Аппарат для промывки и охлаждения сернистых газов

Авторы патента:


 

Полезная модель относится к сернокислотному производству, в котором осуществляется утилизация сернистых газов предприятий цветной металлургии, и может быть использована при мокрой очистке сернистых газов от вредных примесей (пыль, соединения As, F, возгоны металлов и др.). Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение металло- и материалоемкости аппарата, имеющий патент РФ на полезную модель 97933 от 27.09.2010 г. Аппарат для промывки и охлаждения отходящих сернистых газов включает корпус, заполненный жидкостью, уровень которой может регулироваться, крышку с входным патрубком и форсункой для орошения, соединенный с вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой, к нижней части которой крепится горизонтально размещенный кольцевой диск, на нижней поверхности кольцевого диска в конечной его части установлены тангенциально вертикальные лопатки, выходящие на верхнюю поверхность кольцевого диска и образующие криволинейные каналы совместно с листом, перекрывающих их. В аппарате установлено несколько узлов, включающих вертикальные перегородки с горизонтально установленными дисками и тангенциальными вертикальными лопатками на них.

Полезная модель скруббера для очистки газа от вредных примесей (соединений As, F, возгонов металлов, пыли и др.) может быть использована в сернокислотном производстве, в котором осуществляется утилизация отходящих сернистых газов предприятий цветной металлургии.

Известны сернокислотные производства, в которых для очистки газа от примесей используются традиционного вида трубы Вентури (например, сернокислотный цех на комбинате "Электроцинк", г. Владикавказ). Труба Вентури, имеющая традиционное исполнение, включает три основных элемента: конфузор, горловину и диффузор. Конфузор служит для увеличения скорости газа с начальной (10÷12 м/с) до необходимой скорости газового потока в горловине (35÷45 м/с), при этом из-за относительно низкой скорости газа на протяжении почти всей длины конфузора, последний имеет незначительное влияние на эффективность работы трубы Вентури в целом. Следует отметить, что угол раскрытия конфузора, как правило, не превышает 24÷26°, что определяет его большие габариты.

Диффузор предназначен для плавного снижения скорости газа до минимальной (6÷8 м/с) с целью укрупнения капель жидкости и их последующего высаждения из газового потока. Очевидно, что диффузор не имеет какого-либо значения в решении вопроса повышения эффективности работы трубы Вентури. Угол раскрытия диффузора не превышает 4÷6°, что ведет к значительным его размерам.

Наиболее оптимальные условия для проведения процесса очистки газа от примесей обеспечиваются в горловине за счет максимальной диспергизации жидкости высокоскоростным потоком газа и создания тем самым большей поверхности контакта между газом и жидкостью, а также градиента скоростей между ними, что, в конечном итоге, обуславливает практически 97÷98%-ную эффективность работы тубы Вентури в целом.

Наиболее близким по технической сущности является аппарат для промывки и охлаждения отходящих сернистых газов, имеющий патент РФ на полезную модель 97933 от 27.09.2010 г.

Основным недостатком известного аппарата является большая металло- и материалоемкость, вызванная его значительными габаритами, причем последнее определяется наличием в конструкции низкоэффективных элементов для повышения степени очистки газа от примесей, как конфузор и диффузор.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение металло- и материалоемкости и, следовательно, сокращение капитальных затрат на изготовление аппарата.

Указанный результат достигается тем, что заявляемый аппарат включает корпус, заполненный жидкостью, уровень которой может регулироваться, крышку с установленными на ней подводящим газ патрубком с форсункой для орошения и отводящим газ штуцером, при этом в корпусе аппарата коаксиально размещены несколько вертикальных кольцевых конусообразных перегородок, примыкающих к крышке аппарата, к нижней части которых крепятся горизонтально расположенные кольцевые диски. На нижних поверхностях кольцевых дисков в конечной их части установлены тангенциально вертикальные лопатки, выходящие на верхнюю поверхность кольцевых дисков и образующие криволинейные каналы совместно с листом, перекрывающих их. Исключение из конструкции заявляемой полезной модели низкоэффективных элементов для достижения высоких значений степени очисти газа от примесей, как конфузор и диффузор, имеющих даже при относительно небольших объемах перерабатываемого газа (40÷60 тыс. нм3/час) размеры по несколько метров каждый, позволяет существенно сократить общие габариты аппарата и, тем самым, снизить металло- и материалоемкость его. Горизонтально расположенные кольцевые диски, установленные на нескольких вертикальных кольцевых конусообразных перегородках, служат одной из образующих горловин, при этом другой образующей является поверхность жидкости, находящаяся в корпусе аппарата, уровень которой может регулироваться в зависимости от содержания вредных примесей в исходном газе и, следовательно, изменять проходное сечение горловины, что обеспечивает интенсификацию проходящих тепло- и массообменных процессов при повышенном содержании вредных примесей в газе. Установка на нижних поверхностях кольцевых дисков в конечной их части вертикальных лопаток, расположенных тангенциально по отношению к радиальному направлению движения газа и погруженных частично в жидкость, находящуюся в корпусе аппарата, которые выходят на верхнюю поверхность кольцевых дисков и образуют криволинейные каналы совместно с листом, перекрывающих их, позволяют обеспечить вывод брызг жидкости из газожидкостного потока. Использование вертикальных кольцевых конусообразных перегородок с примыкающими к ним горизонтально расположенными кольцевыми дисками определяет характер входа исходного газа на поверхность промывной жидкости, находящейся в корпусе аппарата, что дает возможность обеспечить необходимые аэродинамические параметры контакта газового потока с поверхностью жидкости для организации орошения горловин путем диспергизации образующихся при этом брызг промывной жидкости газовым потоком и, естественно, создать оптимальные условия промывки газа от вредных примесей и их высаждение в промывную жидкость.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:

- на фиг. 1 показан фронтальный разрез аппарата;

- на фиг. 2 показан вид аппарата сверху.

Аппарат включает корпус 1 и крышку 2, по центру которой расположен входной патрубок 3 с форсункой для орошения 4, соединенной с вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, к нижней части которой крепиться горизонтально размещенный кольцевой диск 6. На нижней поверхности кольцевого диска 6 в конечной его части установлены тангенциально вертикальные лопатки 7, выходящие на верхнюю поверхность кольцевого диска 6 и образующие криволинейные каналы совместно с листом 8, перекрывающих их. В аппарате установлены несколько узлов, включающих перегородки 5 с дисками 6 и лопатками 7. Над крышкой расположен выходной патрубок 9 для отвода очищенного газа, а донный патрубок 10 на корпусе 1 служит для отвода промывной жидкости.

Заявляемый аппарат работает следующим образом.

Исходный сернистый газ, имеющий температуру 250-320°C и содержащий примеси в виде пыли, SO2, SO3 , соединений As, F, возгонов металлов поступает во входной патрубок 3 со скоростью 12 м/с, в который прямоточно с газом подается с температурой 65-67°C слабоконцентрированная серная кислота. При контакте исходного газа с орошающей кислотой идет 1-я стадия промывки и охлаждения газа в испарительном режиме, а также частичная очистка газа от вредных примесей. Улавливание частиц пыли и других вредных примесей из исходного сернистого газа основано на увлажнении их с последующим соударением и соединением капель, что ведет к их укрупнению. На выходе из объема, ограниченного вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, реализуется принцип действия инерционного каплеотделения за счет резкого изменения направления движения газового потока при контакте с поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата 1, при этом капли с уловленными частицами пыли и других примесей, стремясь по инерции сохранить прежнее направление движения, высаживаются на поверхности жидкости. Наряду с этим газ, выходящий из объема, ограниченного вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, со скоростью 25-30 м/с, при контакте с поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата, вызывает значительное образование брызг, которые диспергируются потоком газа, направляющегося радиально на дальнейшую очистку от примесей в горловину, образованную кольцевым диском 6 и поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата. При этом в горловине создаются наиболее оптимальные условия для проведения процесса очистки газа от примесей за счет максимальной диспергизации жидкости высокоскоростным потоком газа (скорость газа в горловине составляет 35-45 м/с) и создания тем самым большой поверхности контакта между газом и жидкостью, а также градиента скоростей между ними, что обуславливает 97-98% эффективность работы аппарата в целом по очистке газа от примесей. При увеличении содержания в газе вредных примесей возможно изменение сечения горловины за счет повышения уровня жидкости в корпусе 1, что ведет к интенсификации проходящих тепло- и массообменных процессов. На выходе из горловины газ направляется в каналы, образованные тангенциально установленными по отношению к радиальному направлению движения газа и погруженными частично в жидкость вертикальными лопатками 7 и листом 8, перекрывающими их. В каналах осуществляется выделение брызг жидкости из потока газа за счет действия центробежной силы, которая завершается на внешней поверхности кольцевых дисков 6. Очищенный от брызг газовоздушный поток направляется на вторую стадию очистки от примесей благодаря поступлению в объем, ограниченный следующей вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, к нижней части которой крепится кольцевой диск 6 с лопатками 7 и перекрывающим их листом 8. На вторую стадию очистки газа от примесей через форсунки подается на орошение охлажденная в холодильниках промывная кислота с температурой 37-40°C, что обеспечивает работу этой стадии в конденсационном режиме и, тем самым, дальнейшее охлаждение и очистку газа от примесей, после которой газ выходит из аппарата через патрубок 9.

1. Аппарат для промывки и охлаждения сернистых газов, включающий корпус, заполненный жидкостью, крышку с входным патрубком и форсункой для орошения, отличающийся тем, что в корпусе аппарата коаксиально размещены несколько вертикальных кольцевых конусообразных перегородок.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что к нижним частям нескольких вертикальных кольцевых конусообразных перегородок крепятся горизонтально расположенные кольцевые диски.

3. Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что на нижних поверхностях кольцевых дисках в конечной их части установлены тангенциально вертикальные лопатки, выходящие на верхнюю поверхность кольцевых дисков и образующие криволинейные каналы совместно с листом, перекрывающим их.



 

Похожие патенты:
Наверх