Ротационный скруббер
ROTATION SCRUBBER

Изобретение относится к тепло - и массообменным газоочистным аппаратам, основанным на ротационном распылении орошающей жидкости, которое может быть использовано для очистки газов химических и нефтехимических предприятий и смежных отраслей промышленности от различных аэрозолей и газообразных соединений.
Из уровня техники известно устройство и метод для очистки газов от газообразных соединений и твердых включений (US 4514194 А, B01D 47/16 от 30.04.1985). Устройство состоит из двух секций очистки. В первой секции осуществляется очистка от крупных частиц пыли за счет центробежных сил, возникающих благодаря тангенциальному вводу газовой фазы. Во второй секции осуществляется доочистка газовой фазы за счет увеличения скорости газа, посредством роторного устройства, вращаемого с помощью электродвигателя, что повышает степень массоотдачи.
Недостатком такого устройства является низкая эффективность очистки в связи с отсутствием высокоразвитой поверхности контакта в виде капель орошающей жидкости, которая может быть создана тем же ротором. Наличие двух контуров орошающей жидкости повышает количество дополнительных единиц вспомогательного оборудования в виде насосов, приемных емкостей и обвязки, что повышает капитальные и эксплуатационные затраты на систему в целом. Двигатель находится внутри аппарата и контактирует с газовой фазой, которая на выходе насыщена влагой, а также может содержать взрывоопасные соединения при очистке, например, выбросов нефтехимических предприятий, что уменьшает срок службы двигателя, а также может послужить причиной невозможности применения данной системы в связи с высокой вероятностью наступления взрывоопасной ситуации.
Наиболее близко к предлагаемому изобретению относится скруббер (авторское свидетельство SU 689709 от 05.10.1979), включающийцилиндрический корпус с патрубками входа и выхода газа, закручиватель газового потока, по оси которого на валу установлен распылитель жидкости в виде дисков, между которыми расположены отражатели и трубки подачи жидкости на отражатели. Распылитель приводится во вращение электродвигателем.
К недостаткам такого аппарата относится сложность работы с большими расходами высокозапыленных газов, содержащих в том числе смолянистые частицы, поскольку диаметр аппарата ограничен из-за необходимости увеличивать напор для достижения струями жидкости стенок аппарата, что при больших расходах газа может привести к срыву гидродинамического режима и, как следствие, прямому контактированию частиц пылей с цилиндром и его инкрустации частицами с засорением отверстий. При этом производительность и эффективность данного аппарата ограничены, поскольку эффективность улавливания частиц и абсорбция газообразных соединений пропорциональна высоте единиц переноса. Высота данного аппарата ограничена из-за соосного расположения вала распылительных дисков и электродвигателя вверху корпуса скруббера. Использование дисков в качестве оросителя увеличивает гидравлическое сопротивление аппарата, поскольку представляют собой лобовое сопротивление, а также служит дополнительной поверхностью для налипания смолянистых частиц из газовой фазы.
3
Задача изобретения: увеличение эффективности очистки больших расходов газов (до 120 тыс. нм/ч) до 99,9-99,999% от аэрозолей различного размера, в том числе от нерастворимых частиц и газообразных соединений с постоянным гидравлическим сопротивлением не более 1,5 кПа.
Сущность изобретения состоит в том, что ротационный скруббер включает в себя цилиндрический корпус с тангенциально расположенными патрубками входа и выхода газа, по оси которого расположен распылитель жидкости, выполненный в виде распылительного колеса, приводимого в движение с помощью мотор-редуктора, расположенного сбоку цилиндрического корпуса перпендикулярно его оси, при этом в нижнюю часть цилиндрического корпуса интегрирована циркуляционная емкость с насосом для подачи скрубберной жидкости через циркуляционный контур на распылительное колесо.
Кроме того, отличия состоят еще в том, что по высоте скруббера может быть дополнительно установлено от 1 до 2 независимых распылительных колес с собственными мотор-редукторами.
Технический результат, который может быть получен при использовании данного изобретения:
- увеличение эффективности очистки больших расходов газов до 99,9% от аэрозолей различного размера, в том числе от нерастворимых частиц и газообразных соединений за счет создания высокоразвитой поверхности контакта из скрубберной жидкости с помощью распылительных колес и создания турбулентного режима течения фаз. Расположение мотор-редуктора сбоку корпуса скруббера позволяет компоновать скруббер распылительными колесами в необходимом количестве без ограничений по высоте и диаметру скруббера, что важно при очистке больших расходов газов;
- доведение эффективности очистки газов от аэрозолей различного размера, в том числе от нерастворимых, смолянистых частиц до 99,999% с постоянным гидравлическим сопротивлением не более 1,5 кПа за счет возможности установки одного, двух или трех распылительных колес. Дополнительная установка распылительных колес увеличивает поверхность контакта фаз, время пребывания загрязняющих веществ в массообменных зонах. При этом необходимая поверхность создается без использования живого сечения скруббера в виде дополнительных контактных устройств, а благодаря свободному сечению и наклону лопаток в распылительных колесах не происходит повышения гидравлического сопротивления.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображено:
на фиг. 1 - общий вид ротационного скруббера.
Ротационный скруббер состоит из цилиндрического корпуса 1 с патрубками входа и выхода газа, распылительных колес (от 1 до 3) 2, приводимых во вращательное движение для распыла скрубберной жидкости мотор-редуктором 3, расположенным сбоку цилиндрического корпуса перпендикулярно его оси, интегрированной циркуляционной емкости 4 с насосом 5 для циркуляции скрубберной жидкости.
Предлагаемый ротационный скруббер работает следующим образом.
Загрязненный газ поступает в ротационный скруббер 1 тангенциально в нижнюю часть аппарата. Под действием центробежной силы начинается улавливание наиболее крупных частиц газовой фазы.
Затем газовый поток поднимается к областям контакта с мелкодисперсной фазой, создаваемой специальными распылительными устройствами 2. Распылительное устройство в виде распылительного колеса специальной конструкции разбрызгивает подаваемую на колесо скрубберную жидкость, за счет вращения, создаваемого с помощью мотор-редуктора 3. В этих областях создается турбулентный режим, многократно увеличивающий поверхность массообмена и конвективную диффузию. Осуществляется полное улавливание загрязняющих частиц газа созданными каплями жидкости с размером соизмеримым с размером частиц, их дальнейшая коагуляция и сепарация капель (отбрасывание) за счет гидродинамического режима и центробежных сил к стенкам аппарата, откуда пленкой скрубберная жидкость направляется в интегрированную циркуляционную емкость 4.
Основной объем скрубберной жидкости из нижней части циркуляционной емкости 4 насосом 5 направляется в циркуляционный контур ротационного скруббера с подачей на распылительные устройства 2. В зависимости от размера частиц и расхода газовой фазы для достижения заданной эффективности очистки устанавливается от одного до трех распылительных колес.
При необходимости в системе обновляется скрубберная жидкость за счет слива и добавления подпиточной жидкости.
Использование предлагаемого скруббера в народном хозяйстве (производство жирных кислот, сложных минеральных удобрений из концентрата, производство каучука и изделий из него, производство серной кислоты при утилизации высокозапыленных сернистых газов и т.п.) позволит обеспечивать высокую эффективность очистки сложных газов, содержащих аэрозоли различных размеров, в том числе нерастворимых, смолянистых частиц, и газообразные соединения, посредством улавливания частиц с одновременной абсорбцией газообразных соединений.