Установка для улавливания летучих веществ из газовых выбросов

 

Изобретение относится к очистке промышленных газовых выбросов из летучих веществ для защиты воздушного бассейна от загрязнения, может найти применение в химической, нефтехимической , газовой и других смежных отраслях промышленности и позволяет интенсифицировать процесс, массообмена за счет равномерного распределения жидкости по сечению колонны и многократного ее диспергирования. Установка для улавливания летучих веществ из газовых выбросов включает колонну для взаимодействия больших объемов газовых выбросов и малых объемов абсорбента , в которой установлены струйно-распыпительные контактные устройства на двух уровнях. На нижнем уровне после распыления и равномерного распределения малого объема абсорбента по сечению колонны и на верхнем уровне происходит взаимодействие между циркулирующим абсорбентом с газовыми выбросами при меньших скоростях за счет резкого увеличения диаметра колонны. Причем абсорбент движется перекрестным током с газовыми выбросами. Установка содержит также емкости циркулирующего и свежего абсорбента , соединенные посредством системы трубопроводов и запорной - арматурой соответственно с дополнительным струйно-распыпительным контактным устройством и основным. 1 з. п. ф-лы, 8 ил. « КО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 26 А) (g1)g В 01 1) 53/18

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4612498/26 (22) 05.1 2. 88 (46) 23.03.91. Бюл. ))- 11 (71) Краснодарский политехнический институт (72) И.П.Слободяник (53) 66.071./.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1393458, кл. В 01 D 53/18, 1986. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ УЛАВЛИВАНИЯ ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ ИЗ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ (57) Изобретение относится к очистке промышленных газовых выбросов из летучих веществ для защиты воздушного бассейна от загрязнения, может найти применение в химической, нефтехимической, газовой и других смежных отраслях промыяленности и позволяет интенсифицировать процесс массообмена за счет равномерного распределения жидкости по сечению колонны и многократного ее диспергирования. Установка для улавливания летучих веществ

Изобретение относится к очистке промышленных газовых выбросов от летучих веществ с целью защиты воздушного бассейна от загрязнения и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой и других смежных отраслях промышленности.

Цель изобретения — повышение эффективности массообмена за счет равномерного распределения жидкости по сечению колонны и многократного ее диспергирования.

На фиг.1 схематически представлены основная .и дополнительная части коиз газовых выбросов включает колонну для взаимодействия больших объемов газовых выбросов и малых объемов абсорбента, в которой установлены струйно-распылительные контактные устройства на двух уровнях. На нижнем уровне после распыления и равномерно-. го распределения малого объема абсорбента по сечению колонны и на верхнем уровне происходит взаимодействив между циркулирующим абсорбентом с газовыми выбросами при меньших скоростях за счет резкого увеличения диаметра колонны. Причем абсорбент движется перекрестным током с газовыми выбросами. Установка содержит также емкости циркулирующего и свежего абсорбента, соединенные посредством системы трубопроводов и запорной арматурой соответственно с дополнительным струйно-распылительным контактным устройством и основным.

1 з.п. A-лы, 8 ил. лонны, продольный разрез; на фиг.2— технологическая схема установки; на фиг.3 — разрез А-А на фиг.1; на фиг. — разрез в плоскости b-Б фиг. 1; на фи .5 — разрез В-В на фиг.1; на фиг. — разрез Г-Г на фиг.5; на фиг. — разрез Д-.11 на фиг, 3; на фиг.8 — разрез Е-Е на фиг,3.

Установка для улавливания летучих веществ иэ газовых выбросов содержит вертикальную цилиндрическую колонну

1 с тангенциально направленными патрубками 2 в нижней части колонны для ввода газовых выбросов, кубовую часть

1Ь31702Ь колонны 3 для слива отработанного абсорбента, центральную вертикальную трубу 4 для подачи адсорбента в колонну 1 с горизонтальным отражательным кольцом 5 на конце и горизонтальным отражательным диском 6 под трубой

4 ° снаружи центральной трубы 4 концентрически установлены ступени вверх трубы 7, к нижним кромкам кото- 10 рых прикреплены верхние отражательные кольца 8, а к соответствующим смежным внутренним трубам прикреплены нижние отражательные кольца 9, вокруг каждого кольцевого сечения из отражательных кольца 5 и диска б и колец 8 и 9 установлены отражательные цилиндры

10 увеличивающихся диаметров и увеличивающихся высот снизу вверх с прямоугольными вертикальш.;ми окнами 11 и простенками 12 и наружные сплоишые цилиндры 13 без окон, Наружные сплошные цилиндры 13 с внутренними отражательными цилиндрами 10 образуют увеличивающиеся по диаметру снизу 25 вверх ступени, Ilt7H÷eM наружным сплошным цилиндром для самой верхней ступени наибольшего диаметра служит корпус колошп.t 1 . Отражательные цилиндры

10 и сплошные цилиндры 13 крепятся между собой и к трубам 4 и 7 радиальными ригелями 14, установленными на опоре колонны 1. 11ри условии равномерного распределения абсорбента по поперечному сече шпо колонны 1 отноше35 ние ширины окна 11 к ширине простенка

12 каждого отражательного цилшсдр» 10 равно oòíîUtå Hèþ площади колг.цс во го сечения между стенкой сплошного цилиндра 13 и данного отражательного цилиндра 10 к площади кольцевс7го се— чения между данным отражательным цилиндром 10 и внутренш л1 смежным цилиндром 10, ширина окон 11 и простенков 12 каждого наружногo Ll,илпндра 10 45 больше, werr смежного внутреннего цилиндра 10, а количество окон 11 цилиндров 10 равны простым числам, увеличивающимся от внутренних к наружным цилиндрам 10 для предупреждения соппа50 дения положений окон 11 и простенков

12 концентрически расположенных цилиндров 10 в радиальных направ Ieíèях для одно"t ступени и обеспечения тем самым равномерного абсорбента по

55 всему сечению колс7пны при произвольной установке отр l7tëтeJIüHbtx цилиндров 10 и с их окнами 11 друг относительно друга.

Смежные концентрические трубы 7 фиксируются между собой и с трубой 4 (не показано) и сообщены между собой всршинами открытыми концами в наружной трубе 7. Размеры труб 7 и центральной трубы 4 принимаются так, что площади кольцевых сечений между трубами 7 и между отражательными . кольцами 8 и 9 каждой ступени пропорциональны кольцевым сечениям колонны между сплошными цилиндрами 13 каждой ступени, на которую подается адсорбент из кольцевого сечения, а площадь кольцевого сечения между отражательными кольцами 8 и 9 равна площади кольцевого межтруЬного сечения между внутренним диаметром наружной трубы / и наружным диаметром смежной с ней внутренней трубы / или поперечным сечением центральной трубы 4.

К наружной трубе 7 подсоединен патруб<7к 15 для подачи абсорбента в колонну 1. Над основной колонной 1 коаксиально установлена дополнительная часть колонны 1Ь большего диаметра, чем ос:новная колонпа, конический перс ход 17 между основной колонной 1 и допол частью 16 расположен ниже верхней кромки колонны 1 так, что между коническим переходом 17 и колонной 1 образован карман для сбора абсорбента, осесимметрично в дополнительной части колонны 16 установлена центральная вертикальная труба 18 для подачи абсорбента с горизонтальшгм отражательным кольцом 19 на конце и горизонтальным отражательным диском 20 под трубой, снаружи центральнои трубы 18 концентрически установлены ступенями трубы 21, к нижним кромкам которых прикреплены верхние отражательные кольца 22, а к соответствующим смежным внутренним трубам

21 прикреплены нижние отражательные кольца 23. Смежные концентрические трубы 21 фиксируются между собой и трубой 18 (не показано) и сообщены между собой верхними открытыми Концами в наружной трубе 21. К наружной трубе 21 подсоединен патрубок 24 для подачи абсорЬента в дополнительную часть колонны 16. Наружная труба

21 крепится к радиальным ригелям 25, ус:тановленным на опоры в дополнительной части колонны 16, В кармане конического перехода 17 имеется патрубок

2Ь, из которого «збсорбент самотеком стекает по трубопроводу 27 в одну

5 1636026 из двух емкостей 28, работающих поп"реме»«1»о, причем нторля емкость 28 всегдл зл»»олнена свежим лбсорбентом, а первля емкость 28 зл»»олненл цирку5 лирующим лбсорбеHтом. Центробежный насос 29 злдвижклми 30 нл всасываю»ци«« плтрубке подсоединен к емкости

28 цирку. »иру»о»»»его раствора, а нагнетлтельным трубопроводом 31 соединен 10 с патрубком 24 для подачи циркулирующего лбсорбг нта в рлспределитель жидкости до»»олнит»»b»»o»«члсти колонны

1 6. Цен тробежный насос 32 задвижками

33 нл вслсывлющем плтрубке подсоеди- 15 иены к емкости 28 циркулирующего лбсорбентл, а нлгнетлтельным трубопроводом 34; оединен с. плтрубком 15 для»одлчи лбсорбентл в распределиi тель жидкости ког»онны 1. К куЬовой части 3 колонны 1 roi»< net»»«»»e»» центробежный нлсос 35»I«I«» подлчи отрлбо—

xa»»»<»ro лбсорбента иа регенерацию г и утили злци»о летучих в<з»цеств (не

» поклал»»о) . Реге»»ерировл»»г»ь»й абсорбент и сгеж» и абсорбент по трубопроводу

36 с злднижклм»» 37 подлются в емкость 28 свежего лбсорбентл, lla наг»»гтлтель»»nw труЬопро»»о;»е 31 устлнов.<»с»» холодильник 38 г»ля охлаждения 30 ц»«ркуди,.<";<о«»е го л бсор бента перед пода»ей его в рлспределитедь жи;ц;ости до- в пол»ште»»ьной части коли:»ны 16.

Устг»f»оpкл для уллвпивлния летучих веществ»«з глзовых выбросов работает

<:1» еду»о»<,»«>«о бра 3 ог«, Циркулируюпв«й лбсорбент из емкости

28 (фиг. 1-8) центробежным нлсосом 32

»lо трубопроводу 34 через плтрубок 14 подается в наружную трубу и в концентрически рлсположен ые в ней трубы

7 и центральну»о трубу 4 в колонне 1 и выходит между гор»«зонтапьными отражательными кольцам» 8 и 9, л также между кольцом 5 и;п«ско..«Ь, в результате чего поц действием сил инерции, обуспов;»енных скоростж»."«напором, и сил тяжести по высоте оC:разуется в кл»дой c Tv»»B»»»» параболоиды вращения, которые нл своем пути встречают отра— жл тел ьпые цил»»»»дры 1 О с В ар т иклльнъ»ми прямоуг дьными о,нами 11 и простенками 12 и сплошными цилиндрами 13, причем жидкость проходит через окна 11 и отрл:»<лется от простенког-. 12 каждого с -рлжл»е:-».;-»ого цилиндра 10 и, нако»»ец, о» сгенок сплогпного ц»«л;«ядра 13 в клждои ступен;i.

При истечении аЬсорбента из кольцевого сечения между отражательными кольцами 8 и 9 в виде параболоида вращения в данной ступени наибольшее количество абсорбента проходит через окна 11 внутреннего отражательного цилиндра 1О, которое последовательно проходит через окна 11 следующих наружч»ых цилиндров 10, причем каждый раз количество абсорбента, проходящее через окна 11 последующего наружного ц»гли»»дрл 10 меньше, чем количество абсорбентл, прошедшее через окна 11 смежного внутреннего цилиндра 10 на величину отражательного абсорбента от простенков 12, в результате чего абсорбент равномерно распределяется

«о поперечному сечению колонны в ка кдой ступени, а абсорбент в мелкодисперсном состоянии обеспечивает высокую удельную поверхность массообмена высокую эффективность массооЬмена

«ежду газом и абсорбентом, lлзовые выбросы подаются в нижнюю часть колонны 1 через тангенцилльно направленные патрубки 2, что обеспечивают винтообразное движение газовых выбросов в колонне 1 вверх и тесное взаимодействие с движущимся

»»из лЬсорЬентом в виде капель как зоне между отражательными цилиндрами 10 и сплошными цилиндрами 13, где происходит интенсивное диспергирование жидкой фазы и высокоэффективный массообмен между газов и лбсорбентом, так и ниже этой зоны в условиях свободного падения капель жидкой фазы.

Вращательное движение газа создает.

4О дополнительные взаимодействия элементарных объемов газа в горизонтальных плоскостях с каплями жидкости, что практически в два раза увеличивает вероятность столкновений элементарных

4з объемов газовой и жидкой фаз, что обеспечивает повьппение эффективности масообменл между газом и абсорбентом и извлечение летучих веществ из газовых выЬросов. зй После прохождения зоны отражательных цилиндров 10 и сплошных цилиндров

13 колонны 1 газовые выбросы продолжают вращательное выходящее движение в дополнительную часть колонны 16, где резко увеличивается поперечное сечение колонны 16, а следовательно, резко уменьшается линейная скорость движения газовых выбросов в полном сечении дополнительной части колонны

1 6:3>3026

16> что приводит к ослждешпо унесенных капель, жидкости из I(oJIoltltbl 1, где скорость намного выше, и захватом их циркулиру>ощим лбсорбеитом через распределитель жидкости в дополнив тельной части колонны 16. Циркулирующий абсорбент в рл спрецепптель жи)1)соB J10tIOJIHH f CJtI>ItOtt )I(ICTIt ICOJ1O1iIIbl

16 подается lt,e>ITpo(JLx ttbtb«I(tcoc()it 29 из емкости циркулирующего лГ)сорбе13та

28 по трубопроводу 31 через холодильник 38 по плтрубку ?4. Из 11лтрубка ?4 циркулирующий лбсорбеит поступает в наружную трубу и в концентри (ески 5 расположенные в ней трубы 21 и центральную трубу 18 в цопо))ш(те:п,ной части колоши1 16 Il выхо;(ит между гоpHBoHT(tJIhttt1>tIt Отрлжлтс .Пьи>1)1П к )пьцлми

22 и 23, à тлкж(между ко>tblloM 1 9 и диском 20, в резупьтлте чегс иоц действием cltjt ииерцш1, o(>vcJIHB.I() ttíûx скоростным It;IIJ()p(»t, и сttJI тяжести iio высоте оорлзу>отся в клждой стуиеш1 расходящиеся от центры >с 1)ерифе1311и потоки л бсорбеи гл в )п(д(-: пл ра боло)(цов вращения, I(o fopbtå ил своем пуT>l тес о взаимодейстг)у)о г с врля,;>lot)ttt>tc>t восxAдящим ПОТОКОМ 1;1 3oi)) 1 . Hi!6pOCO>), Так как количество циркуииру>ощего лб- 30 сорбентл п дополниfeftb»nil ncTII колонны 16 намного t>(>.)11,111(, чем н колонне 1, л скорость гл )OI)btx выбросов намного мег(ь()1е, то 13 доtt()ëtøòåJII>íoé части KQJIoHIIbt 1 6 it э t )..) o>)1 ix вы()рос.ов циркулирующим лбсорбеитом 11звпекл>отся остатки летуч)(х вещест 11 уие(.()Itttlf из xoJtoIIHII 1 1<;IiiJIII лб(:(>t)i)C»тл, llo(.tte взаимоде tcTI)IIH c r,(IHI)ы>П1 выбросol»1 абсорг>ент IIoj(действ)(ем ctlll иие.рцitll 4() и сил тяжести Ilo ил рл бо:п(че ск>(м трлекториям поплд; ет )i;1 ст(:»1;ii цоп(>п>п(тельной части колонны 1t3 II (.T()ê(tot

В кОнический пеpсxo!l. I > 1(з 1iо ()p(l () самотеком с г.. кает )(.рс: ) ил>рубок >6 по трубопроводу 27 и p;i 6oT(11))1);у>о емкость 28 цир(су)п(ру)))1 1(1() ()((ор(>(.нт,).

Циркулг(рую()сиш л(сор(6(вт и р,)6:)тл>ощеit емкости 28 выра 6l щ п)л ется зл счет подачи pE и(1:o(.oil . 1 1;1 ..Пр це(ит Jli. жидкости копошt(I 1.

11осле выра ботк>1 циркулирующего раство1 л )(з рл ()с) тл>ого(х е 1!(oc Tll 28, задвижками 30 it 33 >герек;почл>отея илсосы 29 и 32 Ii;1 вторit() емкостi, 28 свежего лбсорбеп ты, к() i (рля с тл нов)(тся уже работающей (. Itèt)êу. шру)о))о(м a6>сор бентом, à Itåp I);I>I е..п; Ос Tь 28 з лпОJIняется pere»(Ipttpoi);»IIII >и и с)3(-.ж>и(абсорбентом по трубопроводу 36 с задвижками 37.

Отработанный, насыщенный летучими веществами в колонне 1 абсорбент стекает в кубовую часть колонны 3, откуда центробежнкгм насосом 35 подается

tn регенерацию (не показано), из абсор(3ентл выделяется и утилизируются и(туч>1е вещества.

11одлчл в дополнительную часть колонны 16 охлажденного абсорбента способствует повышению его абсорбционной с(к)собности и снижению содержания лету чих веществ в отходящих газ овых в1,16росов.

Устлг(ояка для улавливания летучих веществ из газовых выбросов обеспечивле г высокоэффективное поглощение лету tltx вещес 1 в из газовых выбросов ир11 млксимлльной движущей силе процессы млссообмена в противоточном взл>)модействии с абсорбентом в колонiie 1 н условиях многократного диспер111р))1)лния жидкой фазы и ударно-отраж;)! пьиого действия в распределителе ж31ц>сос ги при восходящем вращательном, п)ижс)11HII газ Овых выбросов . Взаимодейс TH1to газовых выс>росов в дополнительной ч()сти колонны 16 с циркулирующим

16(орбентом, намного большим в количественном отношении, чем в колонне

1, ot>ecпечивает увеличение движущей сипы процесса млсообмена и способстI3v(повьш>ению степени извлечения лету п(х г)еществ и газовых выбросов.

1!спопьзоваиие охлажденного цирку-) .)пц) у>о()ге го лбсорбента также способствует более полному улавливанию лету (пх пеществ из газовых выбросов в дополнительной части колонны 16 ° увеличенный диаметр дополнительной исти колонны 16 по сравнению с коJl, пиой 1 Обеспечивает улавливание в ц 3!I ëtt:tòåJlbíoé члс TH колонны 16 уне(с->п>ых капель ыбсорбента с газовыми !

)bl6;)ocHl из KoJIoiIHbl 1 за счет резко1 О уменьшения скорости газовых выброСоп В ИОЦНОМ СЕ (ЕНИИ КОЛОННЫ.

11 следствие выио;гн ения конструктив«и ix )пементс отражательных цилиндров

3шстово,) материала в колонне 1 о гсутс .ия отражательных элементов в цоио31иительной части колонны 16

1.1(црлвлическое сопротивление в колон1)(>х потоку газовых выбросов очень мапо и ие превышает 60-70 Па при скоростях газа в полном сечении колонны цо 5 м/c, поэтому не пЬтребуется ус163ьр2Ь тановка дополнительных вентиляторов для проталкивания газовых выбросов через колонны для улавливания иэ них летучих веществ, а достаточно их подвести газопроводами в нижнюю часть колонны.

Технические преимущества установки для улавливания летучих веществ иэ газовых выбросов заключаются в повышении степени извлечения летучих веществ из газовых выбросов эа счет увеличения движущей силы процесса масообиена, предупреждения уноса абсорбента при высоких скоростях газовых выбросов в колонне, интенсификации массообмена между газом и жидкостью за счет сообщения газовым выбросам вращательного движения.

20 Формула и з обре т ения

1. Установка для улавливания летучих веществ иэ газовых выбросов, включающая вертикальную цилиндрическую колонну, патрубки для ввода газовых 25 выбросов в нижней части и подачи абсорбента сверху, кубовую часть колонны для слива отработанного абсорбента, струйно-распылительное контактное устройство, содержащее цент- 30 ральную вертикальную трубу для подачи жидкости с горизонтальным отражательным диском под нижним срезом трубы, ииеющии диаметр больше диаметру трубы, отражательное кольцо, прикреплен- 35 ное к нижнему срезу центральной трубы и выполненное диаметром, равным диаметру отражательного диска, концентрически установленные ступенчато ввеРх трубы, расположенные снаружи 4р центральной трубы с отражательными кольцами, одни иэ которых прикреплены к нижнии кромкам каждой трубы, а другие — к сиехной внутренней трубе н расположены на расстоянии относи- 4 телЪно друг друга с образованием кольцевого сечения, размещенные вокруг центральной трубы концентрически установленные отражательные цилиндры с вертикальнькки окнами и простенками, gp равномерно выполненными в боковых стенках, при этом отношение ширины окна к ширине простенка по окрухностн каждого цилиндра равно отношению площади кольцевого сечения между стенкой колонны и данным отражательными

I цилиндром и смежным внутреннии цилиндром, верхние кромки окон отрахательных цилиндров расположены выше отражательного диска центральной трубы, а нижние — нике отражательного диска, вокруг каждого кольцевого сечения коаксиально по отношению к отражательным цилиндраи расположены допол нительные отражательные сплошные цилиндры, выполненные с увеличивающимися диаметрами и высотами снизу вверх, смехные трубы соединены одна с другой и сообщены верхниии концами между собой в наружной трубе, площадь кольцевых сечений мемду отражательными кольцами каждой ступени труб пропорциональны кольцевым сечениям колонны между сплошньии цилиндрами соответствующей ступени, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что, с целью интенсификации процесса иассообмена между газом и жидкостью эа счет равномерного рас-,; пределения жидкости по сечению колонны и многократного ее диспергирования, установка снабжена дополнительной цилиндрической частью колонны, коаксиально установленной над основной, диаметром большим диаметра ос".. новной колонны, при этом соединение между ними выполнено коническим нихе верхней кромки основной колонны с образованием кармана для сбора абсорбента, и снабжена дополнительным струйно-распылительныи контактным устройством, выполненным аналогично основному и установленным осесииметрично в дополнительной части колонны, емкостью циркулирующего абсорбента, насосом циркулирующего абсорбента, соединенньики посредствои систеиы трубопроводов и запорной арматуры с доIIoJIHHTBlIbHbM струйно-распыпительныи контактным устройством, емкостью свежего абсорбента, насосом свежего абсорбента, соединенньии посредствами системы трубопроводов и запорной арматуры с основным контактныи устройством, и снабжена трубопроводом регенерированного абсорбента, соединенного с емкостью свежего абсорбента °

2. Установка по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что она снабхена холодильником для охлаждения абсорбента, установленным перед дополнительным оросительным устройством. !

1б3602б

22

22

1б

2б

1636026

U2.

1(з36026

1636026

/-f

Р-В

f

Ю 12 12 (Рие. 7

t-E

Фиг.8

Составитель Г. Урусова

Редактор С.Патрушева Техред Л.Сердюкова Корректор М.Самборская

Заказ 776 Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101