Устройство для мокрой очистки газов

 

Изобретение относится к устройствам для мокрой очистки газов от твердых и газообразных примесей, может быть использовано для проведения теплои массообменных процессов между газом и жидкостью в химической, угольной, нефтеперерабатывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства и позволяет повысить эффективность очистки газа и снизить гидравлическое сопротивление. В устройстве для мокрой очистки газа, со (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (19) (И) (5O4B 0 D 4

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

/ ус, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/ ".:;. /й

Бдят Е, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОКРОЙ ОЧИСТКИ

ГАЗОВ

1 (21) 4154930/23-26 (22) 14. 10. 86 (46) 07,04.88. Бюл. Р 13 (7 1) Ленинградский государственный научно-исследовательский и проектный институт основной химической промьппленности (72) JI.È.×åðåìèñèíîâ, А.В.Дымшиц, Б.Ф.Уфимцев, О.С.Ковалев, С.З.Маргулис, P.Х.Тынчеров и Л.Н.Сыркин (53) 621.928.97(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К- 1053859, кл. В 01 D 47/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 691164, кл. В 01 Э 47/04, 1977 ° (57) Изобретение относится к устройствам для мокрой очистки газов от твердых и газообразных примесей, может быть использовано для проведения тепло- и массообменных процессов между газом и жидкостью в химической, угольной, нефтеперерабатывающей промышленности и других отраслях народного хозяйства и позволяет повысить эффективность очистки газа и снизить гидравлическое сопротивление. В устройстве для мокрой очистки газа, со1386251

40 держащем корпус 1 с патрубками ввода

2 и вывода 3, размещены контактный элемент в виде диафрагмы 6, диаметр отверстия 7 которой равен 0,4-0,7 D где D — диаметр устройства, и стабилизатор 8 пенного слоя, который вы полнен в виде сетчатого стакана и установлен открыть м торцом над отверстием 7 диафрагмы Ь на расстоянии

0,1 — 0,3d, где d — диаметр отверсI

Изобретение относится к технике мокрой очистки газов от твердых и газообразных примесей и может быть использовано для проведения тепло- и массообменных процессов между газом и жидкостью в химической, угольной, нефтеперерабатывающей промышленности, металлургии и других отраслях народного хозяйства.

Цель изобретения — повышение эффективности очистки газа в широком диапазоне скорости по газу и снижение гидравлического сопротивления устройства.

На фиг, 1 изображено устройство для мокрой очистки газа; на фиг. 2— стабилизатор пенного слоя в виде полого сетчатого стакана °

Устройство содержит корпус 1 с патрубками ввода 2 и вывода 3 газа, орошающее устройство 4 и патрубок 5. вывода отработанного раствора. Внутри корпуса размещена диафрагма (контактный элемент) 6 с одним центральным отверстием 7, диаметр которого находится в пределах 0,4 - 0,7 D, где D — диаметр устройства.

Над диафрагмой установлен стабилизатор 8, выполненный в виде сетчатого стакана. Высота стакана равна

0,1 — 0,4 d где d — диаметр отверстия диафрагмы, а диаметр стакана

1,1 — 1,5d. Стакан установлен открытым торцом над отверстием диафрагмы на расстоянии, равном 0,1 — 0,3й.

Устройство работает следующим образом.

Запыленный .(или содержащий вредные компоненты) газ через патрубок 2 вво да газа поступает под диафрагму 6 и, тия диафрагмы. При этом высота сетчатого стакана составляет 0,1-0,4d, а диаметр его равен 1,1 — 1,5d. Наличие отверстия 7 упорядочивает движение газовой жидкости фазы, а выполнение стабилизатора в виде сетчатого стакана позволяет равномерно распределять газовый поток и способствует образованию мелкоячеистой пены, 2 ил., 4 табл. пройдя через отверстие 7 диафрагмы, направляется к стабилизатору 8, на который через орошающее устройство

4 подается жидкость. Над диафрагмой газ вступает в контакт с жидкостью и образует пенный слой. Газ, проходя через сетчатую поверхность стабилизатора, выполненного в виде стакана и установленного над отверстием диафрагмы открытым торцом, дробится на мелкие струи. При этом происходит дробление пены о стенки стабилизатора и обновление межфазной поверхности. На диафрагме образуется однородный пенный слой с высокой степенью обновления межфаэной поверхности за счет дробления о сетчатую поверхность стабилизатора. Отработанная жидкость через отверстие 7 диафрагмы

Ь стекает в нижнюю часть корпуса аппарата и выводится через патрубок 5, а очищенный газ .из верхней части и пенного слоя через патрубок вывода газа выводится в атмосферу.

Наличие центрального отверстия в диафрагме упорядочивает движение газовой и жидкой фаз и дает возможность более полно использовать энергию газового потока на создание мелкоячеистой пены. Поток газа, проходя через отверстие диафрагмы, контактирует с жидкостью и направляется к стабилизатору, где дробится о его стенки и сетчатое .дно. Выполнение дестабилизатора в вйде сетчатого стака на позволяет равйомерно распределить газовый поток, что полностью исключает локальные неравномерности в структуре пенного слоя над поверх нбстью стабилизатора.

1386251

Удельная объемная поверхность контакта фаэ (ПКФ) повышается за счет организации более лучшей структуры пены (пена становится мелкоячеистой с непрерывно обновляющейся поверхностью за счет дробления о сетчатую поверхность стабилизатора) и деления газовых струй на более мелкие размеры. Это свидетельствует о высокой 10 интенсивности процессов тепломассообмена. При этом форма .стабилизатора в виде сетчатого стакана, установленного над отверстием диафрагмы открытым торцом, обеспечивает рацио- 15 нальное .отделение жидкой фазы и ее слив через отверстие в нижнюю часть аппарата. Это позволяет работать при более высоких плотностях орошения с меньшим гидравлическим сопротивлени- 2р ем, которое имеет практически постоянную величину в широком диапазоне изменений нагрузок по жидкой и газо.вой фазам (скорость газа 1 — 10 м/с, плотность орошения 1 — 300 м /м ). 25

Наличие центрального отверстия в диафрагме полностью предотвращает возможность залипания диафрагмы гидрофобными пылями и дает возможность работать с растворами высокой плот- 30 ности и упрощает технологию изготовления устройства.

В табл. 1 приведены результаты определения оптимальной величины отверстия диафрагмы.

Из данных, приведенных в табл. 1, видно, что оптимальная величина отверстия диафрагмы для предлагаемой конструкции составляет 0,4-0,7 D, Где D диаметр устройства 40

При уменьшении диаметра диафрагмы менее 0,40 величина гидравлического сопоотивления возрастает эа счет удержания большего количества жидкости на диафрагме. 45

При увеличении диаметра отверстия более .0,7D,на диафрагме удерживается незначительное количество жидкости, газ без контакта струями прорывается через слой жидкости, гидравлическое сопротивление резко падает.

В табл. 2 приведены результаты определения оптимальной высоты сетчатого стакана.

При уменьшении высоты сетчатого стакана меньше О, 1d, где d — диаметр отверстия диафрагмы, уменьшается . .Удерживающая способность жидкости на контактной ступени, что приводит к снижению гидравлического сопротивления. Газ факелами прорывается без эффективного контакта с жидкостью.

Увеличение высоты сетчатого стакана более 0,4d приводит к увеличению удерживающей способности жидкости, резкому возрастанию гидравлического сопротивления.

В табл. 3 приведены результаты ortределения оптимального размера диаметра стакана.

Уменьшение диаметра стакана менее

1,1й,где и — диаметр отверстия диафрагмы, приводит к уменьшению удерживающей способности жидкости, что приводит к резкому изменений структу ры слоя (ПКФ .резко падает до

250 м /м ). Гидравлическое сопротива э ление устройства падает, имеют место факельные прорывы газа с образованием мешков газа у поверхности корпуса устройства.

При увеличение диаметра стакана более 1,5d в плоскости диафрагмы образуется воздушная подушка, гидравлическое сопротивление резко растет, ПКФ падает за счет образования воздушных мешков в объеме стабилизатора и далее над ним.

В табл. 4 приведены результаты определения оптимального уровня размещения стабилизатора над диафрагмой.

При уменьшении величины высоты установки стабилизатора менее 0 1d где d — диаметр диафрагмы, уменьшается пространство для организации нормального слива жидкости с диафрагмы, количество жидкости резко воз. растает, гидравлическое сопротивление растет.

При увеличении величины высоты установки стабилизатора более 0,3d. удерживающая способность жидкости уменьшается, гидравлическое сопротивление слоя падает, имеют место факельные прорывы газа, структура слоя ухудшается.

Таким образом, при использовании предлагаемого устройства мокрой очистки газа интенсивность тепломассообмена увеличивается в 1,5-2 раза (ПКФ предлагаемого устройства 600—

750 м /м, а известного 350-530 м /м 1 и снижается гидравлическое сопротивление. Кроме того, устройство отличается простотой, технологичностью

1 386251 изготовления и надежностью в эксплуатации за счет полного предотвращения замыкания гидрофобными пыпями и кристаллиэующими растворами.

Устройство для мокрой очистки газов, включающее корпус с патрубками 10 ввода и вывода газа, внутри которого расположеНы контактный элемент и стабилизатор пенного слоя, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью

Т а б л и ц а 1

Показатели очистки

Значение показателей при величине отверстия диафрагмы

0,3D 0,4D 0,5D

0,6D 0,7D Ор80

Гидравлическое сопротивление, Па

ПКФ, м /м

Структура пенного слоя

600

2200 1200 1100 1000 800

700 750 740 .600

Аппарат

"запира- Стабильный пенный слой ется"

Факельные прорывы газа

Т а б л и ц а 2

Значение показателей при высоте сетчатого стакана

Показатели очистки

0,1d 0,2d 0,3d 0,4d

0,5d

0,051

Гидравлическое сопротивление, Па

ПКФ, м /м

Структура пенного слоя

1850

750

400 . 800 1000 1200

610 690 720

Факель- Стабильный пенный слой ные прорывы газа

Аппарат

11 з апи-рается"

Формула изобретения

6 повышения эффективности очистки газа в широком диапазоне скорости по газу и снижения гидравлического сопротивления, контактный элемент выполнен в виде диафрагмы, диаметр отверстия которой равен 0,4 — 0,7D,где D — диаметр устройства, а стабилизатор выполнен в виде сетчатого стакана высотой О, 1 - 0 4d где d — - диаметр отверстия диафрагмы, и диаметром 1,11,5d установленного открытым торцом над отверстием диафрагмы на расстоянии, равном О, 1-0,3d.

1386251

Таблица 3

Показатели очистки

1220 1800

750 450

Аппа1200

750 рат

"запирается"

Таблица 4

Показатели очистки (0,34

600

1200 1100 1100

735 740 700

Стабильный пенный слой

1980

Факельные прорывы газа

Аппарат

"запирается" Редактор И.Дербак. Тираж 642 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 1445/10

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Гидравлическое сопротивление, Па

ПКФ, м /м

Структура пенного слоя

Гидравлическое сопротивление стабилизатора, .Па

ПКФ, м /м

Структура пенного слоя

Значение показателей при диаметре стакана

1,1d 1,2d 1,3d 1,4d 1,5

1,0d d 1,6d

670 1000 1200 1200

250 680 700 710

Факель- Стабильный пенный слой ные про-. рывы газа

Значение показателей при растоянии от стабилизатора до диафрагмы

0.05d О, id 0 2d 0,4й

Составитель E.Êàëàíòàðÿí

Техред А.Кравчук . Корректор С. Шекмар