АППАРАТ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ГАЗА

Полезная модель относится к массообменным устройствам роторной конструкции и может быть использована в химической, нефтехимической, газовой, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности для обработки газа жидкостью.
Прототипом является аппарат для обработки газа (патент на полезную модель №54814 опубл. Бюл. №21, 2006 г.), включающий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, внутри которого на валу установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин, каждая из которых покрыта пористой пленкой, а корпус аппарата на 0,3-0,35 объема заполнен абсорбирующей жидкостью и имеет каплеуловители, установленные на одном уровне с осью вала
Недостатком является невозможность поддержания заданного качества обработки газа при отклонении его расхода от нормированного значения, что определяется наличием «застойных зон», т.е. мест, где скапливается часть поступающего на обработку газа и в дальнейшем практически не участвующего в контакте с фильтрующей поверхностью. «Застойные зоны» образуются из-за наличия пограничного слоя на внутренней поверхности корпуса с ламинарно движущимся подслоем поступающего на обработку газа.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является повышение эффективности аппарата для обработки газа путем устранения застойных зон в полости абсорбционной очистки корпуса созданием турбулентного движения обрабатываемого потока за счет закручивания его на выходе из штуцера входа, представляющего собой суживающееся сопло, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла.
Технический результат по повышению эффективности абсорбционной очистки газа достигается тем, что аппарат для обработки газа, содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, внутри которого на валу установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических
пластин, каждая из которых покрыта пористой пленкой, а корпус аппарата на 0,3-0,35 объема заполнен абсорбирующей жидкостью и имеет каплеуловители, установленные на одном уровне с осью вала, при этом штуцер входа газа имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла.
На фиг.1 изображен аппарат для обработки газа, на фиг.2 - разрез А-А фиг.1, на фиг.3 - внутренняя поверхность суживающегося сопла с криволинейными канавками.
Аппарат для обработки газа состоит из корпуса 1 со штуцером входа 2 и выхода 3 газа, входа 4 и выхода 5 абсорбирующей жидкости, внутри которого на валу 6 установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин 7, покрытых пористой пленкой 8, при этом металлические пластины 7 укреплены на валу 6 посредством ребер 9. В корпусе 1 установлены каплеуловители 10 на одном горизонтальном уровне с осью 11 вала 6. Штуцер входа 2 имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки 12. В корпусе 1 расположены застойные зоны 13.
Аппарат для обработки газа работает следующим образом.
Обрабатываемый газ с нормированными параметрами по расходу подают в корпус 1 через штуцер входа 2 с криволинейными канавками 12. В результате перемещения потока обрабатываемого газа от входного отверстия штуцера входа 2, выполненного в форме суживающегося сопла, по продольно расположенным криволинейным канавкам 12, он закручивается и в виде вихревого потока (см., например, Меркулов А.П. Вихревой эффект и его использование в технике. Куйбышев, 1969 - 369 с.) поступает в полость очистки газа корпуса 1 аппарата. Наличие вихревого потока в полости корпуса 1 приводит к образованию в застойных зонах 13 микровихрей, в результате чего в застойных зонах 13 ламинарный режим движения газа в пограничном слое (место контакта внутренней поверхности корпуса 1 и обрабатываемого газа) переходит в турбулентный (см., например, А.Д.Альтшуль и др. Аэродинамика и гидравлика, М.: 1975 - 438 с.). В результате весь объем газа, поступающий в корпус 1, участвует в процессе абсорбционной обработки.
Обрабатываемый газ по мере перемещения в корпусе 1 воздействует на металлические пластины 7, перпендикулярно расположенные к направлению движения обрабатываемого газа. Так как металлические пластины 7 укреплены на валу 6, то последние начинают вращаться на оси 11. По мере перемещения металлических пластин 7 из горизонтального положения в вертикальное изменяется площадь контакта абсорбирующей поверхности в виде смоченной абсорбирующей жидкостью пористой пленки 8, и, следовательно, осуществляется переменный по времени процесс абсорбционного отделения от газа вредных загрязнений, определяемых абсорбирующей способностью жидкости, находящейся в полости корпуса 1.
Наибольшая интенсивность абсорбционной очистки газа происходит на пористой пленке 8, когда металлическая пластина 7 занимает верхнее вертикальное положение. По мере вращения вала 6 на оси 11 площадь контакта абсорбирующей поверхности пористой пленки 8 вновь уменьшается и очищенный закрученный газ, огибая металлическую пластину 7, в застойной зоне 13, находящейся перед штуцером выхода 3 полости корпуса 1 ламинарный режим в пограничном слое преобразуется в турбулентный, в результате весь объем газа, поступающий в корпус 1, участвует в процессе абсорбционной очистки.
Синусоидальный характер абсорбционной очистки газа от вредных частиц обеспечивает высокое качество очистки с минимизацией затрат абсорбирующей жидкости (см., например, Берман Л.Д. О теплообмене при пленочной конденсации движущегося пара // Теплообмен, температурный режим и гидродинамика при генерации пара. - Л.: Наука, 1981. - С.93-102.).
Истощенная в результате контакта с обрабатываемым газом пористая пленка 8 по мере перемещения металлических пластин 7 погружается в абсорбирующую, жидкость, где восстанавливается и, выходя из жидкости, зеркало которой находится ниже горизонтального уровня, соответствующего оси 11 вала 6 на величину, определяемую заполнением внутренней полости корпуса 1, и после каплеотделителя 10 вновь переходит в рабочее состояние для последующего контактного взаимодействия с обрабатываемым потоком газа. Процесс обновления абсорбирующей жидкости в корпусе 1 осуществляется или постоянно, путем подачи жидкости через штуцер 4 входа и выпуска жидкости через штуцер 5 выхода,
или периодически по мере необходимости также через штуцеры входа 4 и выхода 5 жидкости.
При незначительном увеличении расхода обрабатываемого газа, например, по производственной необходимости, но с соблюдением заданной степени абсорбционной обработки, осуществляется поворот металлических пластин 7 в ребрах 9 на угол от 15° до 25° (большему значению увеличения расхода соответствует большее значения угла поворота). В этом случае обрабатываемый газ входит через штуцер 2 и, проходя корпус 1, воздействует на абсорбирующую поверхность металлической пластины 7 частично сходя по ней под углом к плоскости вращения, т.е. усилие на металлическую пластину 7 с возрастанием расхода обрабатываемого газа практически не увеличивается, а время его контакта с абсорбирующей поверхностью пористой пленки 8 остается неизменным и, соответственно, качество очистки газа от загрязнений не ухудшается. Величина угла поворота металлических пластин 7 на ребрах 9 от 15° до 25° позволят при увеличении расхода обрабатываемого газа до 20% поддерживать заданное качество очистки путем постоянной скорости вращения вала 6 (в пределах изменения расхода обрабатываемого газа от нормированного до увеличенного на 20%), т.е. достигается равенство нахождения по времени металлических пластин 7 с пористой пленкой 8 как в режимах контакта с обрабатываемым газом, так и с абсорбирующей жидкостью.
Заполнение корпуса 1 абсорбирующей жидкостью обусловлено необходимостью отекания с пористых пленок 8 абсорбирующей жидкости до перехода металлических пластин 7 в горизонтальное положение, и расположение каплеотделителей 10 на одном горизонтальном уровне с осью 11 вала 6 устраняет возможность захвата обрабатываемым потоком газа каплеобразующих частиц с зеркала абсорбирующей жидкости.
Оригинальность предлагаемого изобретения по сравнению с известными техническими решениями заключается в том, что достигается более качественная абсорбционная очистка обрабатываемого газа за счет устранения застойных зон, в которых ранее скапливался определенный объем необрабатываемого газа.