Скруббер вентури

 

1. СКРУББЕР ВЕНТУРИ, включающий конфузор с конической вставкой. горловину и диффузор, форсунку орошения, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки газа за счет устранения поперечной неравномерности газового потока, коническая вставка выполнена в виде многовитковой спирали, прилегающей к стенкам конфузора, и установлена на расстоянии от начала конфузора 0,20 ,25 его длины, причем длина вставки равна половине длины конфузора. 2.Скруббер Вентури по п. 1, отличающийся тем, что вставка выполнена из перфорированного листа. 3.Скруббер Вентури по п. 1, отличающийся тем, что вставка выполнена из гофрированного листового материала, причем гофры расположены перпендикулярS но движению газового потока. (Л О5 4 ;о со со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5D В 01 Р 47/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг./

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3471153/23-26 (22) 16.07.82 (46) 07.01.84. Бюл. № 1 (72) Л. А. Норкина, Ф. С. Югай, В. Ю. Балдин, А. И. Кудряшов и В. П. Смолин (71) Уральский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (53) 621.928.97 (088.8) (56) 1. Очистка промышленных газов в скрубберах Вентури. ЦНИИТЭНефтехим, сер. «Промышленная и санитарная очистка газов», М., 1972.

2. Патент США № 3584440, кл. В 01 D 47/10, 15.06.71 (прототип). (54) (57) 1. СКРУББЕР ВЕНТУРИ, включаюший конфузор с конической вставкой, ÄÄSUÄÄ 1064993 А горловину и диффузор, форсунку орошения, отличающийся тем, что, с целью повышения степени очистки газа за счет устранения поперечной неравномерности газового потока, коническая вставка выполнена в виде многовитковой спирали, прилегающей к стенкам конфузора, и установлена на расстоянии от начала конфузора 0,20,25 его длины, причем длина вставки равна половине длины конфузора.

2. Скруббер Вентури по п. 1, отличающийся тем, что вставка выполнена из перфорированного листа.

3. Скруббер Вентури по п. 1, отличающийся тем, что вставка выполнена из гофрированного листового материала, причем гофры расположены перпендикулярно движению газового потока.

1064993

Изобретение относится к конструкции тепломассообменных аппаратов и может быть применено в химической, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности, например для мокрой очист. ки газов от взвешенных частиц, охлажде5 ния газов и конденсации паров, абсорбци газов жидкостью, проведения химических реакций в системе газ — жидкость твердое.

Известен аппарат для тепломассообмен- 10 ных процессов, имеющий профиль Вентури, распылитель жидкости, патрубки входа и выхода газа, подачи и слива жидкости 11).

Недостаток известного аппарата с профилем Вентури заключается в неравномерном распределении газа и жидкости по се15 чению конфузора СВ. Для подачи газа в

СВ традиционно используется газоподводящее устройство типа «колено». При движении газа в колене со скоростью 10-15 м)с (оптимальные скорости в промышленных газоходах) за счет действия центробежных сил газ отжимается к наружному радиусу колена, что приводит к сильной поперечной неравномерности, которая сохраняется при движении газа в конфузоре СВ. Подача жидкости в СВ осуществляется чаще всего форсунка ми центробежно-струйного типа, которые образуют сплошной конус из струй и капель орошающей жидкости. Экспериментами установлено, что газ в недостаточной степени проникает внутрь конуса жидкости, вытекающей из форсунки. В массообмене участвуют в основном капли, расположенные вблизи образующей конуса.

Факт этот дополнительно усиливает неравномерность распределения газа в конфузорной части СВ.

Наиболее близким к изобретению является Скруббер Вентури, включающий конфузор с конической вставкой, горловину и диффузор, форсунку орошения (2).

Данное устройство характеризуется недостаточной эффективностью взаимодей- 4ц ствия фаз и неравномерностью распределения газа по сечению скруббера. Здесь конические отражатели предназначены для образования пленки жидкости на их поверхности. Это способствует неравномерному 4> распределению жидкости как по сечению конфузора, так и перед входом жидкости в горловину скруббера. Процесс контактирования фаз в кольцевых каналах этой конструкции не отличается от процесса взаимодействия фаз в полом скруббере без рр отражателей. Конические отражатели здесь предназначены в основном для изменения проходного сечения горловины.

Цель изобретения — повышение степени очистки газа за счет устранения поперечной неравномерности газового потока.

Поставленная цель достигается тем, что в скруббере Вентури, включающем конфузор с конической вставкой, горловину и диффузор, форсунку орошения, коническая вставка выполнена в виде многовитковой спирали, прилегающей к стенкам конфузора, и установлена на расстоянии от начала конфузора 0,2-0,25 его длины, цричем длина вставки равна половине длины конфузора.

Кроме того, вставка может выполняться либо из перфорированного листа, либо из гофрированного листового материала с расположением гофр перпендикулярно движению газового потока.

На фиг. 1 схематически представлено устройство аппарата скруббера Вентури, продольный разрез; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1.

Аппарат включает конфузор 1, вставку 2 коническую спиральную, форсунку 3, горловину 4, диффузор 5.

Аппарат работает следующим образом (случай абсорбции газа).

Газовая смесь проходит последовательно конфузор 1, горловину 4 и диффузор

5. Орошающая жидкость поступает в аппарат через форсунку 3. На выходе из форсунки происходит дробление жидкости на капли и поглощение компонента из газовой смеси. При этом насыщаются поверхностные слои капель. Попадая на поверхность спиральной конической вставки 2, капли жидкости растекаются в пленку, и происходит усреднение концентрации поглощаемого компонента, Упругость паров поглощаемого компонента над пленкой жидкости снижается. Увеличивается движущая сила процесса абсорбции.

В период движения газожидкостного потока в узких каналах спиральной вставки происходит активное взаимодействие газа и жидкости, а также устранение поперечной неравномерности по газу и жидкости.

На выходе из спиральной вставки пленка жидкости разрывается на отдельные капли, которые вторично дробятся в области высоких скоростей газа в горловине с образованием новых поверхностей контакта фаз.

Такое последовательное, ступенчатое развитие поверхности контакта фаз позволяет достигнуть высокой эффективности поглощения компонентов из газовых смесей и очистки газа от пыли в одном скруббере.

Аппарат может работать в режиме восходящего прямотока, когда газ и жидкость подводятся снизу.

Спиральная коническая вставка может быть изготовлена из перфорированного листа. Это позволяет более равномерно распределить жидкость по обеим поверхностям спиральной конической вставки. Сплошной конический факел жидкости, образованный центробежной струйной форсункой, падает на внутреннюю поверхность спиральной конической вставки. Наружная поверхность вставки орошается жидкостью, отражен1064993

A-А

Фиг.Z ной от внутренней поверхности вставки.

Сквозные отверстия в спиральной конической вставке позволяют перевести часть жидкости с внутренней поверхности на наружную.

Выполнение спиральной конической вставки из перфорированного листа способствует также и более равномерному распределению газа по сечению конфузора.

Выбор геометрических размеров спиральной конической вставки основан на 10 следующих экспериментальных данных.

Скоростная киносъемка взаимодействия капель определенного размера с ускоряющимся газовым потоком в конфузоре трубы Вентури показывает, что весь процесс взаимодействия фаз можно разделить на

15 три этапа.

Первый этап — распад струй жидкости, вытекающий из центробежно-струйной форсунки на отдельные капли определенного размера. Известно, что в момент образования капель при распаде струй наиболее интенсивно протекают массообменные процессы.

Второй этап — пульсирующий разгон капель в потоке газа средней по отношению к конфузору скорости. Поверхность капель блокируется абсорбируемым веществом. Градиент концентрации в потоке газа и на поверхности капли снижается, интенсивность процесса абсорбции падает.

Требуется обновление поверхности.

Третий этап — регулярная деформация и дробление капель. Они протекают в зоне повышенных скоростей перед горловиной и в горловине трубы Вентури. Таким образом, «эффект трубы Вентури» заключается во вторичном дроблении капель в зоне З5 высоких скоростей и дополнительном развитии поверхности контакта.

Наименее интенсивно процесс абсорбции протекает на втором этапе.

Предлагаемая спиральная коническая вставка устраняет этот недостаток. Кап- 4О ли жидкости, попадая на поверхность спиральной конической вставки, растекаются и освобождают заключенную внутри капли свежую жидкость для абсорбции поглощаемого компонента газовой смеси. Гра- 45 диент концентрации увеличивается.

Вся длина конфузора (L„) трубы Вентури делится на три части.

Первая часть длиной (0,2-0,25) Ек предназначена для формирования капель из струй жидкости центробежно-струйной форсунки. Параметры центробежно-струйной форсунки рассчитываются таким образом, чтобы факел распыла полностью перекрывал сечение спиральной конической вставки. Вторая часть конфузора длиной L /2 занята спиральной конической вставкой.

В зоне наименее интенсивного взаимодействия капель с потоком газа средней скорости происходит, как указывалось раньше, обновление поверхности капель жидкости. Процесс интенсифицируется.

Последняя четверть наиболее интенсивного взаимодействия фаз выбрана из следующих соображений.

Последняя четверть конфузора характеризуется наибольшим ускорением газового потока, т. е. приращения скорости газа на единицу длины конфузора на последней четверти составляют максимальные значения.

На выходе из спиральной конической вставки жидкость снова формируется в отдельные капли. Капли, попадая в зону повышенных скоростей, подвергаются вторичному дроблению с образованием новых поверхностей контакта фаз.

Применение конической спиральной вставки наряду с сохранением преимуществ скубберов как интенсивного и высокоэффективного распыливающего аппарата (благодаря увеличению времени пребывания жидкости) делает их конкурентоспособными с противоточными насадочными и барботажными абсорберами по сопротивлению, расходу энергии и капитальным затратам.

Спиральная вставка может быть установлена в действующих скрубберах с целью повышения эффективности пылеулавливания, тепло- и массопередачи, либо с целью снижения энергетических затрат на единицу перерабатываемого газа.

Таким образом, скруббер Вентури с вставкой в виде многовитковой спирали является высокоэффективным и экономичным аппаратом и может с успехом применяться для мокрой очистки газов.

ВНИИПИ Заказ 10679/6

Тираж 6)3 Подписное

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