АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВИХРЕВОМ ГАЗОВОМ ПОТОКЕ
APPARATUS FOR PHYSICAL-CHEMICAL PROCESSES IN VORTEX GAS FLOW

Изобретение относится к технике осуществления различных физико-химических процессов в гетерогенных системах и может быть использовано при очистке попутного нефтяного газа от сероводорода, при нефтепереработке и в других отраслях химической промышленности.
Известен аппарат для проведения физико-химических процессов в вихревом газовом потоке, включающий корпус, трубы ввода взаимодействующих агентов и трубы вывода продуктов их взаимодействия, вихревое контактное устройство фильтрующего элемента (см. Авт.свид. СССР №1327938, кл. В04С 5/103, опубл. 1987 г.).
Недостатком известного аппарата является несовершенство конструкции вихревого контактного устройства, которым создается малая площадь и время пребывания в контакте взаимодействующих агентов, отсутствие барботажа раствора, из-за чего в нем затруднительно проводить, с требуемой эффективностью, медленно протекающие процессы в системах газ-жидкость-твердое тело.
Известен также аппарат для проведения физико-химических процессов в вихревом газовом потоке, включающий корпус, трубы ввода взаимодействующих агентов и трубы вывода продуктов их взаимодействия, вихревое контактное устройство (см. патент RU №2036733 С1, кл. В04С 5/08, опубл. 1995).
Недостатком известного аппарата, взятого за прототип, для проведения физико-химических процессов в вихревом газовом потоке является малая площадь и время пребывания в контакте взаимодействующих агентов вследствие несовершенства конструкции вихревого контактного устройства и отсутствия барботажа раствора.
Технический результат - повышение эффективности работы вихревого контактного устройства, увеличение площади и времени контакта взаимодействующих агентов, увеличение барботажа раствора и повышение эффективности процессов в системах газ-жидкость-твердое тело.
Технический результат достигается тем, что вихревое контактное устройство выполнено в виде диспергатора газа, изготовленного слоисто-каркасной намоткой нитевидного материала на перфорированный патрон с продольными пазами, причем поры в диспергирующем покрытии расположены по спиралям Архимеда, что обеспечивает большую площадь поверхности соприкосновения взаимодействующих агентов (мелких пузырьков попутного нефтяного газа и водного раствора катализатора), более длительное пребывание их в контакте и дополнительный барботаж раствора.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен аппарат, вертикальный разрез, на фиг.2 - поперечный разрез вихревого контактного устройства диспергатора газа.
Аппарат содержит корпус 1, вихревое контактное устройство - диспергатор 2 газа, состоящий из слоисто-каркасной намотки 3 нитевидного материала на перфорированный патрон с продольными пазами 4, поры 5 в диспергирующем покрытии, расположенные по спиралям 6 Архимеда, заглушки 7, труб 8 ввода взаимодействующих агентов попутного нефтяного газа и труб 9 ввода раствора катализатора, трубы 10 вывода продукта взаимодействия очищенного от сероводорода газа и трубы 11 выноса серы, в виде коллоидных частиц.
Аппарат работает следующим образом. Один из участвующих в гетерогенном процессе реагент (попутный нефтяной газ) через отверстие трубы 8 попадает во внутрь вихревого контактного устройства - диспергатор 2 газа, далее газ через отверстия перфорированного патрона с продольными пазами 4, на котором сформирован слоисто-каркасной намоткой 3 нитевидного материала диспергирующий слой, поры 5, расположенные по спиралям 6 Архимеда, попадает в виде мелких пузырьков во второй реагент (водный раствор - катализатор). При этом за счет большой площади поверхности пузырьков газа и времени взаимодействия агентов, а также повышенного барботажа раствора происходит разделение суспензии в виде продуктов взаимодействия на газообразную и твердую фазу (очищенный от сероводорода газ и серу в виде коллоидных частиц).
Газообразная фаза (очищенный от сероводорода попутный нефтяной газ) выводится из системы через трубу 10, твердая фаза (сера в виде коллоидных частиц) уносится потоком коллоидного раствора через трубу 11).
Некоторые технические характеристики предлагаемого аппарата (степень очистки попутного нефтяного газа от сероводорода) приведены в таблице.
Как можно видеть из приведенных в таблице данных, предлагаемый аппарат обеспечивает высокую степень очистки нефтяных попутных газов от сероводорода.
Таблица
Состав и свойства попутного нефтяного газа
Исходный газ
Очищенный газ
Проба 1
Проба 2
Проба 3
Проба 1
Проба 2
Проба 3
Компонентный состав, мас. %
1,61
1,69
1,68
0,00
0,00
0,00
- сероводород;
- углекислый газ
2,31
2,36
2,36
2,16
2,17
2,26