Пенный аппарат

 

1. ПЕННЫЙ АППАРАТ, включающий корпус с патрубками подвода и отвода газа, внутри которого размещены тарелка провального типа и стабилизатор пенного слоя, отличающийся тем, что, q целью повышения эффективности очистки газов за счет уменьшения брызгоуноса и снижения металлоемкости, стабилизатор выполнен в виде коаксиальных цилиндров и снабжен радиальными пластинами, установленными между цилиндрами под углом 20-80° к оси корпуса, при этом стабилизатор размешен на расстоянии от стенок корпуса , равном

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 лиар/ пржпище

nva

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3381941/23-26 (22) 18.01.82 (46) 15.11.83. Бюл. № 42 (72) О. С. Ковалев, Э. Я. Тарат, P. С. Штеле, Л. М. Черемисинов и P. И. Малкин (71) Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный ин-, ститут основной химической промышленности и Волжский филиал Ленинградского государственного научно-исследовательского и проектного института основной. химической промышленности (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 578091, кл. В 01 D 47/04, 1969.

2. Ужов В. Н., Вальдберг А. Ю. Очистка газов мокрыми фильтрами, М., «Химия», 1972, с. 209-211.

„„SU„„1053859 А (54) (57) 1. ПЕННЫЙ АППАРАТ, включающий корпус с патрубками подвода и отвода газа, внутри которого размещены тарелка провального типа и стабилизатор пенного слоя, отличающийся тем, что, целью повышения эффективности очистки газов за счет уменьшения брызгоуноса и снижения металлоемкости, стабилизатор выполнен в виде коаксиальных цилиндров и снабжен радиальными пластинами, установленными между цилиндрами под углом

20-80 к оси корпуса, при этом стабилизатор размещен на расстоянии от стенок корпуса, равном (0,1-0,15) D, где D — диаметр корпуса.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что расстояние между цилиндрами составляет 0,1-0,4 D, а высота цилиндров равна

0,01-0,1 D.

1053859

1

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов тепломассообмена между жидкостью и газом в химической, металлургической, нефтеперерабатывающей промышленностях и энергетике, а также может быть использовано в любой другой отрасли народного хозяйства для технологической или санитарной очистки газов от твердых или газообразных веществ.

Известен пенный аппарат, состоящий из корпуса, внутри которого размещена тарелка провального типа и на ней стабилизатор пенного слоя, выполненный в виде сотовой решетки из вертикальных пластин, при этом в верхней части пенного слоя расположен дополнительный стабилизатор с возможностью перемещения по вертикали, выполненный из наклонных пластин (1).

Дополнительный стабилизатор из наклонных пластин позволяет предотвратить появление пульсирующей зоны при высоких линейных скоростях газа, повысить эффективность работы аппарата на 10-15О/О и снизить брызгоунос на 10-18%.

Однако установка дополнительного стабилизатора с наклонными пластинами не решает полностью проблемы брызгоуноса и не увеличивает практическую эффективность очистки газа, так как из аппарата выбрасываются брызги высококонцентрированных растворов и пульп (эффектив ность очистки газа составляет 90-95%).

Для сепарации брызг из газов, выходящих из пенных аппаратов, применяются различные виды насадок, которые устанавливаются на выходе из аппарата в виде слоя толщиной 80-200 мм или жалюзийные сепараторы различных профилей. Однако эффективность их невысока, например жалюзийный каплеуловитель капли до 10 мкм улавливает на 60%.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является пенный аппарат, включающий корпус с патрубками подвода и отвода газа, внутри которого размещены тарелка провального типа и стабилизатор пенного слоя (2).

Однако дополнительная ступень брызгоулавливания увеличивает сопротивление системы, металлоемкость технологических схем очистки газов, занимает дополнительные производственные объемы, требует дополнительного орошения и усложняет обслуживание.

Цель изобретения — повышение эффективности системы очистки газов за счет уменьшения брызгоуноса и снижения металлоемкости.

Указанная цель достигается тем, что в пенном аппарате, включающем корпус с патрубками подвода и отвода газа, внутри которого размещены тарелка провального типа и стабилизатор пенного слоя, послед10

50 ний выполнен в виде коаксиальных цилиндров и снабжен радиальными пластинами, установленными между цилиндрами под углом 20-80 к оси корпуса, при этом стабилизатор размещен от стенок корпуса на расстоянии, равном (0,1-0,15) D, где D - диаметр корпуса.

Кроме того, в центробежном элементе расстояние между цилиндрами составляет

0,1-0,4 D, а высота цилиндров равна 0,010,10 D.

Такое выполнение стабилизатора позволяет получить вращающийся газовый поток. Центробежные силы, возникшие при вращении газожидкостного слоя, отбрасывают капли жидкости к стенке аппарата.

Это приводит к снижению брызгоуноса на

90-92% и к повышению эффективности очистки газа непосредственно в пенном аппарате до 99% и позволяет обойтись без дополнительной системы улавливания капель растворов орошения.

Наличие в . центробежном элементе коаксиально расположенных цилиндров, соединенных радиально расходящимися пластинами, стабилизирует пенный слой, а установка пластин под углом 20-80 к оси аппарата позволяет закрутить поток газа вместе с верхним слоем пены.

Установка пластин под углом меньше

20 к оси аппарата снижает степень крутки потока до таких пределов, что эффективность улавливания брызг снижается до

20% а установка пластин под углом более

80 сильно увеличивает степень крутки потока, что приводит к значительному увеличению сопротивления аппарата и становится энергетически нецелесообразной.

Зазор между корпусом аппарата и стабилизатором, равный 0,1-0,15 D, создает возможность интенсивного отвода отделенной от газа жидкости.

При уменьшении зазора менее 0,1 D уменьшается объем рабочей зоны стабилизатора, что приводит к снижению эффективности работы аппарата и увеличению гидравлического сопротивления.

При увеличении зазора более 0,15 D часть газового потока пройдет минуя стабилизатор и без очистки выведется из àïïàрата, что приведет к увеличению брызгоуноса из аппарата.

Расстояние между цилиндрами и их высота обеспечивают необходимый технологический объем, в котором образуется стабильный слой пены. При уменьшении расстояния между цилиндрами менее 0,1 D создается опасность забивки стабилизатора кристаллизующимися жидкостями или пылью.

Г1ри увеличении зазора более 0,4 D структура пенного слоя становится более рыхлой, что приводит к уменьшению поверхности контакта фаз и снижению эффективности газоочистки.

1053859

Высота коаксиально расположенных цилиндров стабилизатора также влияет на объем и структуру пенного слоя.

При уменьшении высоты цилиндров ниже 0,01 D высота слоя пены становится незначительной, в результате чего падает эффективность очистки газа, а при увели-. чении высоты цилиндра более 0,1 D объем пены внутри стабилизатора возрастает, что приводит к росту гидравлического сопротивления аппарата и к резкому снижению производительности аппарата.

На фиг. 1 изображен пенный аппарат, разрез; на фиг. 2 — стабилизатор.

Пенный аппарат содержит корпус 1 круглого сечения, снабженный патрубками 2 и 3 для ввода и вывода газа. Орошающая жидкость подается по трубе. 4 на стабилизатор

5, установленный с зазором, равным (0,10,15 ) D-, к корпусу аппарата (D — диа-. метр аппарата).

Тарелка 6 провального типа расположена горизонтально внутри корпуса аппарата и служит для образования и поддержания слоя пены. Для отвода отработанной жидкости аппарат снабжен штуцером 7.

Стабилизатор 5 состоит из коаксиально расположенных цилиндров 8, которые соединены радиально расходящимися пластинами 9, установленными под углом 4=2080 . Расстояние между цилиндрами составляет 0,1-0,4 D, а высота цилиндров равна

0,01-0,1 D.

Пенный аппарат работает следующим образом.

Газ подается через патрубок 2, проходит через тарелку 6, на которой находится жидкость. Струя жидкости подается по трубе 4 на стабилизатор 5 и равномерно распределяется по сечению аппарата. Газ, прой-, дя тарелку 2, образует пену, затем, пройдя между лопатками стабилизатора 5, дробит пузырьки пены, образованные тарелкой, на более мелкие и закручивается.

Общая скорость потока складывается из двух скоростей: аксиальной — направленной вертикально вверх, и тангенциальной — направленной в горизонтальной плоскости аппарата. Слой пены над стабилизатором приобретает вращательное движение и отброшенный к стене аппарата он перетекает на. тарелку 6 через зазор между корпусом 1 и стабилизатором 5. Газ, очищенный от капель и очищаемых примесей, выбрасывается через патрубок 3 в атмосферу.

Для обоснования определения соотношений параметров элементов конструкции проведены опыты на укрупненной лабораторной установке с аппаратом диаметром 0,1 м.

Анализ результатов исследований показал, что увеличение высоты цилиндров стабилизатора более 0,10 D приводит к увеличению высоты пенного слоя, а также резкому росту гидравлического сопротивления, хотя эффективность пылеулавливания и

15 остается постоянной. Увеличение высоты цилиндров экономически нецелесообразно из-за резкого увеличения гидравлического сопротивления; уменьшение высоты цилиндров менее 0,01 D снижает высоту газожидкостного слоя, гидравлическое сопротивление и эффективность. Уменьшение расстояния между коаксиально расположенными цили ндров экономически нецелесообразно увеличение более 0,4 D приводит к снижению эффективности пылеулавливания (особенно при увеличении расстояния более

04 D ).

Необходимо отметить; что уменьшение менее 0,5 D незначительно снижает эффективность.

Анализ величины зазора между стабилизатором и корпусом аппарата показывает, что увеличение более 0,15 D и уменьшение менее 0,1 D приводит к снижению эффективности и повышению брызгоуноса (особенно при увеличении зазора более 0,20 D), увеличение угла наклона пластин к оси апЗ5 парата более 80 и уменьшение менее 20 приводит к интенсивному уносу жидкости из реакционного объема аппарата.

Экспериментальная проверка в лабораторных условиях на примере улавливания пыли аммофоса d — — 3 мкм показала эф4О фективность улавливания 99,95%. Величина эффективности выше при аналогичных условиях, чем в известном пенновихревом аппарате — 98%.

ВНИИПИ Заказ 8965/5

Тираж 688 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4