АДСОРБЕНТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ И ЖИДКОСТЕЙ ОТ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ

Техническое решение относится к области очистки жидкостей и газов от вредных примесей, в том числе высокотоксичных соединений, радиоактивных сточных вод и может найти применение в химической, нефтехимической, биохимической, фармакологической, атомной, металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах очистки коммунальных служб и дымовых газов.
Известны сорбционные, ионообменные и каталитические материалы в виде зерен, гранул и таблеток цилиндрической, сферической и овальной формы, изготовленных из так называемых активных углей, силикагелей, цеолитов и ионитов [Проскуриков В.А., Шмидт Л.И. Очистка сточных вод в химической промышленности. - Л.: Химия, 1977, с.165, 169, 247, 252; Попова Н.М. Катализаторы очистки газовых выбросов промышленных производств. -М.: Химия, 1991, с.13, 53].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относятся низкая механическая прочность зерен, гранул и таблеток, приводящая к их измельчению и истиранию, особенно в аппаратах непрерывного действия с движущимся или псевдоожиженным слоем сорбентов, ионитов или зерен катализатора, что снижает производительность сорбции и увеличивает расход абсорбента, а также увеличивает время загрузки и выгрузки отдельных зерен, гранул или таблеток в аппарат без их разрушения.
Известны сорбционные и ионообменные материалы в виде волокон, которые сплетаются в нити, из которых изготавливают ткань или трикотаж, или остаются в виде нетканого материала и волокна [Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Т. 1 - Калуга: Издательство Н.Бочкаревой, 2003, с.718].
К причинам, препятствующим достижению заданного результата, относится снижение сорбционной емкости волокон по сравнению с сорбентами и ионитами в виде зерен гранул и таблеток, что увеличивает их расход и снижает общую производительность процесса сорбции. Кроме того, волокна, нити, ткань или трикотаж сложно использовать в аппаратах непрерывного действия из-за их легкости и пористости.
Известен адсорбент для очистки газов и жидкостей от вредных примесей, выполненный в виде гранул, которые снабжены оболочкой из текстильного материала с ворсом, при этом элементы ворса обращены наружу и их длина равна 0,4÷1,5 мм, а сам текстильный материал выполнен из сорбционного или ионообменного материала. [Патент РФ №2361662, В01J 20/28, 2009 г.].
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность загрузки, выгрузки и эксплуатации отдельных гранул адсорбента в оболочке из текстильного материала с ворсом, что уменьшается производительность процесса адсорбции, ионообмена или каталитического процесса в аппарате или реакторе.
Техническим результатом предлагаемого адсорбента для очистки газов и жидкостей от вредных примесей является увеличение производительности за счет упрощения загрузки, выгрузки и эксплуатации гранул.
Поставленный технический результат достигается тем, что адсорбент для очистки газов и жидкостей от вредных примесей, выполненный в виде гранул, которые снабжены оболочкой из текстильного материала с ворсом, причем элементы ворса обращены наружу и их длина равна 0,4÷1,5 мм, а сам текстильный материал выполнен из сорбционного или ионообменного материала, при этом оболочка выполнена в виде полой трубки, в которой гранулы разделены между собой перемычками с помощью нитей.
Выполнение оболочки с гранулами в виде полой трубки, в которой гранулы разделены между собой перемычками, позволяет быстро и равномерно укладывать такую непрерывную трубку в аппарат или реактор, а после завершения рабочего цикла удалять из аппарата и заменять на новую трубку. Ее легко хранить, наматывая на барабан, и транспортировать, а при укладке в аппарат или реактор контролировать процесс по высоте и радиусу. Такая равномерность укладки гранул увеличивает производительность и равномерность использования емкости гранул по объему аппарата или реактора.
На фиг. показан общий вид адсорбента для очистки газов и жидкостей от вредных примесей, в котором гранулы снабжены оболочкой в виде полой трубки и разделены между собой перемычками с помощью нитей. Представлен фрагмент такой оболочки из четырех звеньев.
Адсорбент состоит из гранулы 1 с оболочкой 2, выполненной в виде полой трубки из текстильного материала, на наружной поверхности которого имеются элементы ворса 3 с длиной 0,4÷1,5 мм. Оболочка 2 между гранулами 1 перетянута нитью 4 с образованием перемычки 5.
Адсорбент работает следующим образом.
Гранулы 1 адсорбента в оболочке 2 поступают к месту укладки в колонну после регенерации, намотанные на катушку. Свободный конец оболочки 2 укладывают на решетку внизу колонны и, разматывая оболочку 2 с катушки, равномерно заполняют ею по ширине и высоте весь объем аппарата или реактора. Перемычка 5 обеспечивает легкость изменения укладки гранул в нужном направлении, а нить 4 не позволяет перемещаться грануле 1 к гранулам, находящихся в смежных звеньях. Кроме того, при укладке элементы ворса 3 также не позволяют гранулам плотно прилегать друг к другу, что обеспечивает свободный проход очищаемой жидкости или газа к поверхности гранул 1. После завершения рабочего цикла оболочка с гранулами легко и быстро удаляется из аппарата или реактора наматыванием на катушку.
Таким образом, оболочка с гранулами быстро и легко равномерно укладывается в колонну с одинаковыми зазорами между звеньями, не допуская образования застойных зон или наоборот, зон свободных от звеньев с гранулами. Все это увеличивает производительность за счет уменьшения времени на подготовительные операции укладки и удаления оболочки 2 с гранулами 1 из аппарата или реактора и равномерного и полного использования их сорбирующей емкости или каталитической активности.
Оболочку 2 с гранулами 1 адсорбента можно использовать и в аппаратах непрерывного действия с движущимся слоем адсорбента. Для этого оболочку 2 непрерывно разматывают с катушки и укладывают сверху в аппарат или реактор. Под действием силы тяжести звенья оболочки медленно опускаются вниз к выходу, а навстречу им снизу вверх движется поток очищаемой жидкости или газа. Отработанные звенья адсорбента выводятся из нижней части аппарата или реактора, наматываются на другую катушку и направляются на десорбцию или регенерацию.
При регенерации гранул 1, находящихся в оболочке 2, выполненной в виде полой трубки из текстильного материала с элементами ворса 3 на наружной поверхности, оболочка практически не препятствует десорбции уловленных молекул вредных веществ из гранул 1. Наоборот, зазор между гранулами 1, который обеспечивают элементы ворса 3 и перемычки 5, препятствуют прилеганию поверхностей гранул 1 друг к другу и обеспечивает движение пара или горячей жидкости около поверхности гранул 1. Это уменьшает время десорбции и в целом увеличивает производительность всего процесса.
Таким образом, адсорбент для очистки газов и жидкостей от вредных примесей позволяет снизить время на равномерную укладку гранул, увеличить эффективность использования их сорбирующей емкости или каталитической активности за счет уменьшения застойных зон и, наоборот, зон, свободных от адсорбента. Он может быть использован как в аппарате и реакторах с неподвижным слоем, так и в аппаратах периодического действия.
Кроме того, после завершения рабочего цикла малое время и легкость удаления отработанного адсорбента также способствуют увеличению производительности.