Способ конденсации хлора из отходящих газов и устройство для его осуществления

 

Использование: в пирометаллургии и химической технологии для тонкой очистки отходящих газов при одновременном осаждении хлора из отходящих газов для последующей его рециркуляции в технологический процесс. Сущность изобретения: хлор из газов осаждают при последовательном пропускании сначала при минус 34 - минус 100^oC, затем при минус 162 - минус 196^oС через два коаксиально расположенных в одном корпусе конденсатора с разделительной теплоизолирующей стенкой. Температуру противоточно движущейся азотовоздушной смеси регулируют вдуванием воздуха: сначала в дозирующий испаритель эжекторного типа с подаваемым туда непрерывно жидким азотом и полным его испарением (процесс твердофазного осаждения хлора), затем при жидкофазном осаждении хлора - вдуванием в азотовоздушную смесь. Отработавший хладагент используют при регулируемом его распределении в двух теплообменниках, вдуваемый воздух пропускают в противотоке к ним. Используют холод, выделяющийся при испарении жидкого хлора. 2 с. и 6 з. п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к пирометаллургии и химической технологии, к различным производствам, связанным с улавливанием газообразного хлора из газов и с очисткой отходящих газов. Изобретение также может быть использовано для тонкой очистки отходящих газов при одновременном осаждении хлора в процесс в технологиях получения и регенерации ядерного топлива с использованием систем жидких солевых расплавов хлоридов металлов.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ очистки отходящих хлорсодержащих газов от радиоактивных аэрозольных частиц актиноидов, при реализации которого осуществляют низкотемпературную конденсацию хлора из отходящих газов. Способ заключается в том, что отходящие хлорсодержащие газы, включающие радиоактивные аэрозольные частицы, образующиеся при продувке технологическими газами солевых расплавов, очищают и осушают при температуре минус 30^oС, после чего осаждают хлор путем охлаждения до температуры ниже минус 34^oС циркулирующим хладагентом. При этом охлаждают газы в первом конденсаторе до температуры минус 34 минус 100^oС, а затем во втором конденсаторе до температуры минус 162 минус 196^oС. В первом конденсаторе осаждают в виде жидкости основное количество хлора из отходящих газов содержание хлора в газах понижают до приблизительно 2% в объемных долях, а радиоактивное загрязнение газа уменьшают более чем в 25 раз. Во втором конденсаторе (твердофазного осаждения) хлор конденсируют в твердом виде, при этом осажденные радионуклиды оказываются в матрице твердых структур хлора (радиоактивное загрязнение газа уменьшается в приблизительно 10⁹ раз). Эта операция обеспечивает удаление хлора из отходящих газов до содержания их в количестве, соответствующем предельно допустимым концентрациям верхняя граница температурного интервала минус 162^oС соответствует температуре, при которой равновесное содержание паров хлора в отходящих газах при нормальном давлении равно 1 мг/м³, т.е. равно предельно допустимой концентрации.

Твердофазное осаждение во втором конденсаторе проводят с помощью жидкого азота, непрерывно подаваемого во внутреннюю полость теплообменной поверхности. Холодные пары жидкого азота, выходящие из второго конденсатора подогревают в электрокалорифере до минус 100^oС и подают в конденсатор жидкофазного осаждения (1-й конденсатор). Для обеспечения первого конденсатора достаточным количеством паров жидкого азота их испаряют воздушным испарителем из второго конденсатора. Пары азота, выходящие из процесса жидкофазного осаждения хлора, подогревают в электрокалорифере подают в осушитель отходящих газов. Таким образом, пары жидкого азота движутся в противотоке по отношению к движению отходящих газов. Газообразный азот отработавший хладагент сбрасывают в атмосферу.

После окончания процесса осаждения хлора конденсатор твердофазного осаждения размораживают, переводят в нем хлор в жидкое состояние и по трубопроводу передавливают в сборник жидкого хлора конденсатора жидкофазного осаждения, а из сборника жидкий хлор передавливают в баллоны.

Данный способ очистки хлорсодержащих газов от радиоактивных аэрозольных частиц актиноидов реализуют в устройстве, которое содержит устройство для конденсации хлора из отходящих газов. Оно включает конденсатор жидкофазного осаждения хлора со сборником жидкого хлора и с патрубками входа и выхода отходящих газов и хладагента, конденсатор твердофазного осаждения хлора, соединенный последовательно с первым конденсатором и содержащий патрубки входа и выхода отходящих газов и хладагента. Конденсатор твердофазного осаждения (второй конденсатор) снабжен воздушным испарителем типа труба в трубе, один конец наружной трубы которого заглушен и этим концом испаритель вставлен во внутреннюю полость теплообменной поверхности, куда заливают жидкий азот (во внутреннюю трубу испарителя подают воздух с отрегулированным расходом воздух служит теплоносителем для испарения жидкого азота и после операции испарения выводится на сброс). Устройство содержит два электрокалорифера: 1-й для подогрева паров жидкого азота после их выхода из конденсатора твердофазного осаждения, 2-й -- для подогрева паров жидкого азота после их выхода из конденсатора жидкофазного осаждения перед подачей в осушитель отходящих газов.

Недостатками указанных способа и устройства является низкая экономичность: неэкономное расходование холода, невозможность изменения и регулирования температуры в процессе твердофазного осаждения, что приводит к потере холода. Неудобство и определенные затраты предполагает операция периодического передавливания из конденсатора твердофазного осаждения накопившегося хлора. Низкая экономичность обусловлена также необходимостью расходования электроэнергии на подогрев паров жидкого азота и изменений тратой сжатого воздуха на испарение жидкого азота.

Потери холода происходят: при испарении жидкого азота, при нагревании паров жидкого азота в электрокалорифере перед подачей в противотоке от конденсатора твердофазного осаждения к конденсатору жидкофазного осаждения, и после выхода из него при нагреве перед подачей в теплообменник осушителя происходят потери холода от поверхностей конденсаторов в окружающую среду и потери со сбрасываемым отработавшим хладагентом.

Недостатки, связанные с потерей холода, обусловлены следующим: во-первых, испарение жидкого азота в конденсаторе твердофазного осаждения производят через рубашку теплообменника сжатым осушенным воздухом, который затем сбрасывают в атмосферу, причем абсолютное количество холода, выраженное в килокалориях (а также в массе азота), необходимое для стадии жидкофазного осаждения хлора в первом конденсаторе, превышает в среднем в 4,5 раза необходимое количество холода для твердофазного осаждения хлора во втором конденсаторе и это приводит к тому, что для создания необходимого температурного режима в конденсаторе жидкофазного осаждения ( в первом конденсаторе) во второй конденсатор подают жидкий азот в количестве, превышающем необходимое для твердофазного осаждения; во-вторых, для жидкофазной конденсации хлора требуется более высокая температура паров жидкого азота, чем для твердофазного осаждения, что вызывает необходимость их (паров азота) нагрева; в-третьих, количество холода, выраженное в килокалориях, содержащееся в выходящем из первого конденсатора хладагенте, превышает в 5 раз необходимое количество холода для осушения отходящих газов, что приводит к неполному его использованию и, в конечном счете, к сбросу.

Поскольку жидкий азот испаряют из внутренней полости теплообменной поверхности конденсатора твердофазного осаждения, это приводит к тому, что конденсатор твердофазного осаждения не обеспечивается парами жидкого азота, что экономичнее, (т. к. парам жидкого можно задавать более высокую регулируемую температуру), а только кипящим жидким азотом это равносильно отсутствию испарителя для данного конденсатора, что влечет конденсацию кислорода и аргона в жидкую и твердую фазы соответственно, что в свою очередь приводит к лишней трате холода.

Заявляемое изобретение позволяет повысить экономичность процесса хлора из отходящих газов путем рационального использования хладагента.

Сущность изобретения.

Согласно изобретению способ конденсации хлора из отходящих газов, включающий осушку газов и осаждение хлора путем охлаждения до температуры ниже минус 34^oС циркулирующим хладагентом, при осушке отходящих газов и при осаждении хлора в хладагент, в качестве которого используют жидкий азот или жидкий воздух, вдувают осушенный воздух с содержанием влаги меньше 4,8 г/м³, при этом регулирование температуры хладагента осуществляют регулированием количества вдуваемого воздуха, отработавший хладагента и очищенный газ направляют для теплообмена с вдуваемыми потоками осушенного воздуха и отводящего газа, жидкий хлор из сборника хлора непосредственно или после перекачки в баллон подают в технологический процесс через испаритель хлора, где вдуваемым потоком воздуха или отходящего газа используют выделяющийся холод.

Наличие операции вдува осушенного воздуха в жидкий азот (жидкий воздух), подаваемый на стадии твердофазного осаждения, позволяет при непосредственном контакте потока воздуха с поступающим непрерывно жидким азотом (жидким воздухом) полностью испарять его и задавать получаемой азотовоздушной смеси нужную температуру изменением расхода вдуваемого воздуха. Без операций вдува воздуха в хладагент невозможно экономно реализовать весь процесс осаждения хлора. Операции вдувания осушенного воздуха непосредственно в непрерывно подаваемый жидкий азот (жидкий воздух) или непосредственно в азотовоздушную смесь, как для испарения жидкого азота, так и для установления и регулирования температуры при осушке отходящих газов, при твердо- и жидкофазном осаждении хлора из отходящих газов, позволяет экономить холод, так как при этом исключают выброс охлажденного воздуха в атмосферу и трату холода нагревом хладагента в электрокалорифере, что позволяет повысить экономичность процесса.

Осушенный воздух с содержанием влаги меньше 4,8 г/м³ имеет в нормальных условиях точку росы при температуре ниже 0^oС, что позволяет избежать заледенения внутренних поверхностей подводящих воздух трубок и теплообменников. В данном случае эта влага остается в воздухе в виде взвешенных частичек льда и выносится по трубопроводу, постепенно испаряясь обратно в газовую фазу по мере роста температуры хладагента азотовоздушной смеси.

Поскольку количество азотовоздушной смеси, выходящей после жидкофазного осаждения, превышает (приблизительно в 5 раз) количество, необходимое для предварительной осушки отходящих газов, то этот избыток холодной азотовоздушной смеси, и также холодной (минус 175^oС) очищенный газ направляют для теплообмена с вдуваемыми потоками осушенного воздуха и отходящего газа. Без операций теплообмена отработавшего хладагента и холодного очищенного газа с вдуваемыми потоками осушенного воздуха и отводящего газа невозможно реализовать процесс в экономном режиме.

Наличие операции испарения жидкого хлора, осажденного в процессе, для подачи в технологический процесс газообразного хлора непосредственно из сборника жидкого хлора или после перекачки в баллон, путем пропускания его через испаритель, где вдуваемый поток осушенного воздуха или отходящего газа снимает холод (использует) выделяющийся при испарении жидкого хлора, позволяет повысить экономичность процесса. Без данной операции холод, выделяющийся при испарении жидкого хлора, тратится бесполезно.

Заявляемый способ осуществляют в устройстве для конденсации хлора из отходящих газов, включающем конденсатор жидкофазного осаждения хлора со сборником жидкого хлора и с патрубками входа отходящих газов и выхода хладагента и с трубкой выдачи жидкого хлора, конденсатор твердофазного осаждения хлора, соединенный последовательно с первым конденсатором и содержащий патрубки входа хладагента и выхода отходящих газов. Конденсатор твердофазного осаждения размещен коаксиально в одном корпусе с конденсатором жидкофазного осаждения и отделен от него теплоизолирующей стенкой. Каналы конденсации хлора обоих конденсаторов соединены со сборником жидкого хлора. В месте перехода хладагента из конденсатора твердофазного осаждения в конденсатор жидкофазного осаждения размещен коллектор с патрубком для вдува осушенного воздуха. Отношение для единицы длины конденсатора твердофазного осаждения, где F, V соответственно площадь осаждения и свободный объем каналов для отходящих газов, выполнено увеличивающимся ступенчато или плавно по ходу движения газов, а наружная поверхность этого конденсатора снабжена ребрами, образующими с теплоизолирующей стенкой каналы для циркуляции хладагента. Конденсатор твердофазного осаждения снабжен испарителем жидкого азота, выполненным в виде двух трубок, подводящих жидкий азот и осушенный воздух и соединенных в виде эжектора, имеющего выход на начало канала хладагента. Трубка подачи жидкого хлора снабжена фильтром. Теплоизолирующая стенка обеспечивает возможность коаксиального расположения конденсатора твердофазного осаждения хлора в центре конденсатора жидкофазного осаждения в одном корпусе. Такое взаимное расположение конденсаторов позволяет уменьшить их общую внешнюю поверхность, рассеивающую холод, а также позволяет один конец каждого из двух конденсаторов по тракту отходящих газов выполнить открытым на сборник жидкого хлора так, что газы, выходя из конденсатора жидкофазного осаждения, попадают в сборник жидкого хлора, а оттуда в конденсатор твердофазного осаждения. При такой конструкции при нагреве конденсатора твердофазного осаждения хлор с достижением точки плавления (минус 101^oС) стекает в сборник -этим исключают операцию передавливания хлора из конденсатора твердофазного осаждения в конденсатор жидкофазного осаждения. Таким образом, достигают поставленную цель: повышение экономичности.

Хладагент, азотовоздушная смесь поступает из испарителя жидкого азота (жидкого воздуха) в противотоке в верхнюю часть конденсатора твердофазного осаждения, расположенного в центральной части сборного конденсатора. В нижних частях конденсаторов, т.е. в месте перехода хладагента из конденсатора твердофазного осаждения хлора в конденсатор жидкофазного осаждения, предусмотрен коллектор с подводящей осушенный воздух трубкой. Наличие коллектора с трубкой для вдува осушенного воздуха в хладагент, впускаемый в конденсатор жидкофазного осаждения, позволяет производить нагрев и регулирование температуры азотовоздушной смеси, исключая при этом менее экономичную операцию нагрева хладоагента с помощью электрокалорифера, т.е. позволяет достичь поставленной цели экономичности.

Увеличивающееся ступенчато или плавно отношение для единицы длины конденсатора твердофазного осаждения (F площадь осаждения, V свободный объем каналов для отходящих газов) обеспечивает развитую площадь поверхности, необходимую для осаждения хлора в твердом виде, позволяющую при этом избежать забивки каналов. Ребра на наружной поверхности этого конденсатора обеспечивают необходимый хладообмен. При отсутствии таких лабиринтных каналов устройство работает хуже. Замена внутреннего лабиринтного канала на каналы с постоянным суммарным сечением по длине (например, пакетом трубок) приводит к их забивке.

Наличие испарителя жидкого азота (жидкого воздуха) у конденсатора твердофазного осаждения позволяет при непосредственном контакте потока воздуха с поступающим жидким азотом полностью испарять его и задавать получаемой азотовоздушной смеси (хладагенту), циркулирующей в конденсаторе твердофазного осаждения, нужную температуру изменением расхода вдуваемого осаждения воздуха. При отсутствии испарителя затруднительно задавать и регулировать температуру в заданной точке в диапазоне от минус 162 до минус 196^oС, так как в конденсаторе будет сохраняться температура кипения жидкого азота (минус 196^oС), что влечет конденсацию из отходящих газов кислорода и аргона в жидкую и твердую фазы соответственно, что в свою очередь приводит к ненужной трате холода.

Испаритель, выполненный в виде двух трубок, подводящих жидкий азот (жидкий воздух) и осушенный воздух, соединенных в виде эжектора, наиболее прост. Испарение жидкого азота в таком испарителе происходит очень эффективно, так как это сопровождается распылением жидкого азота на мельчайшие капли с развитой поверхностью испарения. При отсутствии эжекторного соединения в испарителе часть жидкого азота быстро стекает вниз к коллектору вдува осушенного воздуха для жидкофазного конденсатора часть холода при этом теряется. Таким образом, наличие испарителя необходимо для достижения поставленной цели: повышение экономичности.

Углекислота, находящаяся в отходящих газах, конденсируется вместе с хлором и в сборнике хлора при температуре ниже минус 60^oС она находится в виде твердой взвеси, а при более высокой температуре растворяется в жидком хлоре. Углекислота ухудшает качество хлора. Фильтр на трубке выдачи хлора позволяет отфильтровать углекислоту при подаче холодного (при температуре приблизительно минус 60^oС) жидкого хлора из сборника. Наличие фильтра позволяет предотвратить накопление углекислоты в хлоре, а это позволяет исключить фактически трудоемкую операцию очистки хлора от углекислоты.

На чертеже изображен продольный разрез устройства для конденсации хлора из отходящих газов. Устройство изображено соединенным с осушителем отходящего газа и с теплообменниками для использования отработавшего хладагента. Изображены направления движения потоков отходящего газа, жидкого азота, осушенного воздуха, азотовоздушной смеси. Пунктирной линией показана функциональная связь термоэлектрических термометров с регулирующими клапанами с электроприводам.

Устройство для конденсации хлора из отходящих хлорсодержащих газов содержит корпус 1, выполненный в виде сосуда Дьюара с откаченным межстенным пространством, нижняя сферическая часть которого образует сборник жидкого хлора. В верхней части устройства расположен патрубок для входа отходящих газов 2, соединяющийся со змеевиком 3 каналом жидкофазной конденсации хлора. Нижний конец 4 змеевика 3 выходит в сборник жидкого хлора. Конденсатор твердофазного осаждения (t^oС минус 162-минус 196^oC) расположен в центре конденсатора жидкофазного осаждения и включает хладообменную поверхность 5 (далее "осадитель"), выполненную в виде цилиндрического корпуса, в который врезаны и приварены с выпуском наружу цилиндра ребра 6, образующие в корпусе осадителя лабиринтный канал (в) для прохода очищаемого газа -канал конденсации хлора конденсатора твердофазного осаждения. Выпуск полок наружу позволяет сформировать не только внутренний, но также наружный лабиринтный канал (б) между теплоизолирующей стенкой и цилиндрическим корпусом осадителя. Ребра расположены с незначительным наклоном вниз для обеспечения стока жидкого хлора при размораживании, причем для устранения возможной забивки самые нижние ребра расположены друг от друга, чем верхние. Осадитель с помощью своего нижнего дискообразного плеча собран так, что образуется внутренний герметичный объем сборник жидкого хлора. Нижний вход в осадитель так же, как и в конденсаторе жидкофазного осаждения открыт в сборник жидкого хлора так, что отходящие газы, выходя из змеевика, попадают в объем сборника жидкого хлора, а затем в лабиринтный канал (в) осадителя конденсатора твердофазного осаждения. Вверху осадитель имеет патрубок для выхода отходящих газов 7.

Между змеевиком и осадителем размещена цилиндрическая теплоизолирующая стенка 8, которая обеспечивает нормальный режим холода обоих конденсаторов. Помимо этого стенка формирует межтрубный канал (а) конденсатора жидкофазного осаждения и лабиринтный канал (б) (наружный) конденсатора твердофазного осаждения каналы, по которым циркулирует хладагент, т.е. пары жидкого азота, смешанные с вдуваемым осушенным воздухом.

В верхней части осадителя смонтирован испаритель жидкого азота 9, выполненный в виде двух трубок с наконечниками, подводящих жидкий азот и осушенный воздух, соединенных в виде эжектора. Распыление и испарение жидкого азота производят в полости трубки каплеуловителя с горизонтальными отверстиями для выхода паров жидкого азота на начало лабиринтного канала (б) конденсатора твердофазного осаждения. Трубка каплеуловитель одновременно служит для соединения эжекторных трубок.

В нижней части конденсатора твердо- и жидкофазного осаждения в месте перехода хладагента из межтрубного канала (б) конденсатора твердофазного осаждения в канал (а) конденсатора жидкофазного осаждения смонтирован коллектор 10, выполненный из трубки в виде тора с отверстиями для выхода осушенного воздуха с внутренней стороны. К торообразному коллектору приварена трубка для вдува осушенного воздуха 11. Корпус 1 закрыт крышкой 12, через которую выведены: трубка коллектора 11, патрубок выхода отработавшего хладагента 13, трубка для передавливания жидкого хлора 13 14 из сборника жидкого хлора, другие трубки и чехлы термоэлектрических термометров. Трубка для передавливания жидкого хлора 14 вварена в отверстие в плече осадителя. Трубка нижним вырезом доходит до дна сосуда. К нижнему концу трубки присоединен металлокерамический фильтр 15.

Для контроля и регулирования температурного режима работы конденсатора установлены термоэлектрические термометры Т₁, Т₂, Т₃, Т₄ соответственно на входе хладагента в конденсатор твердо- и жидкофазного осаждения, на выходе из аппарата и на выходе отходящих газов из аппарата.

Заявляемый способ конденсации хлора из отходящих хлорсодержащих газов реализуют в устройстве, соединенном с другими аппаратами при по принципиальной схеме, содержащейся в комбинированной схеме. Схема содержит теплообменник 16 для использования холода из отходящих газов и теплообменники 17 и 18 для регенерации холода из отработавшего в конденсаторе хладагента, осушитель влаги отходящих газов 19, заполненный гранулами цеолита NaD (гранулы в виде цилиндров с диаметром 2 4 и высотой 4 5 мм), работающий в режиме осушки при температуре 30^oС, проточный испаритель жидкого хлора типа теплообменника "труба в трубе" 20.

В точках выхода азотовоздушной смеси из теплообменника 17, 18 расположены соответствующие термоэлектрические термометры Т₅, Т₆, соединенные дифференциально, а точке выхода отходящих газов из осушителя 19 расположен термоэлектрический термометр Т₇, в точке входа хладагента в осушитель Т₈.

Количество хладагента задают расходом жидкого азота с помощью регулирующего клапана 21. Регулирование температурного режима устройства и осушителя осуществляют вдуванием осушенного воздуха в жидкий азот и азотовоздушную смесь через теплообменники 16, 17 в испаритель жидкого азота, через теплообменник 18 в коллектор и непосредственно в хладагент, поступающий в осушитель 19. Воздух вдувают соответственно с помощью регулирующих клапанов 22, 23, 24. В случае вдувания воздуха в хладагент, поступающий в осушитель, нежелательный перепуск воздуха от клапана 24 в теплообменник 18 предотвращают сужением сечения трубы подачи отработавшего хладагента на участке до места подачи осушенного воздуха.

Содержание воды в осушенном воздухе меньше 4,8 г/м³ обеспечивает объемную конденсацию влаги сразу в твердую фазу в виде снега. Снег в виде аэрозольных частиц проходит по коммуникации, постепенно испаряясь по мере разогревания хладагента. При содержании влаги в осушенном воздухе больше 4,8 г/м³ достигается насыщение парами воды при жидком ее состоянии. В этом случае капельки воды, достигая стенки трубопровода, застывают на ней, постепенно сужая и закупоривая ее. При содержании влаги в осушенном воздухе меньше 4,8 г/м³ закупоривания трубопровода не происходит, а большая скорость потока не способствует задержанию снега на стенках трубопровода.

Применительно к отходящим хлорсодержащим газам, образующимся в технологическом процессе получения оксидного гранулированного уранового и смешанного уран-плутониевого топлива, в котором используется электрохимический процесс перекристаллизации из расплавов хлоридов металлов, отходящие газы имеют состав: 1 90% хлора, 5 25% кислорода, 0 25% азота, 0 25% аргона, приблизительно 1% углекислого газа и водяных паров в объемных долях, при этом газы включают взвешенные аэрозольные частицы хлоридов натрия, цезия, железа, алюминия, магния, кремния, никеля хрома и альфа радиоактивные нуклиды делящихся материалов с суммарной концентрацией меньше 0,5 г/м³. Расход отходящих газов составляет 0,2 0,6 м³/ч. Отходящие газы указанного состава подают во внешнюю трубу испарителя жидкого хлора 20, где газы подвергаются предварительному охлаждению, отдавая теплоту на испарение жидкого хлора, который циркулирует в противотоке по внутренней трубе испарителя. Жидкий хлор без разогревания в охлажденном виде подают в испаритель жидкого хлора по капилляру, передавливая азотом из сборника хлора аппарата, работающего в режиме выдачи хлора вариант переменной работы двух аппаратов в режима конденсации хлора и выдачи хлора. Жидкий хлор по второму варианту подают в испаритель хлора из баллона после предварительного его передавания туда.

В каждом из двух вариантов жидкий хлор профильтровывают во время выдачи из сборника через металлокерамический фильтр 15, освобождаясь от углекислоты, для чего температуру жидкого хлора поддерживают ниже минус 60^oС.

Газообразный хлор из испарителя подают в технологический процесс, а отходящие газы в осушитель газов 20, адсорбционную цеолитовую колонку, где осуществляют освобождение газов от влаги при температуре минус 30^oС. Выходящий после операции осушки газ содержит незначительную примесь воды, которая уже не влияет на коррозионную устойчивость оборудования.

На следующей стадии газ поступает в змеевик 3 конденсатора жидкофазного осаждения, где газ охлаждают до минус 34 минус 100^oС и где пары хлора сгущаются и в виде жидкости стекают по змеевику в сборник жидкого хлора. Выходящий после этой стадии обработки газ содержит лишь азот, кислорода, аргон и хлор, соответствующий давлению его насыщенных паров при температуре конденсации (1,5% в объемных долях при минус 100^oС).

Далее газ поступает в канал (в) осадителя 5, где газ охлаждают до минус 162 минус 196^oС. На этой операции хлор из газа в твердом виде осаждают на поверхности лабиринтных полок 6. Очищенный газ, содержащий азот, кислород и аргон, выходит через патрубок 7. При этих операциях осаждения газ одновременно очищается за счет осаждения с хлором и от радиоактивных нуклидов. Перед сбросом очищенный газ, как упоминалось выше, пропускают через теплообменник 16, где встречным потоком вдуваемого осушенного воздуха снимают с него холод.

В противотоке к отходящим газам осушенный воздух подают последовательно от клапана 22 через теплообменники 17, 16 в испаритель жидкого азота 9. На вход испарителя непрерывно поступает жидкий азот, который эжектируют в поток осушенного воздуха, поступающего в испаритель. Происходит тонкое распыление жидкого азота на мельчайшие капли с развитой поверхностью испарения. Жидкий азот, таким образом, полностью испаряется, при этом образуется хладагент - азотовоздушная смесь с заданной температурой на выходе из испарителя жидкого азота.

Хладагент из испарителя жидкого азота поступает в канал (б) и омывают осадитель конденсатора твердофазного осаждения. На выходе из канала (б) хладагент доводят до требуемой температуры смешиванием с осушенным воздухом, подаваемым из теплообменника 18 по трубке 11 в коллектор 10. Хладагент после смешивания с воздухом поступает в канал (а) и омывает змеевик.

Отработавший хладагент через патрубок 13 подают параллельно в теплообменники 17, 18 и в осушитель 19. В теплообменниках 17, 18 от отработавшего хладагента снимают холод осушенным воздухом, движущимся в противотоке и задаваемым клапанами 22 и 23. Температуру отработавшего хладагента, направляемого в осушитель, регулируют вдуванием воздуха через регулирующий клапана 24.

Потери холода с отработавшим хладагентом минимальны при равенстве температур потоков отработавшего хладагента, выходящих из теплообменников 17, 18, при этом достигают пропорциональность количества вдуваемого воздуха на операции твердо- и жидкофазного осаждения хлора количеству отработавшего хладагента, направляемым в теплообменники.

Жидкий хлор после накопления его в сборнике передавливают по трубке 14 в стальной баллон или непосредственно из аппарата выдают в технологический процесс.

Формула изобретения

1. Способ конденсации хлора из отходящих газов, включающий осушку газов и осаждение хлора путем охлаждения до температуры ниже -34^oС циркулирующим хладагентом, отличающийся тем, что при осушке отходящих газов и при осаждении хлора в хладагент вдувают осушенный воздух с содержанием влаги меньше 4,8 г/м^З, при этом регулируют температуру хладагента за счет регулирования количества вдуваемого воздуха.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве хладагента используют жидкий азот или жидкий воздух.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отработавший хладагент и очищенный газ направляют для теплообмена с вдуваемыми потоками осушенного воздуха и отходящего газа.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что жидкий хлор испаряют путем теплообмена с вдуваемыми потоками воздуха или отводящего газа.

5. Устройство для конденсации хлора из отходящих газов, включающее конденсатор жидкофазного осаждения хлора со сборником жидкого хлора, патрубками входа отходящих газов и выхода хладагента, каналом конденсации хлора и трубкой выдачи жидкого хлора, конденсатор твердофазного осаждения хлора с патрубками входа хладагента, выхода отходящих газов и с каналом конденсации хлора, соединенный последовательно с конденсатором жидкофазного осаждения, отличающееся тем, что конденсатор твердофазного осаждения размещен коаксиально в одном корпусе с конденсатором жидкофазного осаждения и снабжен теплоизолирующей стенкой, отделяющей его от конденсатора жидкофазного осаждения, при этом каналы конденсации хлора обоих конденсаторов соединены со сборником жидкого хлора, а устройство снабжено коллектором с патрубком для вдува осушенного воздуха, размещенным в месте перехода хладагента из конденсатора твердофазного осаждения в конденсатор жидкофазного осаждения.

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что конденсатор твердофазного осаждения выполнен с отношением площади осаждения и свободного объема каналов для отходящих газов для единицы длины, увеличивающимся ступенчато или плавно по ходу движения газов, а наружная поверхность этого конденсатора снабжена ребрами, образующими с теплоизолирующйй стенкой каналы для циркуляции хладагента.

7. Устройство по пп. 5 и 6, отличающееся тем, что конденсатор твердофазного осаждения снабжен испарителем жидкого азота, выполненным в виде двух трубок, подводящих жидкий азот и осушенный воздух и соединенных в виде эжектора, имеющего общий выход на начало канала хладагента.

8. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что трубка выдачи жидкого хлора снабжена фильтром.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 25.06.2011

Дата публикации: 20.04.2012

---