Способ тепловлажностной обработки и очистки газовых смесей с использованием жидкости в качестве хладо- и отделяющего агента

 

Использование: обработка и очистка газовых смесей с использованием жидкости в качестве хладо- и отделяющего агента. Сущность способа: реализация тепловлажностной обработки и очистки газовых смесей в процессе их диспергирования в объеме жидкости за счет разряжения над ее уровнем, который поддерживают постоянным, а в качестве хладо- и отделяющего агента используют щелочной раствор, получаемый электродиализом природной воды либо водных растворов солей щелочных или щелочноземельных металлов, температуру которого регулируют в зависимости от режима обработки и вводят в него ароматизирующие и дезинфицирующие добавки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области тепловлажностной обработки и очистки газовых смесей от твердых, жидких и газообразных примесей и может быть использовано для обеспечения заданных параметров газовых смесей по температуре и составу в машиностроении, химической, энергетической горнорудной и других отраслях промышленности.

Известны способы тепловлажностной обработки и очистки газовых смесей [1, 2] в соответствии с которыми процессы тепловлажностной обработки (охлаждение либо нагрев, увлажнение либо осушка) газовых смесей (ГС), а также очистки их от примесей (твердых, жидких и газообразных) осуществляют в отдельных аппаратах. Основным недостатком описанных способов являются, во-первых, большие габариты систем для их реализации, во-вторых, большие энергозатраты.

Известен также способ мокрой очистки ГС [3] являющийся ближайшим аналогом, в соответствии с которым ГС под избыточным давлением подают в контактный аппарат и за счет диспергирования в жидкости осуществляют ее тепловлажностную обработку (ТВО) и очистку. Недостатком такого способа является зависимость эффективности процессов ТВО и очистки от давления ГС на входе в аппарат.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении эффективности тепловлажностной обработки и очистки ГС при использовании жидкости в качестве хладо- и отделяющего агента.

Поставленная задача решается благодаря тому, что контактную обработку осуществляют путем диспергирования газовой смеси в объеме жидкости за счет разрежения над ее уровнем, который поддерживают постоянным, а в качестве хладо- и отделяющего агента используют водный щелочной раствор, который получают путем электродиализа природной воды либо водных растворов солей щелочных или щелочноземельных металлов.

Кроме того, температуру жидкости регулируют в зависимости от режима тепловлажностной обработки и вводят в нее ароматизирующие и дезинфицирующие добавки.

Реализация задачи, решаемой изобретением, может быть осуществлена в устройстве, схематично представленном на чертеже.

Устройство включает: электродиализатор 1 с пластинчатыми электродами 2; герметичный контактный аппарат 3, в корпусе которого размещен поплавковый регулятор уровня 4, а также имеются камера 5 сбора жидкости с размещенными в ней электронагревателем 6, контактной камерой 7, трубопроводом 9 подвода газовой смеси на обработку, оборудованная патрубком 8 слива жидкости, а также камера 10 сбора обработанной газовой смеси; вентилятор 11; емкость 12 подпиточной жидкости с поплавковым регулятором уровня 13 и дыхательным трубопроводом 14.

Представленное устройство работает следующим образом.

Вентилятором 11 создается разрежение в камере 10. Под действием разрежения газовая смесь (например, воздух) через трубопровод 9 поступает в контактную камеру 7 и диспергируется в жидкости в виде мелких пузырьков, образуя газожидкостную смесь. Последняя по зазору между трубопроводом 9 и камерой 7 поднимается вверх. В процессе движения пузырьков вверх происходит тепломассообмен между смесью и жидкостью, в результате которого газовая смесь охлаждается и осушается (либо нагревается и увлажняется), а жидкость частично испаряется, охлаждая за счет испарения неиспарившуюся ее часть, насыщается продуктами очистки газовой смеси. На выходе из камеры 7 пузырьки под действием сил поверхностного натяжения разрушаются с образованием капель жидкости, которые отделяются от газового потока и возвращаются в камеру 5, откуда за счет разности плотностей между газожидкостной смесью и жидкостью последняя постоянно подводится в камеру. Газовая смесь после отделения капель поступает в камеру 10 и удаляется из аппарата вентилятором 11. Уровень в камере 5 поддерживается постоянным. Компенсация испарения жидкости осуществляется постоянным ее подводом в камеру 5 из емкости 12 через регулятор 4. Постоянный уровень в емкости 12 поддерживается поплавковым регулятором 13, через который жидкость поступает из электродиализатора 1. В электродиализаторе происходит образование ионов OH^-, которыми насыщается жидкость, подаваемая в емкость 12 и которые химически связывают токсичные газообразные окислы при обработке ГС.

При необходимости подогрева газовой смеси включается электронагреватель 6, который подогревает жидкость в камере 5 и соответственно в камере 7. При контакте газовой смеси с жидкостью, температура которой выше температуры газовой смеси, последняя нагревается. Периодически из камеры 7 через патрубок 8 отводятся продукты очистки газовой смеси (шлам).

При работе контактного аппарата 3 разрежение в камерах 10 и 5 определяется уровнем жидкости в камерах 5 и 7, а также аэродинамическими сопротивлениями трубопровода 9 и устройства диспергирования газовой смеси в объеме жидкости (не указано). Последние определяются конструктивным исполнением трубопровода 9 и устройства диспергирования и остаются практически постоянными при изменении расхода газовой смеси в заданном диапазоне. Следовательно, при поддержании постоянного уровня жидкости в аппарате разрежение на его выходе и давление ГС на выходе в заданном диапазоне изменения расхода ГС будут постоянны, что позволяет исключить отрицательное влияние колебаний давления ГС на эффективность тепломассопереноса в системе газ-жидкость.

Таким образом, подтверждением решения поставленной задачи является следующее: в результате создаваемого в газовой полости на выходе контактного аппарата постоянного разрежения, определяемого уровнем жидкости, обеспечивается постоянное давление газовой смеси на входе в устройство, что позволяет создавать неизменные (оптимальные) условия тепломассообмена и в результате повысить эффективность тепловлажностной обработки и очистки газовой смеси.

Формула изобретения

1. Способ тепловлажностной обработки и очистки газовых смесей с использованием жидкости в качестве хлад- и отделяющего агента, включающий контактную обработку газовой смеси жидкостью в реакционном объеме с последующим отделением капель жидкости от обработанной газовой смеси и возвращением их в реакционный объем, отличающийся тем, что контактную обработку осуществляют путем диспергирования газовой смеси в объеме жидкости за счет разрежения над ее уровнем, который поддерживают постоянным, в качестве хлад- и отделяющего агента используют водный щелочной раствор, который получают путем электродиализа природной воды либо водных растворов солей щелочных или щелочноземельных металлов, а его температуру регулируют в зависимости от режима тепловлажностной обработки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в жидкость вводят ароматизирующие и дезинфицирующие добавки.

РИСУНКИ

Рисунок 1