Устройство для сорбционной нейтрализации газов

 

Изобретение относится к технике проведения физических процессов в присутствии неподвижного слоя твердых частиц. Устройство для сорбционной нейтрализации газов содержит укрепленный с зазором в кожухе газопроницаемый реактор с центральной полостью, секции которого заполнены гранулированным адсорбентом и разделены поперечной перегородкой, входной и выходной патрубки подачи очищаемого газа, эжекционный пневмотранспорт загрузки и механизма герметичной выгрузки отработавшего адсорбента, совмещенный со склизом в нижней части, внутри расположенного горизонтально реактора смонтирована емкость с перфорированными стенками, закрытая сверху и снизу коническими крышками, а на кожухе размещен дополнительный эжекционный пневмотранспорт загрузки, связанный с поперечной перегородкой между секциями реактора, которая выполнена съемной. Изобретение позволяет повысить производительность и функциональную надежность и упростить конструкцию устройства для сорбционной нейтрализации газов. 6 ил.

Изобретение относится к технике проведения физических процессов в присутствии неподвижного слоя твердых частиц, а более конкретно к аппаратам очистки газов при нейтрализации вредных составляющих посредством их концентрации на развитой поверхности твердых адсорбентов, преимущественно гранулированного активного угля.

Уровень техники характеризует устройство для сорбционной нейтрализации газов по патенту RU 2179059, B 01 D 53/04, 2000 г., которое содержит оснащенный входным и выходным патрубками сквозной канал подачи очищаемого газа, связанный с всасывающим вентилятором, двухсекционный вертикальный реактор, заполненный гранулированным адсорбентом, причем секции разделены перфорированной диафрагмой, выполнены съемными и ротационно сменными.

Перед реактором установлен сепаратор твердых включений с регенерируемыми сменными фильтрующими элементами, что повышает качество мобильной уборки служебных и производственных помещений с нейтрализацией вредных и отравляющих веществ в аэрозолях, обеспечивая сбор и утилизацию твердофазных включений.

Более производительным и совершенным устройством для промышленной нейтрализации отходящих от печи сжигания отравляющих веществ является описанное в патенте RU 2153926, В 01 J 8/02, 8/06, В 01 D 53/04, 2000 г., вертикальный реактор которого содержит входной и выходной патрубки центральной полости, разделенной поперечной, снабженной окнами перегородкой. Реактор укреплен внутри соосного кожуха через зазор и имеет как минимум две секции, заполненные насыпным адсорбентом.

Новым является то, что окна перегородки выполнены в роторных затворах, размещенных в вертикальном реакторе и связанных с его секциями коническими склизами, наклоненными под углом естественного откоса для гранулированного адсорбента, причем верхняя секция реактора оснащена штуцером коммуникации с эжекционным пневмотранспортом загрузки, а на выходе из реактора смонтирован механизм герметичной выгрузки отработавшего адсорбента.

Адсорбент в нижних секциях реактора заменяется автоматически гравитационно, перемещаясь из верхних секций через окна роторных затворов, которые устанавливают для этого вертикально, что повышает производительность локализованной очистки газов за счет сокращения вспомогательного времени ротации слоев адсорбента.

Однако, недостатком указанного устройства является неудовлетворительное качество нейтрализации газов из-за наличия технологического зазора над слоем адсорбента в верхних секциях реактора, образующегося углом отсыпки гранулированного активного угля при автоматической загрузке пневмотранспортом, через который частично проходит подаваемый на обработку снизу газ без тонкой очистки от примесей в верхней секции реактора.

Полная загрузка секций эжектируемым адсорбентом обеспечивается при повышении скорости его подачи, но при этом гранулят частично дробится о заднюю стенку реактора, что изменяет расчетную насыпную плотность и требуемый газодинамический режим очистки. В динамике работы мелкие частички угля просыпаются между гранул адсорбента, слой которого оседает, образуя вверху зазор, величиной еще большей, чем в первом случае. Следовательно, описанному устройству присущ недостаток по неполной нейтрализации обрабатываемого газа.

Отмеченный недостаток устранен в выбранном в качестве наиболее близкого аналога устройстве для сорбционной нейтрализации газов по свидетельству на полезную модель 24118 от 27.07.02, В 01 J 8/00, В 01 D 53/04, секционный вертикальный реактор которого заполнен гранулированным адсорбентом и укреплен с зазором в соосном кожухе, снабженном входным и выходным патрубками подачи очищаемого газа центральной полости, разделенной поперечной перегородкой, где между коническими склизами секций реактора смонтированы роторные затворы с окнами. Внизу реактора установлен механизм герметичной выгрузки отработавшего адсорбента, а верхние секции оснащены двумя противно расположенными штуцерами коммуникации с переносным эжекционным пневмотранспортом загрузки адсорбента.

Перенос эжекционного пневмотранспорта после максимальной загрузки верхней секции реактора на противный штуцер осуществляется для заполнения сформировавшегося зазора за счет встречного откоса при этом насыпного адсорбента.

Недостатком известного устройства по прототипу является относительно невысокая производительность из-за большого гидравлического сопротивления слоя адсорбента расчетной толщины и вспомогательного времени на загрузку и ротацию гранулированного активного угля в секциях реактора с различной степенью активности, проводимую с помощью специального механизма, встроенного в окнах перегородки, что усложняет конструкцию и повышает потребительскую стоимость устройства в целом.

Для гравитационного последовательного перемещения адсорбента в сопрягаемых секциях реактор выполнен вертикальным, что ограничивает его использование на существующих производственных площадях по лимитированной высоте устройства. Поэтому необходимы дополнительные капитальные затраты для сооружения новых цехов или модулей, пригодных для размещения многосекционных реакторов, обеспечивающих необходимую степень очистки газов от вредных примесей и отравляющих веществ.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является повышение производительности и функциональной надежности универсального устройства для сорбционной нейтрализации газов более простой трансформируемой конструкции, адаптируемой к существующим производственным помещениям.

Требуемый технический результат достигается тем, что в известном устройстве для сорбционной нейтрализации газов, содержащем укрепленный с зазором в кожухе газопроницаемый ректор с центральной полостью, секции которого заполнены насыпным адсорбентом и разделены поперечной перегородкой, входной и выходной патрубки подачи очищаемого газа, эжекционный пневмотранспорт загрузки и механизм герметичной выгрузки отработавшего гранулированного адсорбента, совмещенный со склизом в нижней части, согласно изобретению внутри расположенного горизонтально реактора смонтирована емкость с перфорированными стенками, закрытая сверху и снизу коническими крышками, а на кожухе размещен дополнительный эжекционный пневмотранспорт загрузки, связанный с поперечной перегородкой между секциями реактора, которая выполнена съемной.

Отличительные признаки обеспечили решение поставленной технической задачи, повысив производительность нейтрализации газов в устройстве более простой и функциональной конструкции, которая трансформируется под заданный объем обрабатываемого газа в поточной линии и адаптируется к существующим производственным помещениям.

При горизонтальной схеме реактора снижаются капитальные затраты на практическую реализацию, так как изобретение позволяет снизить нагрузку на сорбент, разделив его послойно внутри каждой секции, что повышает качество динамичной очистки обрабатываемого газа, а также стало возможным без ограничений по высоте агрегатировать поточные линии практически любой необходимой производительности из различных реакторов предложенной конструкции, монтируемых последовательно.

Горизонтальный реактор позволяет более производительно, сохраняя целостность гранул и без повышения скорости подачи насыпного адсорбента, параллельно с двух эжекционных пневмотранспортов полностью загружать обе его секции, дополнительно сокращая вспомогательное время.

Размещение внутри секций реактора емкости с перфорированными стенками в сочетании с периферийным зазором относительно кожуха и центральной полостью, а также при наличии поперечной перегородки создает лабиринтный канал прохождения обрабатываемого газа для дублирования его контакта с адсорбентом, чем повышается степень очистки от вредных примесей и отравляющих веществ.

Оснащение внутренней емкости реактора, через которую осуществляется подача газа на обработку, смонтированной под эжекционным пневмотранспортом загрузки, крышкой конической формы сверху, которая выполняет функции делителя потока, позволяет автоматически равномерно заполнять секции реактора в два слоя, суммарный толщиной, заданной технологией.

Емкость внутри секций реактора формирует из расчетного объема адсорбента два утонченных слоя, через которые обрабатываемый газ более динамично проникает, что увеличивает производительность его очистки.

Нижняя коническая крышка внутренней емкости реактора предотвращает сводообразование в потоке отработавшего адсорбента, когда он гравитационно перемещается по склизу к механизму выгрузки, что повышает функциональную надежность устройства в целом.

Выполнение поперечной перегородки реактора съемной позволяет при ее удалении трансформировать самодостаточное устройство в секцию реактора удвоенного объема адсорбента, которую монтируют с подобной по конструкции секцией (возможно различной протяженности и производительности реактора) без каких-либо переделок. Это расширяет технологические возможности устройства и снижает капитальные затраты при решении практических задач действующего производства.

Делитель потока (верхняя крышка внутренней емкости) дополнительно выполняет функции гидравлического затвора, предотвращающего проход обрабатываемого газа, минуя слой адсорбента, что конструктивно обеспечивает качество нейтрализации согласно технологии очистки.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи являются достаточными для достижения новизны качества, не присущей признакам в разобщенности, то есть получена не сумма эффектов, а эффект суммы признаков.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого изобретение явным образом не следует для специалиста по газоочистке, показал, что оно не известно, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления устройств для сорбционной нейтрализации газов можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где схематично изображены: на фиг.1 – предложенное устройство; на фиг.2 – то же, вид сверху; на фиг.3 – вид по стрелке А на фиг.1 (условно без входного патрубка); на фиг.4 – общий вид поточной линии; на фиг.5 – вид по стрелке Б на фиг.4; на фиг.6 – то же, вариант.

Устройство по изобретению предназначено для нейтрализации вредных и отравляющих веществ в аэрозоли, содержащихся в отходящих газах от печи их сжигания, путем адсорбции на развитой поверхности активного угля для последующей утилизации.

Реактор 1 укреплен в кожухе 2 устройства с периферийным зазором 3, закрытым по торцам перегородками 4, где пристыкованы входной и выходной патрубки подачи обрабатываемого газа 5 и 6 соответственно.

В кожухе 2 смонтированы два параллельных реактора 1, между которыми сформирована глухая центральная полость 7. Каждый реактор 1 состоит из двух последовательных секций 8, которые разделены между собой съемной перегородкой 9 (фиг.1, 2) и заполнены гранулированным углем марки АГ-ПР, ТУ 6-15-1028844-025-91, адсорбентом 10.

Внутри каждого реактора 1 смонтирована емкость 11 с перфорированными стенками, которая сверху и снизу закрыта коническими крышками 12 и 13 соответственно. Верхняя коническая крышка 12 является делителем потока загружаемого адсорбента 10 (фиг.3), а нижняя коническая крышка 13 размещена соосно над склизом 14 выгрузки, наклоненных под углом естественного откоса для насыпного адсорбента 10 к механизму 15 его герметичной выгрузки.

На кожухе 2 сверху расположены два параллельно действующих эжекционных пневмотранспорта 16 подачи адсорбента 10 в сопрягаемые последовательно секции 8 реактора 1. Пневмотранспорты 16 примыкают к поперечным перегородкам 4 (входной) и 9 (съемной) соответственно.

Из емкости хранения адсорбент 10 посредством пневмотранспортов 16 подается в секции 8 до заполнения, при этом на конической крышке 12 емкости 11 поток гранул адсорбента 10 равномерно разделяется на два, которые поступают в реактор 1 с обеих сторон емкости 11.

Работает предложенное устройство следующим образом. Обрабатываемый газ через входной патрубок 5 поступает в секции 8 реактора 1 через емкость 11, где удерживается перегородкой 9. Далее газ проникает через перфорации стенок емкости 11, слой адсорбента 10 и перфорации реактора 1 в центральную глухую полость 7, при этом на развитой пористой поверхности активного угля оседают слабоконцентрированные вредные или отравляющие вещества.

Из центральной полости 7 газ поступает во вторую последовательную первой секцию 8 через перфорации реактора 1 и слой адсорбента 10 в емкость 11, откуда полностью обработанный газ выводится через патрубок 6.

При достижении установленного уровня загрязнения адсорбента 10 (снижения его активности) подачу газа прекращают и механизмом 15 выгружают гранулы адсорбента 10, который гравитационно по склизу 14 высыпается в герметичную емкость, удаляемую затем на утилизацию в печи сжигания.

После выгрузки адсорбента 10 из секций 8 механизм 15 отключают и осуществляют подачу свежего адсорбента 10 посредством пневмотранспорта 16. Далее цикл работы повторяется.

Для повышения производительности или качества очистки газа устройства описанной конструкции агрегатируют в поточную линию (фиг.4-6). При этом описанные устройства, после исключения соответственно выходного и входного патрубков 5, 6 на каждом из них, состыковывают последовательно.

В качестве варианта возможно увеличение масштаба устройства, когда удаляется съемная перегородка 9, где реактор 1 в поточной линии выполняет функции секции 8 повышенного объема адсорбента 10. При этом присоединенное последовательно устройство может оставаться без конструктивных изменений или преобразовано аналогично первому (фиг.6) путем удаления съемной перегородки 9, что увеличивает производительность работ.

Агрегатирование без удаления перегородки 9 между секциями 8 обеспечивает дополнительную ступень очистки, что повышает качество обработки газа.

Предложенное техническое решение в различных вариантах компоновки поточной линии расширяет технологические возможности обработки различных газов при нейтрализации разных веществ в широком диапазоне производительности оптимизированного режима работы, обеспечивая функциональную надежность устройства и требуемое качество очистки газов.

Технологическая схема загрузки реактора 1 и газовых потоков при их обработке в универсальном аппарате предложенной конструкции во всех модификациях остается неизменной.

Формула изобретения

Устройство для сорбционной нейтрализации газов, содержащее укрепленный с зазором в кожухе газопроницаемый реактор с центральной полостью, секции которого заполнены гранулированным адсорбентом и разделены поперечной перегородкой, входной и выходной патрубки подачи очищаемого газа, эжекционный пневмотранспорт загрузки и механизм герметичной выгрузки отработавшего адсорбента, совмещенный со склизом в нижней части, отличающееся тем, что внутри расположенного горизонтально реактора смонтирована емкость с перфорированными стенками, закрытая сверху и снизу коническими крышками, а на кожухе размещен дополнительный эжекционный пневмотранспорт загрузки, связанный с поперечной перегородкой между секциями реактора, которая выполнена съемной.

РИСУНКИ

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