Установка для очистки выбросных газов

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВЫБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащая систему конденсации, включающую кожухотрубчатые теплообменник первой ступени с трубопроводом выбросного газа и второй ступени с трубопроводами выхода конденсата и очищаемого газа, аппарат для очистки газов и конденсатосборник , отличающаяс я тем, что, с целью повьвиения эффективности и экономичности процесса путем более рационального использования исходного давления захоложенного газа и конденсата, перед первым кожухотрубчатым теплообменником первой ступени установлен трубчатый тепломассообменный аппарат, трубный пучок которого соединен с трубопроводом выбросного газа, а межтрубное пространство связано посредством насоса с нижней частью конденсатосборника , трубопровод выхода ,KOH-Q денсата и очищаемого газа из кожухо- S трубчатого теплообменника второй стуСП пени соединен с межтрубными пространствами теплообменников первой ступени , выходы из которых соединены со входом в аппарат для очистки газа. SJ ел 00 СП СО vl

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

П9) (И) 5)) В 01 D 53/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ(ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21 ) 2432991/23-26 (22) 21. 09. 76 (46) 30,11.83. Бюл. У 44 (72) P. Х. Мухутдинов, Н. A. Артамонов, A Т. Леоненко, Г. И. Рутман и P. С. Саляхов (71) Уфимский нефтяной институт и

Стерлитамакский опытно-промьыленный нефтехимзавод (53) 66.023(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 323143, кл. В 01 D 53/00, 1968.

2. Проспект "Конденсационно-сепарирующая и обезвреживающая установка", Уфимский нефтяной институт, 1973. (54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ОЧИСТКИ BbIБРОСНЫХ ГАЗОВ, содержащая систему конденсации, включающую кожухотрубчатые теплообменник первой ступени с трубопроводом выбросного газа и второй ступени с трубопроводами вы хода конденсата и очищаемого газа, аппарат для очистки газов и конденсатосборник, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, с целью повьааения эффективности и экономичности процесса путем более рационального использования исходного давления захоложенного газа и конденсата, перед первым кожухотрубчатым теплообменником первой ступени установлен трубчатый тепломассообменный аппарат, трубный пучок которого соединен с трубопроводом выбросного газа, а межтрубное пространство связано посредством насоса с нижней частью конденcàTîñ6îðíèêà, трубопровод выхода конденсата и очищаемого газа иэ кожухо- 9 трубчатого теплообменника второй ступени соединен с межтрубными простран ствами теплообменников первой ступе- ни, выходы из которых соединены со входом в аппарат для очистки газа.

758597

Изобретение относится к установкам для очистки газов, содержащих аэрозоли и пары органических соединений, и может быть использована в химической и нефтехимической промышленности °

Известна установка для очистки газов, включающая вихревые кожухотрубчатые теплообменники-конденсаторы и пенно-струйный абсорбер 1).

Известна также установка, содержащая кожухотрубчатые теплообменники: водяной и рассольный, которые образуют первую ступень очистки, а вихре- вые кожухотрубчатые теплообменники образуют вторую ступень очистки, 15 после них подключена термокаталитическая колонна для полного обезвреживания газа - аппарата очистки газа.

Установка содержит и конденсатосбор ник (2 ).

Недостатком этой установки является недостаточно полное использование энергии давления газа после реактора; в водяном и рассольном теплообменниках-конденсаторах при прямоточном движении газа в трубах процессы охлаждения, конденсации и сепарации аэрозолей протекают не эффективно. Кроме того, использование обратной воды хладагента в них уве— личивают эксплуатационные расходыу образующиеся в процессе очистки газа захоложенные конденсат и гаэ не используются ; для последующего использования их требуются затраты тепла для нагрева газа до температуры реакции в термокаталитической колонне, а конденсата, как возврата исходного сырья, до температуры реакции в реакторе.

Целью изобретения является устра- 40 нение указанных недостатков путем более рационального .использования исходного давления, эахоложенного газа и конденсата.

Это достигается тем, что в извест- 45 ной установке, перед первым кожухотрубчатым теплообменником первой ступени установлен трубчатый тепломассообменный аппарат, трубный пучок которого соединен с трубопрово-. дом выбросного газа, а межтрубное пространство связано посредством насоса с нижней частью конденсатосборника, трубопровод выхода конденсата и очищаемого газа из кожухотрубчатого теплообменника второй ступени соединен с межтрубными пространствами теплообменников первой ступени, выходы из которых соединены со вхоДом в аппарат для очистки газа.

На чертеже приведена установка 60 для очистки газов, содержащих аэрозоли и пары. органических соединений.

Она содержит тепломассообменный аппарат (ТИА) 1, кожухотрубчатые теплообменные аппараты 2 с недиафраг- у мированными вихревыми поперечно-opWренными трубами, кожухотрубчатые теплообменные аппараты (конденсаторы)

3 с диафрагмированными вихревыми тру бами, термокаталитическую колонну (TKK ) 4, конденсатосборники 5, насос б, трубопроводы, инжекторы 7.

Особенностями устройства TMA 1 является то, что нижняя трубная решетка 8 и перегородки тарелки 9 перфорированы, через приемную камеру 10 проходят отводные трубки 11, а трубный пучок 12 вихревых недиафрагмированных теплообменных труб снабжен винтовыми закручивающими устройствами 13 малого перепада давления, Особенностями устройства кожухотрубчатых теплообменных аппаратов 2 явля- ется то, что в них установлены теплообменные трубы 14 с оребрением и закручивающими устройствами 15 малого перепада давления. Особенностями устройства кожухотрубчатых теплообменных аппаратов 3 является то, что они снабжены диафрагмированными вих-, ревыми теплообменными трубами 16 с винтовыми закручивающими устройствами 17 высокого перепада давления, обеспечивающими получение эффекта температурного разделения газа (эффекта Ранка ). Особенностями устройства термокаталитической колонны является то, что его топочная смесительная камера 18 охватывается кольцевым теплообменником, трубы 19 которого со стороны входа газа снабжены винтовыми закручивающими устройствами 20 малого перепада давления; в каталитической камере используются теплообменные трубы с нанесенным катализатором в виде пленки на внутреннюю поверхность и снабженные со стороны входа газа винтовыми закручивающими устройствами 21 малого перепада давления, в межтрубное пространство катализаторной камеры может подаваться хладагент для охлаждения реакционных труб.

Верхняя камера аппарата 1 связана трубопроводом с верхней камерой первого аппарата 2 первой ступени, нижняя камера которого связана трубопроводом с верхней камерой второго ап-, парата 2 первой ступени. Нижняя камера аппарата 2 первой ступени трубопроводом связана с приемной камерой 22 первого аппарата второй ступени, верхняя и нижняя камеры которого через инжектор 7 связаны трубопроводом с приемной камерой 23 второго аппарата второй ступени, верхняя камера которого также через инжектор 7 связана трубопроводом последовательно с межтрубным пространством аппарата первой ступени. При этом межтрубное пространство первого аппарата первой ступени трубопроводом связано с термокаталитической колон758597 ет на тарелках 9 в пенном режиме с захоложенным конденсатом, подаваемым в штуцер 25 из конденсатосборника 5 насосом 6, при необходимости с дополнительной подпиткой сырьем. Общий перепад давления в аппарате 1 создаваемый винтовыми закручивающими устройствами с относительной площадью сечения Fc = 0,2 Го =0 C F (отношение

25 площади сечения сопел к площади сечения трубы} мал, и создается с целью повышения коэффициента теплоотдачи со стороны парогазового потока и сепарации жидкой фазы.

Возможна схема установки и при замене тепломассообменного аппарата обычным кожухотрубчатым теплообменником с подачей в его межтрубное пространство в качестве хладагента захоложенного конденсата с подпиткой сырьем и установкой во входных концах40 труб закручивающих устройств.

Частично очищенный и охлажденный газ после аппарата 1 подают последовательно в приемные камеры 26 аппаратов 2, откуда посредством закручивающих устройств 15 газ направляют в поперечно-оребренные трубы 14, в которых происходит дальнейшее охлаждение в условиях закрученного потока газа и сепарация сконденсировавшихся продуктов в сепарационных устройствах 27; далее конденсат попадает в нижнюю камеру 28, а затем посту.пает в конденсатосборник 5. Отделенный от конденсата газ поступает в приемную камеру 26 второго вихревого теплообменника с поперечно-оребренными трубами 14, который по устройству в работе аналогичен первому аппарату 2. В качестве хладагента в межтрубное пространство aIlnaDBToB

2 последовательно подают захоложенный газ из вихревого кожухотрубчатого теплообменника-конденсатора 3.

В аппаратах 2 используют винтовое

55

60 закручивающее устройство с F =" 0,15-65 ной 4. Нижние камеры аппаратов через конденсатосборник 5 и насос 6 трубопроводами связаны с межтрубным пространством тепломассообменного аппарата.

5, Работа установки происходит следующим образом. Газ, содержащий аэрозоли и пары органических соединений, под давлением из реактора (на рисунке не показан ) направляют в приемную камеру 10 тепломассообменного аппара- 0 та 1, откуда газ через каналы винтовых закручивающих устройств 13 попадает в теплообменные трубы; в трубах газ очищается от аэрозолей и подвергается охлаждению, а затем разделе- 15 нию от жидкой фазы в сепарационных устройствах 24; затем отделенный газ через перфорированную трубную решетку 8 направляют в межтрубное пространство аппарата 1, где газ контактиру- 20

0,20 и перепадом давления 0,5

1,0 кгс/см для повышения коэффициента теплоотдачи со стороны парогазового потока без создания видимого эффекта температурного разделения.

Охлажденный и частично очищенный газ первой ступени очистки после ап- ° парата 2 направляют на вторую ступень — ступень глубокой низкотемпературной очистки, состоящую из двух вихревых кожухотрубчатых теплообменников-конденсаторов 3. Гаэ подают в приемную камеру 22 аппарата 3, а затем закручивающими устройствами 17 в вихревые трубы 16, в которых осуществляют температурное разделение газа на два потока: "холодный" — выводимый через диафрагму-отверстие в закручивающем устройстве 17 в верхнюю часть, а "горячий" поток после охлаждения через сепарационное устройство 29 — в нижнюю часть. При создании перепада давления более чем в два раза происходит процесс температурного разделения газа в вихревых трубах. При выборе оптимального режима работы в зависимости от свойств конденсируемого продукта возникает возможность эффективной конденсации и сепарации продукта из газа, чему способствует высокоскоростное закручивание газа, действие центробежных сил и охлаждение "горячего" потока. Отсепарированную жидкую фазу собирают в нижней части, а затем направляют в кон. денсатосборник 5, а "холодный" поток, имеющий давление ниже чем "горячий", инжектируют через инжектор

7 "горячим" потоком с целью экономичного выравнивания давления, а затем направляют во второй теплообменный аппарат 3 второй ступени, который по устройству и работе аналогичен пер. вому аппарату 3. В межтрубное пространство аппаратов 3 подают хладагентрассол с изотермой на 10-15 С ниже. чем получаемый захоложенный и очищенный газ после первой ступени.

В качестве закручивающих устройств в аппаратах второй ступени используют винтовые закручивающие устройства с Г = 0,09-0,11 и перепадом давления в два, три раза ниже начального.

После второй низкотемпературной ступени очистки очищенный и захоложенный газ через инжектор 7 подают последовательно в межтрубное пространство второго и первого аппаратов

2 первой ступени очистки, как хладагент. Подогретый газ из межтрубного пространства аппаратов 2 подают в межтрубное пространство кольцевого теплообменника с трубами 19, снабженными винтовыми закручивающими устройствами термокаталитической колонны 4. Затем газ направляют че758597 реэ распределительное устройство в. камеру 30 смещения, в которой гаэ смешивают с дымовыми газами, получаемыми в горелке 31. Гаэ, нагретый до 350-450 С направляют в кожухотрубчатую каталиэаторную камеру, ос- 5 нащенную реакционными трубами с закручивающими устройствами и нанесенным в виде пленки катализатором на .внутреннюю поверхность, где происходит полное обезвреживание газа пол- 10 костью или до установленных санитарных норй, затем газ через закручивающее устройство 20 направляют в теплообменные трубы 19, где он отдает теплЬ входящему газу, после чего обезвреженный газ выбрасывают в атмосферу или используют в качестве сырья для получения инертного газа. В теплообменных и реакционных трубах используют эакручивающие устройства с F = 0,15-0,2 и перепадом давления О, 5-1,0 кгс/см с целью повышения коэффициента теплоотдачи со стороны газового потока.

Использование предлагаемой установки позволяет исключить водяной и рассольный холодильники; исключить оборотную воду и сократить расход рассола; снизить эксплуатационные расходы эффективно использовать энергию давления, эахоложенный конденсат и газ; обеспечить полное обезвреживание газа и при повыаении концентрации "органики" в газе.