Абсорбер с плавающей насадкой

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (дд 4 В 01 0 53/18, 53/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОММ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3337157/23-26 (22) 09.09.81 (46) 15.03.88. Бюл. У 10 (71) Проектно-конструкторское бюро по проектированию оборудования для производства пластических масс и синтетических смол . (72) А.Я. Василенко и Н.И. Свитка (53) 66.071.7.05(088i8) (56) Chemische Rundskan. 1975, 11 14, с. 9-11 (Швейцария).

Авторское свидетельство СССР

В 1101281, кл. В 01 0 53/20, 20.12.79. (54)(57) АБСОРБЕР С ПЛАВАЮЩЕЙ НАСАДКОЙ, содержащий вертикальный корпус с патрубками для ввода и вывода фаз, „„SU 13193 1 А1 внутри которого расположены ситчатые тарелки и устройства для сбора жидкости, выполненные в виде перегородки с патрубками для прохода газа, снабженной обечайкой с дном и образующей с корпусом открытую камеру, отличающийся тем, что, с целью повыщения интенсификации процесса за счет увеличения поверхнос— ти контакта фаз, патрубок ввода газа выполнен перфорированным по всему периметру и снабжен коллектором, выполненным в виде кольцевой полутрубы, охватывающей его в месте перфорации, при этом коллектор соединен трубопроводом с открытой камерой.

1319371

Изобретение относится к массообменным аппаратам с плавающей насадкой, предназначенным для очистки (абсорбции) газов от вредных примесей, конкретно для очистки воздуха

5 от капролактама в производствах синтетических волокон.

Абсорберы должны обеспечивать высокую степень очистки газа — до 9810

99Х, концентрацию улавливаемого продукта в абсорбенте не менее lOX, что необходимо для регенерации абсорбента с целью возвращения в производственный технологический цикл 15 улавливаемого в абсорбере продукта.

Известным приемом для достижения нужной величины концентрации вредных примесей в абсорбенте является последовательный многократный контакт с определенным числом ступеней изменения концентрации газа и жидкости.

Известен абсорбер с плавающей насадкой, содержащий вертикальный корпус с патрубком для входа газа, ro- g5 ризонтально установленные ситчатые тарелки с насадкой и размещеннше между каждой парой тарелок ороситель, сепаратор брызг и устройство для сбора. жидкости. Такое конструктивное 30 выполнение обеспечивает четкое разделение работы каждой ступени изменения концентрации, т. е. разделение работы каждой отдельной тарелки. Это позволяет получить на нижней тарелке высокую концентрацию улавливаемого продукта в абсорбере, а на верхней тарелке — глубокую очистку газа от вредных веществ. В результате в абсорбере одновременно достигается вы- А0 сокая степень очистки газа (98-997) и сравнительно высокая концентрация улавливаемого продукта в абсорбенте (10%).

Однако в известном абсорбере низка эффективность работы нижней тарелки, что,обусловлено неравномерным распределением газа и жидкости на нижней тарелке и неоднородностью ожижения насадки на ней. Неравномерность потока газа под нижней тарелкой приводит к тому, что легкая подвижная насадка и орошающая жидкость оттесняются на половину тарелки, расположенную со стороны пат— рубка для входа газа, а газ проходит преимущественно через другую половину тарелки.

Эффективность использования для массообмена рабочего объема аппарата под нижней тарелкой в зоне размещения патрубка для входа газа низка, что также объясняется резко неравномерным распределением газа, подаваемого в абсорбер, в указанном объеме.

Неравномерное движение потоков газа приводит к тому, что газ поднимается преимущественно по одной половине сечения аппарата, а жидкость стекает вниз по другой его половине, т.е. в этом объеме нет равномерного распределения газа и жидкости и их контакта между собой.

Необходимость очистки тарелок и входного патрубка при обработке газов с примесями твердых частиц (пыли), требует остановки аппарата. При подаче в абсорбер газов с примесями твердых частиц, например капролактама, они отлагаются в патрубке для входа газа и на тарелках, особенно на нижней. Непрерывная работа абсор-. бера и большие объемы пропускаемых газов вызывают значительные отложения, что и приводит к остановкам аппарата для его очистки. Кроме того, отложения твердых частиц уменьшают живое сечение нижней тарелки и патрубка для входа газа, что увеличивает гидродинамическое сопротивление аппарата, а тем самым энергозатраты при эксплуатации.

Известен также абсорбер с плавающей насадкой, содержащий вертикальный корпус .с патрубками для ввода и вывода фаз, внутри которого расположены ситчатые тарелки и устройства для сбора жидкости, выполненные в виде перегородки с патрубками для прохода газа, снабженной обечайкой с дном и образующей с корпусом открытую камеру. Размещение устройства для сбора жидкости под нижней тарелкой устраняет некоторые недостатки. Так как перегородка с патрубками для прохода газа перекрывает сечение аппарата под нижней тарелкой, то газ вынужден проходить в патрубки устройства для сбора жидкости. Поскольку указанных патрубков много и они равно— мерно распределены по сечению, то газ поднимается на нижнюю тарелку в виде равномерного потока.

Таким образом, в абсорбере такой конструкции обеспечивается равномерность распределения газа по сечению! 319:371 и однородность ожижения насадки на нижней тарепке, что повышает эффективность работы. Однако объем аппарата в зоне размещения патрубка для

5 входа газа (объем под нижним устройством для сбора жидкости) оказывается неиспользованным для контакта газа с жидкостью. Указанный объем составляет немалую долю общего рабочего объема аппарата.Так,для абсор— бера этот объем составляет 20 от рабочего объема аппарата. Использование этого объема для интенсивного массообмена позволит снизить вь1соту аппарата на 20, т.е. уменьшить ме таллоемкость абсорбера, а тем самым повысить его технико-зкономические

P P

Цель изобретения — повышение интенсификации процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз. показатели.

Аппарат необходимо останавливать для его очистки при подаче газов с примесями твердых пылевидных включений. Например, абсорбер предназначен для очистки вентвыбросов от капролактама и диметилтерефталата, которые 25 находятся в воздухе в виде пылевидных твердых частиц. Эти пылевидные включения склонны к прилипанию к металлическим поверхностям и накоплению на них. Особенно отрицательно на работу абсорбера влияют отложения в патрубке для входа газа и на нижнем устройстве для сбора жидкости в его сепараторах брызг и патрубках для прохода газа. Отложения в этих устройствах приводят к периодической остановке абсорбера для очистки. Это, в свою очередь, приводит к потере улавливаемого продукта и загрязнению окружающей среды. Вместе с абсорбером останавливается и производство (технологическая линия), что связано с большими экономическими потерями.

Кроме того, отложения в патрубке для входа газа, в сепараторах 45 брызг и в патрубках устройства для сбора жидкости уменьшают живое сечение этих устройств, что (учитывая большую скорость газа) резко повышает гидродинамическое сопротивление

50 абсорбера, а следовательно, энергозатраты аппарата при его эксплуатации. Устранение этого недостатка повьппает эффективность известного абсо бе а.

Это достигается тем, что в абсорбере с плаваюшей насадкой, содержащей вертикальный корпус с патрубками для ввода и вывода фаз, внутри которого расположены ситчатые тарелки и устройства для сбора жидкости, выполненные в виде перегородки с патрубками для прохода газа, снабженной обечайкой с дном и образующей с корпусом открытую камеру, патрубок ввода газа выполнен перфорированным по всему периметру и снабжен коллектором, выполненным в виде кольцевой полутрубы, охватывающей его в месте перфорации, при этом коллектор соединен трубопроводом с открытой камерон.

Новые конструктивные элементы абсорбера обеспечивают надежный переток жидкости из открытой камеры нижнего сборника жидкости в патрубок для входа газа. Жидкость через отверстия перфорации патрубка для газа вытекает в его полость, где подхваченная турбулентным потоком газа, движущимся в патрубке с большой (1015 м/с) скоростью, интенсивно взаимодействует с ним.

После контакта с газом жидкость стекает в куб абсорбера. Для предотвращения уноса жидкости на вьпперасположенную тарелку предусмотрены сепараторы брызг, встроенные в устройство для сбора жидкости.

Таким образом, в абсорбере по ходу движения жидкости вниз создана новая ступень увеличения концентрации улавливаемого продукта в абсорбенте, т.е. новая ступень контакта.

Более полное, рациональное использование рабочего объема абсорбера позволяет при сохранении общего числа действительных ступеней контакта снизить высоту корпуса на 20%, а следовательно, и металлоемкость. Например, при сравнении предлагаемого абсорбера с конкретным абсорбером по чертежу 1.59.35.00.000 высотой

10 м высота его может быть снижена на 2 м, а масса аппарата уменьшится на 1,8 т. Следовательно, улучшаются технико-экономические показатели абсорбера.

В конструкции абсорбера стенки патрубка для входа жидкости, корпус, нижнее устройство для сбора жидкости и особенно его сепараторы обильно смачиваются жидкостью. Поэтому час! 319371 тицы пыли, например капролактама, J растворяются в воде и непрерывно вместе с ней отводятся из аппарата.

Следовательно, отложения пылевидных частиц, например, в патрубке для входа газа в сепараторах брызг отсутствуют. Исключены остановки абсорбера для очистки, непрерывная работа абсорбера увеличивается, тем самым повышена его эффективность. Кроме того, из-за устранения отложений в указанных элементах аппарата его гидродинамическое сопротивление в процессе эксплуатации остается 15 постоянным, т.е. энергозатраты при эксплуатации несколько ниже.

На фиг.! изображен предлагаемый абсорбер, продольный разрез; на фиг. 2 — узел на фиг. 1 в увеличенном масштабе; на фиг. 3 — узел ll на- фиг. 2; на фиг. 4 — разрез А-A на фиг. 2; на фиг. 5 — разрез Б-Б на фиг. 1. 25

Абсорбер с плавающей насадкой содержит вертикальный корпус 1 с пат— рубком 2 для входа газа, ситчатые тарелки 3 и устройства для сбора жидкости, выполненные в виде перегородки 4 с патрубками 5 для прохода газа, снабженной обечайкой 6 с дном

7. Детали 4-7 устройства для сбора жидкости образуют с корпусом открытую камеру 8, В патрубок 5 встроены сепараторы 9 брызг. На тарелках

3 размещен слой насадки 10, например, из полиэтиленовых шаров. Детали

4-7 образуют закрытую камеру 11 для подачи рециркулирующей жидкости.

Открытая камера 8 нижнего устройства для сбора жидкости соединена с коллектором 12, выполненным в виде

: кольцевой полутрубы, прикрепленной к наружной поверхности патрубка 2, стенки которого в этом месте имеют отверстия 13 (перфорацию). Жидкость из открытой камеры 8 поступает в коллектор 12 через трубу 14, колено

15 и штуцер 16. Нижний конец штуцера

1 50 . 16, закрепленного в коллекторе 12, размещен в стакане 17. При заполнении стакана 17 жидкостью образуется гидрозатвор для штуцера 16, предотвращающий проскок газа из штуцера

2 в корпус 1 аппарата через детали

14, 15 и 16. Этим обеспечен надежный переток жидкости из камеры 8 в патрубок 2. Орошающая жидкость подается в аппарат через патрубок 18, а отводится из аппарата через патрубок 19.

Рециркулирующая жидкость подается в аппарат через патрубок 20 в закрытую полость ll устройства для сбора жидкости.и выходит из него на тарелку

3 через оросители 21.

Часть орошаемой жидкости, отводимой из аппарата через патрубок 19, возвращается по трубе 22 в закрытую камеру 11 нижнего устройства для сбора жидкости, откуда через распреде— лители жидкости 33 попадает на нижнюю тарелку 3. Рециркулирующая жид— кость отводится из аппарата через патрубок 24. В верхней части аппарата установлен сепаратор 25. Очищенный газ удаляется из абсорбера через патрубок 26. Абсорбер размещен на опоре 27.

Абсорбер с плавающей насадкой работает следующим образом.

Газ для очистки подается в патрубок 2 и, последовательно проходя вверх через патрубки 5, тарелки 3 с насадкой 10, сепаратор 25, выходит из абсорбера через патрубок 26.

Орошающая жидкость подается в аппарат через патрубок 18, откуда попадает на верхнюю тарелку 3. После контакта с газом на этой тарелке жидкость стекает в открытую камеру

8 верхнего устройства для сбора жид-! ости, а из нее — через патрубок 19 удаляется из аппарата. Часть этой жидкости возвращается в аппарат для рециркуляции по трубе 22 в закрытую камеру 11 нижнего устройства для сбора жидкости. Из камеры 11 через распределители жидкости 23 эта жидкость выходит в патрубки 5, где подхваченная потоком газа уносится на вышерасположенную тарелку 3, а с нее стекает в камеру 8 нижнего устройства для сбора жидкости и далее в патрубок 2 и куб абсорбера.

Рециркулирующая жидкость подается в абсорбер через патрубок 20 в закрытую камеру 11 верхнего устройства для сбора жидкости, откуда через ороситель 21 направляется вниз на тарелку. 3.

После контакта с газом на этой тарелке с псевдоожиженным слоем насадки жидкость стекает вниз в открытую камеру 8 нижнего устройства для сбора жидкости. Из камеры 8 жидкость через трубу 14, колено 15, 1319371

Составитель Н. Рыбинская

Редактор О. Стенина Техред И.Попович Корректор M. Демчик

Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1199

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4 штуцер 16 и стакан 17 попадает в коллектор 12 и через отверстия !3 (перфорацию) вытекает в патрубок 2, где подхваченная турбулентным потоком 5 газа уносится в объем аппарата под нижним устройством для сбора жидкости. Большая емкость газа и разнона— правленность векторов скорости газа и этом объеме обеспечивают интен- 10 сивное обновление поверхности межфазного контакта и, как следствие, интенсивный массообмен. Основная ! часть жидкости стекает в нижнюю часть абсорбера, меньшая часть жидкости уносится газом, а также возвращается вниз сепаратором 25.Рециркулирующая жидкость выходит из àïïàрата через патрубок 24. В аппаратуре достигнута высокая степень использования рабочего объема аппарата, что позволяет снизить его высоту и металлоемкость,одновременно исключаются остановки аппарата для очистки при обработке газов с пылевидными примЕсями.