Установка для санитарной очистки газовых выбросов от сажи

 

Изобретение относится к мокрой очистке газовых выбросов от пыли и вредных примесей селективными абсорбентами с последующей рекуперацией абсорбентов и утилизацией поглощенных веществ. Сущность изобретения: установка включает скруббер с распыливающими органический растворитель форсунками в верхней части, сборники высококипящего органического растворителя, центробежные насосы для подачи циркулирующего растворителя на форсунки, патрубки для ввода газовых выбросов с сажей и отвода очищенных газовых выбросов. Патрубок для ввода газовых выбросов с сажей подсоединен к скрубберу сбоку в верхней части ниже уровня установки торов с форсунками. Параллельно основному скрубберу установлен водяной скруббер с верхним расположением торов с форсунками и с нижним вводом газовых выбросов из основного скруббера. Отводящий газовый патрубок подсоединен к водяному скрубберу сверху и соединен с отсасывающим вентилятором. Установка снабжена отстойником для отделения органического растворителя воды и сажи, шнеком для отвода сажи, агрегатом для отгонки растворителя с водой от сажи и сушки сажи от воды. 8 ил.

Изобретение относится к охране воздушного бассейна от загрязнений промышленными отходами в виде твердых дисперсных частиц и вредных газовых примесей и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности.

Известно, что в больших объемах выбросы сажи в атмосферу происходят в производстве сажи, а также в других подобных технологических процессах с образованием сажи (копоти) или мелкодисперсного технического углерода.

Сажа это продукт неполного сгорания или термического разложения углеродистых веществ, представляет собой тонкий дисперсный порошок, состоящий из высокодисперсных частиц, главным образом углерода 83,8-99,6% водорода 0,1-1% кислорода 0,1-4,5% Средний размер частиц сажи составляется водой, но благодаря сродству с углеводородными смачивается соляровым маслом (керосином), который может быть использован как абсорбент благодаря высокой температуре кипения порядка 270^оС.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для санитарной очистки газовых выбросов от твердых частиц, содержащая полый скруббер с распыливающими форсунками, в который снизу подается газ, а сверху противотоком подается диспергированная жидкость. Гидравлическое сопротивление потоку газа в полом скруббере не превышает 250 Па (25 мм вод.ст.).

Недостатком известной установки является непригодность ее для очистки газовых выбросов по полностью безотходной технологии.

Задача изобретения повышение эффективности экономичности очистки газовых выбросов от сажи непосредственно в зоне производства сажи.

Это достигается тем, что в установке для санитарной очистки газовых выбросов от сажи, включающей скруббер с форсунками в верхней части, сборник циркулирующего высококипящего органического растворителя, центробежный насос для подачи растворителя на распыливающие форсунки, патрубки для ввода газовых выбросов с сажей и отвода очищенных газовых выбросов, патрубок для ввода газовых выбросов с сажей подсоединен к скрубберу сбоку в верхней части ниже уровня установки распыливающих форсунок, а патрубок для отвода очищенных газовых выбросов подсоединен к скрубберу сбоку снизу с наклоном в сторону скруббера, распыливающие форсунки подсоединены к концентрическим торам на двух уровнях сверху к патрубкам, форсунки выполнены в виде двух конических элементов с вертикальными осями, между которыми плотно зажаты горизонтальные диски с арочными прорезями выпуклостью вверх, расположенными по концентрическим окружностям с осями арочных прорезей, направленными под острым углом к радиусу от периферии к центру, верхние конические элементы имеют вертикальные выходные отверстия с расходящимся конусом, а нижние конические элементы имеют вертикальные отверстия для крепления к патрубкам торов, направления осей арочных прорезей в направляющих дисках смежных по тору форсунок противоположное, рядом с основным скруббером установлен водяной скруббер, к нижней части которого подсоединен патрубок очищенных газовых выбросов из основного скруббера, в верхней части водяного скруббера на двух уровнях установлены концентрические торы с распыливающими форсунками больших размеров, чем в основном скруббере, к верхней части водяного скруббера подсоединен патрубок, соединенный с отсасывающим вентилятором, форсунки соединены с центробежным насосом, подсоединенным к сборнику циркулирующей воды, который имеет верхний стеклянный фонарь для отвода органического растворителя, а сборник органического абсорбента снабжен нижним стеклянным фонарем для отвода воды и шнеком для выгрузки сверху сажи, установка снабжена агрегатами для отгонки с водой из сажи органического растворителя, конденсации паров органического растворителя и воды, разделения их и подачи в сборники воды и органического растворителя и сушки сажи от воды.

На фиг. 1 представлена технологическая схема установки для санитарной очистки газовых выбросов от сажи; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 разрез В-В на фиг.2; на фиг.5 разрез Г-Г на фиг. 3; на фиг.6 разрез Д-Д на фиг.4; на фиг.7 разрез Е-Е на фиг.5; на фиг.8 разрез Ж-Ж на фиг.5.

Установка для санитарной очистки газовых выбросов включает скруббер 1 с центробежными форсунками 2 и 3 в верхней части, подсоединенными сверху к концентрическим торам 4 на двух горизонтальных уровнях, соединенными с патрубками 5 и 6, насос 7, подающий в патрубки 5 и 6 органический растворитель из сборников 8 органического растворителя, центробежные форсунки 2 и 3, выполненные в виде нижнего 9 и верхнего 10 конусов с вертикальными осями, между которыми расположены направляющие диски 11 и 12, в которых в периферийной части выполнены арочные прорези 13 и 14 выпуклостью верх с осями, направленными под острым углом к радиусу от периферии к центру, и в противоположных направлениях в смежных форсунках 2 и 3 тора 4, нижний конус 9 установлен сверху на патрубок тора 4, а верхний конус 10 снабжен вертикальным отверстием с наружным расходящимся конусом, патрубок 15 для ввода газовых выбросов с сажей, подсоединенный к скрубберу 1 сбоку в верхней части ниже уровня расположения распылительных форсунок 2 и 3, патрубок 16 для отвода очищенных газовых выбросов, подсоединенные к скрубберу сбоку снизу с наклоном в сторону скруббера 1, патрубок 17 снизу для стока органического растворителя в сборники 8, рядом с основным скруббером 1 установлен параллельно водяной скруббер 18, большого диаметра чем скруббер 1, к нижней части сбоку к которому подсоединен входной патрубок 16, являющийся одновременно выходным патрубком скруббера 1, в верхней части водяного скруббера 18 установлены центробежные форсунки 19 и 20, подсоединенные сверху к концентрическим торам 21 на двух горизонтальных уровнях, соединенных с патрубками 22 и 23, к которым подсоединен насос 24 для подачи из сборников 25 циркулирующей воды по патрубкам 22 и 23 к торам 21 циркулирующей воды на форсунки 19 и 20, устроенные аналогично, как и форсунки 2 и 3 скруббера 1, сборники циркулирующего органического растворителя 8 снабжены нижними стеклянными фонарями 26 для перекачки воды насосом 27 в сборники циркулирующей воды 25, сборники циркулирующей воды 25 снабжены верхними стеклянными фонарями 28 для перекачки насосом 29 органического растворителя в сборники 8, к сборникам 8 сверху подсоединены шнеки 30 для отвода сажи вместе с водой и органическим растворителем в перегонные аппараты 31 для отгонки с водяным паром всего органического растворителя и части воды, паровые пространства перегонных аппаратов соединены с конденсатором 32, нижняя часть которого соединена с отстойником 33, к нижней части которого подсоединен насос 34 для откачки воды в сборник воды 25, а верхняя часть отстойника 33 соединена с трубопроводом с насосом 35 для откачки органического растворителя в сборники 8, перегонные аппараты 31 соединены патрубками с задвижками с насосом 36 для откачки после отгонки органического растворителя остатка пульпы из сажи и воды в центрифугу 37 для отделения от сажи воды в сборник воды 38 и насос 39 для откачки воды в сборник 25, а также для выгрузки осадка сажи и подачи ее транспортером 40 в сушилку 41, водяной скруббер 18 снабжен нижним патрубком 42 для стока воды в сборники воды 25 и верхним патрубком 43 для отсасывания очищенных газовых выбросов вентилятором 44.

Установка для санитарной очистки газовых выбросов от сажи работает следующим образом.

Газовые выбросы из установки по производству сажи, содержащие остатки сажи, вводятся верхним патрубком 15 в верх скруббера 1 и движутся прямотоком вниз вместе со стекающим вниз из центробежных форсунок 2 и 3 органическим растворителем, взаимодействующим с газовыми выбросами и поглощающим сажу и стекающим по нижнему патрубку 17 в сборники 8 циркулирующего органического растворителя, подаваемого из сборников 8 насосом 7 в форсунки 2 и 3 по патрубкам 5 и 6 и торам 4 и т.д.

Из нижней части скруббера 1 по патрубку 16 отводятся очищенные газовые выбросы в нижнюю часть водяного скруббера 18, в котором поднимаются вверх навстречу стекающей из центробежных форсунок 19 и 20 циркулирующей воды, стекающей вниз по патрубку 42 в сборники воды 25 и подаваемой из сборников воды 25 насосом 24 по патрубкам 22, 23 и торам 21 в форсунки 19 и 20 и т.д.

Из скруббера 18 через верхний патрубок 43 очищенные газовые выбросы отсасываются центробежным вентилятором 44. В скруббере 18 происходит противоточное взаимодействие поднимающихся вверх газовых выбросов и стекающей вниз водой, в результате происходит улавливание и захват водой из газовых выбросов органического растворителя, уносимого вместе с газовыми выбросами из скруббера, так как диаметр скруббера 1 меньше диаметра скруббера 18 и скорость газа в полном сечении скруббера 1 больше, чем скорость газа в полном сечении водяного скруббера 18, а удельная нагрузка по жидкости (воде) скруббера 18 больше удельной нагрузки по жидкости (органическому растворителю) скруббера 1.

Центральные форсунки 2 и 3 скруббера 1 и центробежные форсунки 19 и 20 водяного скруббера 18 установлены с расположением выходных отверстий вверх для увеличения корневого угла форсунок и увеличения тем самым радиуса захвата факелов струй форсунок, так как известно, что на выходящую струю под углом 45^о к горизонтали действуют силы операции под действием начальной скорости струи жидкости, выходящей из форсунки, и силы тяжести и теоретически длина пути струи будет максимальной. В таком случае будет максимальное перекрытие струями жидкости, выходящей из форсунок, поперечного сечения скруббера и потребуется меньшее количество форсунок в скруббере для нормальной работы. Периодически попадающая вода в сборники органического растворителя 8 отводится оттуда через нижние стеклянные фонари 26 насосом 27 в сборники воды 25, а попадающий органический растворитель в сборники 25 периодически отводится оттуда через верхние стеклянные фонари 28 насосом 29 в сборники органического растворителя 8. Из сборников 8 сверху отводится шнеком 30 сажа вместе с водой и органическим растворителем в перегонные аппараты 31, в которых периодически отгоняются с водяным паром воды и органического растворителя, пары которых конденсируются в конденсаторе 32, откуда конденсат стекает в отстойник 33, с нижней части которого насосом 34 откачивается вода в сборники воды 25, а с верхней части отстойника 33 органический растворитель откачивается насосом 35 в сборники органического растворителя 8. После отгонки органического растворителя из перегонных аппаратов 31 насосом 36 откачивается пульпа из сажи и воды в фильтрующую центрифугу 37, где отделяется вода и отводится в сборник воды 38, откуда насосом 39 подается в сборник воды 25, а сажа выгружается периодически на транспортер 40 и подается в сушилку 41, где сушится и в дальнейшем используется по назначению. Органический растворитель и вода в установке совершают замкнутые циклы в скруббере 1 и 18, участвуя в очистке газовых выбросов от сажи по полностью безотходной технологии. В предлагаемой установке используется основной прямоточный скруббер 1, подача газовых выбросов в который производится на верхнем уровне, на котором происходит выброс газовых выбросов с сажей в атмосферу из установки по производству сажи, при этом исключается необходимость сооружения газозаборных трубопроводов больших диаметров для подачи газовых выбросов из верхних уровней в нижние части скрубберов, в которых противотоком взаимодействуют поднимающиеся вверх газовые выбросы со стекающим вниз абсорбентом.

В связи с тем, что газовые выбросы забираются в скруббер 1 под атмосферным давлением, после водяного скруббера 18 установлен отсасывающий вентилятор 44 для создания необходимого перепада давления в двух скрубберах 1 и 18.

В предлагаемой установке в отличие от традиционных схем противоточного взаимодействия газа и жидкости использован принцип прямоточного взаимодействия газа и жидкости в одном из скрубберов установки.

Технические преимущества предлагаемой установки для санитарной очистки газовых выбросов от сажи по сравнению с прототипом заключаются в том, что в качестве основного скруббера используется прямоточный скруббер с подачей газовых выбросов в верх скруббера и в использовании дополнительного противоточного водяного скруббера большего диаметра, чем основной скруббер, и с большей нагрузкой по жидкости, чем основной скруббер для улавливания уносимых из основного скруббера органического растворителя и сажи, в многократном использовании органического растворителя и воды после регенерации по полностью безотходной технологии, в утилизации сажи.

Общественно полезные преимущества предлагаемой установки для санитарной очистки газовых выбросов от сажи, вытекающие из технических преимуществ, по сравнению с прототипом, заключаются в надежности очистки газовых выбросов от сажи и предупреждения уноса органического растворителя в атмосферу за счет использования дополнительного водяного скруббера, а также за счет принципа работы установки по полностью безотходной технологии.

Формула изобретения

УСТАНОВКА ДЛЯ САНИТАРНОЙ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ ОТ САЖИ, включающая скруббер с форсунками в верхней части, сборник циркулирующего высококипящего органического растворителя, центробежный насос для подачи растворителя на распыливающие форсунки, патрубки для ввода газовых выбросов с сажей и отвода очищенных газовых выбросов, отличающаяся тем, что патрубок для ввода газовых выбросов с сажей подсоединен к скрубберу сбоку в верхней части ниже уровня установки распыливающих форсунок, а патрубок для отвода очищенных газовых выбросов подсоединен к скрубберу сбоку снизу с наклоном в сторону скруббера, распыливающие форсунки подсоединены сверху к патрубкам к концентрическим торам, расположенным на двух уровнях, форсунки выполнены в виде двух конических элементов с вертикальными осями, между которыми плотно зажаты горизонтальные диски с арочными прорезями выпуклостью вверх, расположенными по концентрическим окружностям, с осями арочных прорезей, направленными под острым углом к радиусу от периферии к центру, верхние конические элементы имеют вертикальные выходные отверстия с расходящимся конусом, а нижние конические элементы имеют вертикальные отверстия для крепления к патрубкам торов, направление осей арочных прорезей в направляющих дисках смежных по тору форсунок противоположное, рядом с основным скруббером установлен водяной скруббер, к нижней части которого подсоединен патрубок очищенных газовых выбросов из основного скруббера, в верхней части водяного скруббера на двух уровнях установлены концентрические торы с распыливающими форсунками больших размеров, чем в основном скруббере, к верхней части водяного скруббера подсоединен патрубок, соединенный с отсасывающим вентилятором, форсунки соединены с центробежным насосом, подсоединенным к сборнику циркулирующей воды, который имеет верхний стеклянный фонарь для отвода органического растворителя, а сборник органического растворителя снабжен нижним стеклянным фонарем для отвода воды и шнеком для выгрузки сверху сажи, установка снабжена агрегатами для отгонки с водой из сажи органического растворителя, конденсации паров органического растворителя и воды, разделения их и подачи в сборники воды и органического растворителя и сушки сажи от воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8