сетки абсорбционной тарелки, что предполагает повышение эффективности основной очистки газа от вредных примесей, происходящей в пенном слое, с частичным улавливанием им капель очищающей жидкости.

Однако в такой конструкции аппарата совместная работа струйного фильтра и пенного слоя является недостаточно эффективной потому, что в ней струйный фильтр работает по принципу реактора перемешивания газа, в котором возникают обратные вихри, выводящие из газового потока часть капельных струй, в том числе и мелкодисперсную фракцию очищающей жидкости, в нижнюю зону подсеточного пространства, что отрицательно влияет на устойчивость газового потока, проходящего через струйный фильтр в направлении сетки абсорбционной тарелки, и на равномерность высоты слоя пены на сетке, ограничивая эффективность очистки газа в пенном слое. Этот недостаток конструкции усиливается в случае использования в аппарате абсорбционной тарелки с сетками провального типа, при котором возможно стекание жидкости из пенного слоя в объем подсеточного пространства, где расположен струйный фильтр. При этом хаотичное перекрытие ею капельных струй очищающей жидкости, образуемых распылителем, с укорачиванием их действия, приводит к снижению эффективности очистки газа не только в струйном фильтре, но и, как следствие, и в пенном слое.

Кроме того, в связи с недостаточно высокой эффективностью очистки газа в струйном фильтре, конструкция прототипа не обеспечивает надежность работы аппарата при очистке газов, содержащих примеси, включающие мелкодисперсную пыль, склонную, при увлажнении ее распыленной очищающей жидкостью, к образованию отложений на стенке корпуса и сетках абсорбционной тарелки, приводящее к уменьшению площади свободного сечения пространства движения газового потока и увеличению его скорости, что вызывает нарушение устойчивости пенного слоя на сетках абсорбционной тарелки и появление проскоков газового потока. С другой стороны не исключена возможность полного перекрытия газохода.

Кроме этого, такая конструкция пенного массообменного аппарата не позволяет применять ее для очистки больших объемов газа, в частности дымовых газов, ввиду возникающего большого сопротивления пенного слоя сеточного участка аппарата движущемуся газовому потоку, особенно в случае применения нескольких сеток.

Задачей изобретения является создание новой конструкции пенного массообменного аппарата, который обеспечивает повышение эффективности очистки газа и надежности его работы в широком диапазоне объемов подаваемого газа, в том числе при наличии в нем мелкодисперной пыли.

Решение поставленной задачи достигается при создании пенного массообменного аппарата, содержащего вертикальный корпус цилиндрообразной формы, патрубки для подачи и вывода газа, сборник очищающей жидкости, размещенный в нижней части корпуса, газораспределительное контактное устройство, выполненное в виде абсорбционной тарелки, включающей одну или несколько сеток, причем патрубок для подачи неочищенного газа выполнен проходящим сквозь стенку корпуса в нижнюю зону подсеточного пространства, в котором размещен струйный фильтр, включающий распылитель форсуночного типа, установленный по оси корпуса аппарата, с выходом очищающей жидкости в виде капельных струй, направленных в разные стороны по окружности к стенке корпуса, и патрубки для подачи очищающей жидкости в распылитель и на сетку абсорбционной тарелки, в котором, согласно изобретению, между абсорбционной тарелкой и распылителем размещена зонтичная крышка, установленная с осесимметричным зазором относительно стенки корпуса, а ниже распылителя смонтирована на стенке корпуса диафрагма с центральным осевым отверстием, расположенная выше патрубка для подачи неочищенного газа.

Включение в состав заявляемой конструкции пенного массообменного аппарата зонтичной крышки, размещенной между абсорбционной тарелкой и распылителем и установленной с осесимметричным зазором относительно стенки корпуса, позволяет защитить струйный фильтр аппарата от жидкости, стекающей из пенного слоя, предотвратив укорачивание капельных струй по всей окружности, и сохранить устойчивое радиальное направление газо-жидкостного потока в сторону стенки корпуса аппарата, а также осесимметричного зазора между нею и зонтичной крышкой, повысив эффективность очистки в струйном фильтре и устойчивость пенного слоя, влияющей на качество очистки газа в нем. При этом наибольший защитный эффект от применения зонтичной крышки достигается в аппаратах, использующих сетки провального типа.

Введение в состав конструкции аппарата двух новых элементов, а именно: зонтичной крышки и диафрагмы с центральным осевым отверстием, расположенной выше патрубка для подачи неочищенного газа в нижнюю зону подсеточного пространства, ограничивающих область действия капельных струй распылителя, обеспечивает работу струйного фильтра в режиме прямоточного реактора вытеснения, в котором отсутствуют струйные потери, вызванные образованием обратных вихрей при перемешивании потоков жидкости и газа, как имеет место в конструкции прототипа, что дает возможность значительно повысить эффективность очистки газа в нем.

Кроме того, введение в конструкцию аппарата зонтичной крышки и диафрагмы позволяет получить дополнительное количество мелкодисперсных капель очищающей жидкости за счет предотвращения их вывода из газового потока струйного фильтра вихрем в сборник очищающей жидкости и увеличения площади ударного контакта капельных струй с поверхностями стенки корпуса, зонтичной крышки и диафрагмы. Поэтому достигается более высокая степень заполнения этого ограниченного объема подсеточного пространства очищающей средой, воздействующей на газ, поступающий в него через центральное осевое отверстие диафрагмы. В результате обеспечивается высокая эффективность предварительной очистки газа в струйном фильтре аппарата, повышение устойчивости газового потока, насыщенного мелкодисперсными каплями очищающей жидкости, поступающего в подсеточную зону абсорбционной тарелки. Увеличенный вынос мелкодисперсных капель очищающей жидкости обеспечивает также повышение устойчивости пенного слоя и предотвращение проскоков газа через него. Такая согласованность совместной работы струйного фильтра и пенного слоя в итоге предопределяет значительное повышение эффективности очистки газа в целом. При этом эффективная очистка газа в ряде случаев может быть достигнута даже при использовании в конструкции аппарата односеточной абсорбционной тарелки.

Заявляемая конструкция обеспечивает надежную работу в случае очистки газа, содержащего загрязнения, включающие мелкодисперсную пыль, так как капельные струи распылителя, действующие в объеме, ограниченном поверхностями стенки корпуса, зонтичной крышки и диафрагмы, полностью заполняя его, захватывают практически все пылевые частицы, радиально направляются с ними в сторону стенки корпуса и смывают их по ней в сборник очищающей жидкости.

Наличие в заявляемой конструкции диафрагмы и зонтичной крышки оригинальной конструкции обеспечивает значительное увеличение эжекции газа и возникновение отрицательного перепада давления газа на участке от диафрагмы и до сетки с пенным слоем, что приводит к снижению сопротивления аппарата газовому потоку, а следовательно к расширению возможности конструкции по увеличению объема подаваемого на очистку газа, в частности дымовых газов, при использовании вентилятора, создающего небольшой перепад давления газа.

Заявляемый пенный массообменный аппарат изображен на чертеже, на котором на Фиг. представлен общий вид пенного массообменного аппарата в разрезе.

Пенный массообменный аппарат содержит вертикальный корпус 1 цилиндрообразной формы, патрубки 2 и 3 для подачи и вывода газа, сборник 4 очищающей жидкости, размещенный в нижней части корпуса 1, газораспределительное контактное устройство, выполненное в виде абсорбционной тарелки 5, включающей одну или несколько сеток, причем патрубок 2 для подачи неочищенного газа выполнен проходящим сквозь стенку корпуса 1 в нижнюю зону подсеточного пространства, в котором размещен струйный фильтр, включающий распылитель 6 форсуночного типа, установленный по оси корпуса 1 аппарата, с выходом очищающей жидкости в виде капельных струй, направленных во все стороны по окружности к стенке корпуса 1. Для подачи очищающей жидкости в распылитель 6 предусмотрен патрубок 7, а на сетку абсорбционной тарелки 5 - патрубок 8. Между абсорбционной тарелкой 5 и распылителем 6 размещена зонтичная крышка 9, установленная с осесимметричным зазором 10 относительно стенки корпуса 1, а ниже распылителя 6 смонтирована на стенке корпуса 1 диафрагма 11 с центральным осевым отверстием 12, расположенная выше патрубка 2 для подачи неочищенного газа. Кроме того в конструкцию аппарата включены: вентилятор 13 для подачи неочищенного газа внутрь корпуса по патрубку 2, насос 14, направляющий очищающую жидкость по патрубку 7 к распылителю 6 и по патрубку 8 на поверхность сетки абсорбционной тарелки 5, а также каплеуловитель 15, установленный в верхней части корпуса 1 и сообщающийся с патрубком 3 для вывода очищенного газа.

Пенный массообменный аппарат работает следующим образом.

Неочищенный газ под действием вентилятора 13 по патрубку 2 поступает в нижнюю зону корпуса 1 аппарата, проходит через центральное осевое отверстие 12 диафрагмы 11 и, двигаясь радиально в объеме подсеточного пространства, ограниченного поверхностями стенки корпуса 1, диафрагмы 11 и зонтичной крышки 9, направляется в сторону осесимметричного зазора 10, образованного зонтичной крышкой 9 и стенкой корпуса 1. При этом весь упомянутый выше ограниченный объем, будучи полностью заполненным капельными струями очищающей жидкости, выходящими из распылителя 6 и направленными во все стороны по окружности к стенке корпуса 1, образует струйный фильтр, действующий по принципу прямоточного реактора вытеснения, в пространстве которого производится эффективная предварительная очистка проходящего газа, заключающаяся в том, что значительное количество частиц загрязнений, находящихся в газовом потоке, активно захватывается струйными каплями, выносится на внутреннюю поверхность стенки корпуса 1 и затем смывается ими в сборник 4 очищающей жидкости. В то же время происходит насыщение газового потока мелкодисперсными каплями очищающей жидкости, интенсивно образующимися при ударе струй распылителя о поверхности стенки корпуса 1, диафрагмы 11 и зонтичной крышки 9. Поэтому через кольцевой зазор 10 зонтичной крышки 9 газ выходит уже в составе сформированного газожидкостного потока, содержащего большое количество мелкодисперсных капель очищающей жидкости, который направляется в подсеточную зону абсорбционной тарелки 5, равномерно распределяясь по нижней поверхности ее сетки. Затем газ вместе с каплями очищающей жидкости проходит через сетку абсорбционной тарелки 5, которые, воздействуя на покрывающую верхнюю поверхность сетки очищающую жидкость, предварительно поданную на нее из сборника 4 очищающей жидкости по патрубку 8, образуют устойчивый пенный слой на поверхности сетки абсорбционной тарелки 5. Загрязнения, оставшиеся в газе после предварительной очистки в струйном фильтре, задерживаются пенным слоем, а затем стекают в сборник 4 очищающей жидкости. Затем газ проходит через каплеуловитель 15, в котором освобождается от капель очищающей жидкости, не осевших в пенном слое, и окончательно очищенным выводится через патрубок 3.

В случае применения в заявляемой конструкции абсорбционной тарелки 5, включающей две и более сеток, для последующего образования на них пенного слоя подача очищающей жидкости по патрубку 8 производится на верхнюю сетку тарелки, с которой она стекает на ниже расположенные сетки. При этом газовый поток, следуя снизу вверх, последовательно проходит через образующийся при этом пенный слой каждой из них, а затем также через каплеуловитель 15 очищенный газ выводится по патрубку 3.

Заявляемая конструкция пенного массообменного аппарата характеризуется высокой согласованностью совместной работы струйного фильтра и пенного слоя абсорбционной тарелки, при которой струйный фильтр не только обеспечивает высокую эффективность предварительной очистки проходящего через него газа, но и насыщает его большим количеством мелкодисперсных капель, что затем позволяет дополнительно повысить эффективность очистки газа в пенном слое сетки абсорбционной тарелки и снизить сопротивление аппарата в целом. При этом достигается высокая надежность работы пенного массообменного аппарата, в том числе и при очистке газа, содержащего мелкодисперсную пыль, в широком диапазоне объемов подаваемого газа, в частности дымовых газов, с использованием вентилятора, создающего небольшой перепад давления газа, что в итоге предопределяет преимущество заявляемой конструкции пенного массообменного аппарата по сравнению с прототипом.

Пенный массообменный аппарат, содержащий вертикальный корпус цилиндрообразной формы, патрубки для подачи и вывода газа, сборник очищающей жидкости, размещенный в нижней части корпуса, газораспределительное контактное устройство, выполненное в виде абсорбционной тарелки, включающей одну или несколько сеток, причем патрубок для подачи неочищенного газа выполнен проходящим сквозь стенку корпуса в нижнюю зону подсеточного пространства, в котором размещен струйный фильтр, включающий распылитель форсуночного типа, установленный по оси корпуса аппарата, с выходом очищающей жидкости в виде капельных струй, направленных в разные стороны по окружности к стенке корпуса, и патрубки для подачи очищающей жидкости в распылитель и на сетку абсорбционной тарелки, отличающийся тем, что между абсорбционной тарелкой и распылителем размещена зонтичная крышка, установленная с осесимметричным зазором относительно стенки корпуса, а ниже распылителя смонтирована на стенке корпуса диафрагма с центральным осевым отверстием, расположенная выше патрубка для подачи неочищенного газа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Группа изобретений относится к мокрой очистке газов и может быть использовано в энергетике, металлургии и химическом производстве. Устройство для мокрой очистки газов содержит цилиндрический корпус (1), тангенциальный патрубок (4) подвода газов, тарельчатый дозатор (2) жидкости, размещенный в кольцевой щели, лопаточный завихритель (8) с противоположной входному патрубку (4) закруткой.

Изобретение относится к устройствам для проведения массообменных и теплообменных процессов. Предложен пенный массообменный и теплообменный аппарат, содержащий корпус с патрубками ввода и вывода газа и патрубком ввода рабочей жидкости; группу решеток, горизонтально установленных внутри корпуса по его высоте с разделением внутренней полости корпуса на подрешеточную и надрешеточную зоны; вертикальную замкнутую перегородку, установленную внутри корпуса соосно с ним с образованием между ней и корпусом полости кольцеобразного канала для слива рабочей жидкости, причем решетки закреплены по периметру внутренней поверхности перегородки, а верхний торец перегородки расположен выше верхней решетки и служит его переливным порогом; газоподводящую трубу, имеющую прямолинейный участок, проходящий вертикально вниз вдоль оси корпуса через все решетки; брызгоотделитель, размещенный в надрешеточной зоне, камеру слива рабочей жидкости с патрубком вывода отработанной рабочей жидкости, причем в подрешеточной зоне в полости, образованной нижней решеткой и перегородкой, установлена теплообменная поверхность с патрубками подвода и отвода теплоносителя, размещенными за пределами корпуса, а нижний торец перегородки расположен ниже теплообменной поверхности, кроме того, в камеру слива рабочей жидкости встроен датчик температуры, а на линии подвода теплоносителя к теплообменной поверхности установлен регулятор расхода теплоносителя, управляемый по сигналам от датчика температуры.

Изобретение относится к технологии мокрой очистки дымовых газов от твердых, жидких и токсичных газообразных включений. Аппарат для мокрой очистки дымовых газов от твердых и токсичных элементов состоит из двух корпусов, первый изготовлен в виде открытой трубчатой кассеты из химически стойкого стеклопластика с системой четырехлопастных завихрителей в каждой трубе, второй изготовлен в виде закрытой трубчатой кассеты из титанового сплава, протяженностью не менее двух длин первого корпуса, с системой четырехлопастных завихрителей в каждой трубе и системой управления подачи воды, химического реагента и горячего воздуха, с различными углами подачи воды в первом корпусе и химического реагента во втором корпусе, а также содержит параллельно установленные орошаемые трубы и устройства для завихрения пылегазового потока, патрубки подвода и отвода газов, дозаторы жидкости.

Изобретение относится к способам и устройствам очистки и осушки газообразного топлива. Способ cостоит из следующих операций, обеспечивающих получение из исходного газа очищенного и осушенного чистого топливного газа: охлаждение исходного газа в радиально-спиральном аппарате «газ-воздух» или другом теплообменнике с частичной конденсацией содержащихся в нем водяных паров, сепарацию основной части воды, содержащейся в жидкой фазе в исходном газе, и образовавшегося конденсата, промывку охлажденного газа в комбинированном пенном аппарате с использованием в качестве рабочей жидкости керосина или газового конденсата, очистку промытого газа от брызг рабочей жидкости и последующий нагрев очищенного газа до температуры не ниже значения, соответствующего требуемой относительной влажности газа.

Изобретение относится к средствам мокрой очистки газов в слое механической пены. Устройство для очистки газа содержит корпус с патрубками ввода газа и вертикальными выхлопными трубами, верхние концы которых оборудованы сепаратором, а нижние - закручивателями из наклонных лопаток, равномерно распределенных относительно окружности выхлопных труб, частично погруженных в жидкость, при этом выхлопные трубы вставлены соосно одна в другую с выступами внизу и закрыты кольцевыми донышками, соединяющими нижний конец указанных выступов со стенкой центральной трубы, в зазоре между выхлопными трубами образованы емкости для жидкости, в которые частично погружены наклонные лопатки закручивателей, на уровне которых в стенке центральной трубы по ее окружности выполнены тангенциальные сквозные отверстия, верхние концы выхлопных труб, плавно отогнутые наружу, закреплены в сепараторе, а каждая емкость для жидкости связана с независимыми сборниками подачи свежей жидкости через гидрозатворы.

Изобретение относится к созданию энергетических котлов для сжигания топлива и может быть использовано в котельных коммунально-бытовых хозяйств и промышленных предприятий для очистки и утилизации тепла отходящих дымовых газов.

Изобретение относится к колонным массообменным аппаратам и может найти применение в газовой, нефтяной, химической и смежных отраслях промышленности при осуществлении массообменных процессов для систем газ - жидкость, например, при низкотемпературной абсорбции жидких углеводородов из природного газа.

Изобретение относится к технике мокрой очистки газов и может быть использовано в устройствах для проведения тепломассообменных процессов. .

Изобретение относится к технике мокрого пылеулавливания и может применяться в химической, текстильной, пищевой, легкой и других отраслях промышленности для очистки запыленных газов.

Изобретение относится к технике мокрой очистки газов. Пенный массообменный аппарат содержит вертикальный корпус цилиндрообразной формы, патрубки для подачи и вывода газа, сборник очищающей жидкости, размещенный в нижней части корпуса, газораспределительное контактное устройство, выполненное в виде абсорбционной тарелки, включающей одну или несколько сеток, причем патрубок для подачи неочищенного газа выполнен проходящим сквозь стенку корпуса в нижнюю зону подсеточного пространства, в котором размещен струйный фильтр, включающий распылитель форсуночного типа, установленный по оси корпуса аппарата, с выходом очищающей жидкости в виде капельных струй, направленных в разные стороны по окружности к стенке корпуса, и патрубки для подачи очищающей жидкости в распылитель и на сетку абсорбционной тарелки, в котором между абсорбционной тарелкой и распылителем размещена зонтичная крышка, установленная с осесимметричным зазором относительно стенки корпуса, а ниже распылителя смонтирована на стенке корпуса диафрагма с центральным осевым отверстием, расположенная выше патрубка для подачи неочищенного газа. Технический результат - повышение эффективности очистки газа и надежности работы пенного аппарата в широком диапазоне объемов подаваемого газа. 1 ил.

Наверх