Устройство контактирования газа с жидкостью

Заявляемая полезная модель относится к тепло-массообменным устройствам, предназначенным для увлажнения, охлаждения газов, их очистки от твердых, жидких и газообразных примесей, извлечения одного или нескольких компонентов из газо-воздушной смеси, а также для кондиционирования воздуха, и может быть использована в химической, пищевой, металлургической, теплоэнергетической и других отраслях промышленности.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции, обеспечивающей увеличение поверхности контакта газа и жидкости с целью более интенсивного и эффективного протекания процесса их взаимодействия.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство контактирования газа с жидкостью, содержащее снабженную патрубком для подвода газа камеру смешения, выход которой соединен с емкостью для сепарации, оснащенной патрубком для вывода обработанного газа, патрубком для слива жидкости и, по меньшей мере, одним устройством подачи жидкости, размещенным навстречу поступающему в камеру газовому потоку, причем в качестве устройства подачи жидкости используют газожидкостной эжектор. 1 н.п.ф., фиг.

Заявляемая полезная модель относится к тепло-массообменным устройствам, предназначенным для увлажнения, охлаждения газов, их очистки от твердых, жидких и газообразных примесей, извлечения одного или нескольких компонентов из газо-воздушной смеси, а также для кондиционирования воздуха, и может быть использована в химической, пищевой, металлургической, теплоэнергетической и других отраслях промышленности.

Из уровня техники известен скруббер Вентури - мокрый прямоточный газопромыватель, представляющий собой трубу Вентури, снабженную каплеуловителем. Труба Вентури включает в себя диффузор, горловину, конфузор и устройства распыления жидкости, например, форсунки (http://www.gazoochistca.ru/main/2_3.htm).

Недостатки данного устройства обусловлены прямоточным характером движения в нем жидкости и газа. В отличие от прямотока в режиме противотока контактирующих фаз, в частности, газа и жидкости, достигается большая эффективность тепло- и массообменных процессов. Это происходит за счет увеличения разности температур и/или разности концентраций фаз на входе и выходе рабочей зоны аппарата.

Известен противоточно-струйный скруббер DynaWave (производитель Monsanto Enviro-Chem Systems Inc. (MECS Inc.), http://www.mecsglobal.com/howthe-dynawave-wet-gas-scrubber-works.aspx), включающий емкость для сепарации, содержащую каплеуловитель и снабженную патрубком для слива жидкости и патрубком для вывода обработанного газа, при этом в верхней части емкости размещена оснащенная патрубком для подвода газа камера смешения с установленным в ее нижней или средней частях, по меньшей мере, одним устройством подачи жидкости -соплом или механической форсункой, ориентированных против направления движения обрабатываемого в камере газового потока, перетекающего, соответственно, сверху вниз вдоль камеры в емкость для сепарации и далее выходящего из аппарата, при этом камера смешения выполнена вертикальной.

Недостатки известного устройства связаны с тем, что из-за применения сопел или механических форсунок, которые создают или плотную струю жидкости, или крупные плотные капли жидкости, а также из-за большой разности в плотностях газа и жидкости и разных значений их вязкости, скорость образования равномерной газожидкостной смеси относительно времени пребывания контактирующих фаз в рабочей зоне скруббера недостаточна, вследствие чего снижается эффективность тепло- и массообменных процессов, протекающих химических реакций.

По совокупности существенных признаков данная конструкция наиболее близка к заявляемой полезной модели и выбрана в качестве прототипа.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является создание конструкции, обеспечивающей увеличение поверхности контакта газа и жидкости с целью более интенсивного и эффективного протекания процесса их взаимодействия.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство контактирования газа с жидкостью, содержащее снабженную патрубком для подвода газа камеру смешения, выход которой соединен с емкостью для сепарации, оснащенной патрубком для вывода обработанного газа, патрубком для слива жидкости и, по меньшей мере, одним устройством подачи жидкости, размещенным навстречу поступающему в камеру газовому потоку, согласно полезной модели в качестве устройства подачи жидкости используют газожидкостной эжектор.

Камера смешения выполнена в виде трубы.

Емкость для сепарации выполнена, например, в виде бака.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели такому условию патентоспособности как «новизна».

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления заявляемого устройства.

Заявляемая полезная модель поясняется чертежами, где

фиг.- продольный разрез устройства контактирования газа с жидкостью.

Предлагаемое к защите устройство контактирования газа с жидкостью содержит камеру смешения 1 газа с жидкостью, выполненную в виде трубы и снабженную патрубком для подвода газа 2.

В нижней или средней части трубы 1 установлено, по меньшей мере, одно устройство подачи жидкости 3, представляющее собой противоточный газожидкостный эжектор. В смесительной камере эжектора 3 (на чертеже не показана) образуется газожидкостная эмульсия в результате смешения в ней части обрабатываемого газа с жидкостью.

Сопла газожидкостного эжектора 3 (на чертеже не показаны) установлены навстречу потоку газа, поступающего в трубу 1. Эжектор 3 соединен посредством, например, штуцера, с основным напорным трубопроводом подачи жидкости 4.

Благодаря тому, что газожидкостная эмульсия имеет плотность меньшую, чем плотность жидкости, то при ее дроблении двигающимся противотоком газом в камере смешения 1 создается более развитая поверхность контакта жидкой и газообразной фаз.

В верхней части трубы 1 может быть выполнено сужение (на фиг. показано пунктиром), наличие которого позволяет в случае снижения объема газа, подаваемого в камеру 1, увеличить интенсивность взаимодействия газа с газожидкостной эмульсией и скорость поступающего на обработку газа, что, в свою очередь, предотвращает попадание жидкости в газоход (на чертеже не показан), присоединяемый к камере смешения 1 посредством патрубка для подвода газа 2 и не предназначенный для осуществления своей работы во влажном режиме.

Выход камеры смешения 1 соединен с емкостью для сепарации 5, в которой осуществляется разделение газа и жидкости за счет разности их плотностей. В случае дополнительной установки в емкость 5 каплеуловителя (на чертеже не показан) разделение осуществляется также и за счет воздействия дополнительных сил инерции.

Емкость для сепарации 5 снабжена патрубком для вывода обработанного жидкостью газа 6 и патрубком для слива жидкости 7.

При необходимости устройство контактирования газа с жидкостью подключают к приборам контроля и автоматизации (на чертеже не показаны).

Патрубок для подвода газа 2 соединен с газоходом источника газа (на чертеже не показан), патрубок для вывода обработанного газа 6 - с отводящим газоходом (на чертеже не показан), эжектор 3-е основным напорным трубопроводом подачи жидкости 4 под давлением, создаваемым насосом, а патрубок для слива жидкости 7 - с дренажным трубопроводом или промышленной канализацией (на чертеже не показаны).

Газовый поток перемещается под действием давления, создаваемого с помощью, например, вентилятора, газодувки или дымососа.

Жидкость к эжектору 3 может подаваться по различным схемам, в том числе, например, по схеме циркуляции жидкости по замкнутому кругу, то есть с использованием жидкости, сливаемой из емкости для сепарации 5 (так называемая «обратка»).

Заявляемая полезная модель работает следующим образом.

После монтажа устройства на площадке его эксплуатации и подключения к внешним коммуникациям из газохода источника газа с помощью, например, вентилятора (на чертеже не показан) в камеру смешения 1 подают газ, предназначенный для обработки.

Жидкость в эжектор 3 нагнетается посредством, например, циркуляционного насоса (на чертеже не показан).

В газожидкостном эжекторе 3 создается тяга, за счет которой поступившая внутрь его смесительной камеры жидкость всасывает часть обрабатываемого газа, в результате чего происходит смешение газа с жидкостью и образование газожидкостной эмульсии, которая в виде струи противоточно поступающему газу поступает в камеру смешения 1 для дальнейшего взаимодействия с нагнетаемым потоком газа.

Струя газожидкостной эмульсии за счет сил трения и сил гравитации тормозится и разрушается противонаправленным потоком газа, при этом в камере смешения 1 образуется смесь газожидкостной эмульсии, подаваемой из эжектора 3, и обрабатываемого газа, подаваемого из газохода.

Далее образовавшаяся смесь под действием потока подаваемого на обработку газа поступает по трубе 1 в емкость для сепарации 5, в которой происходит разделение жидкости и обработанного ею газа.

Осуществление заявляемой полезной модели подтверждается примером конкретного выполнения.

Пример.

На химических, обогатительных предприятиях или предприятиях, занимающихся, например, извлечением тяжелых цветных металлов, как правило, применяют сильнодействующие химикаты, в том числе кислоты, например, соляную (33-34%), азотную (56-57%), или концентрированные кислоты, например, серную (96%).

Кислоты поступают на предприятие в автоцистернах, из которых далее под воздействием сжатого воздуха перетекают в приемочные емкости. Вытесняемый из емкостей воздух подвергается очистке от паров кислот, при этом вся аспирационная система должна оставаться под разряжением (давление должно быть ниже атмосферного). Для этого аспирационные воздуховоды рабочих емкостей присоединены посредством заявляемого устройства к вытяжному вентилятору, с помощью которого происходит перекачка газа с парами и аэрозолями кислот из емкостей с учетом поддержания в емкостях заданного режима разряжения. Проходя через устройство контактирования газа с жидкостью, газ очищается от аэрозоля и кислотных паров, при этом степень очистки соответствует предъявляемым санитарным и нормативным требованиям.

Кроме того, в заявляемом устройстве может быть установлено несколько устройств подачи жидкости, при этом их количество и порядок размещения (например, поярусно, по высоте, в центре, по периметру трубы) определяются в зависимости от производительности и габаритов установки.

Заявляемая полезная модель способствует созданию более развитой поверхности взаимодействия газа и жидкости в рабочей зоне устройства, что способствует менее энергозатратному и более полному протеканию химических реакций и физических процессов тепло-и массообмена.

1. Устройство контактирования газа с жидкостью, содержащее снабженную патрубком для подвода газа камеру смешения, выход которой соединен с емкостью для сепарации, оснащенной патрубком для вывода обработанного газа, патрубком для слива жидкости и, по меньшей мере, одним устройством подачи жидкости, размещенным навстречу поступающему в камеру газовому потоку, отличающееся тем, что в качестве устройства подачи жидкости используют газожидкостный эжектор.

2. Устройство контактирования газа с жидкостью по п.1, отличающееся тем, что камера смешения выполнена в виде трубы.

3. Устройство контактирования газа с жидкостью по п.1, отличающееся тем, что емкость для сепарации выполнена, например, в виде бака.