АБСОРБЕР БАРБОТАЖНЫЙ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

Полезная модель относится к устройствам для очистки газов от вредных механических и химических компонентов абсорбцией, может быть использована в металлургической и химической промышленности для проведения процессов в системах «газ-жидкость», «газ-жидкость-твердое», «твердое-жидкость», связанных с поглощением механических либо газообразных компонентов газового потока жидкой фазой или суспензией.
Известен абсорбер для очистки газа от кислых компонентов, содержащий корпус со штуцерами ввода и вывода газа, штуцерами ввода и вывода абсорбента, разделительную тарелку с глухими вертикальными перегородками, установленными на расстоянии от стенки корпуса, образуя сегментные каналы, между которыми размещена нижняя массообменная секция (Патент РФ №1353484, МПК В01Д 53/18, опубл. 1987.11.23).
В указанном абсорбере осуществляется противоточное последовательное контактирование кислого газа с частично насыщенным тонкогенерированным абсорбентом, а затем с грубогенерированным абсорбентом на массообменных тарелках, что позволяет достичь высокой степени очистки газа.
Недостатками абсорбера являются недостаточно высокая производительность, повышенная металлоемкость и сложность конструкции аппарата.
Известен абсорбер для проведения процесса поглощения газового агента жидкой фазой или суспензией, содержащий цилиндрический корпус с днищем и патрубками ввода и вывода газа, жидкости и тепло- или хладоносителя, внутри корпуса размещены верхняя и нижняя трубные решетки, с закрепленными в них вертикальными барботажными и циркуляционной трубами, при этом барботажные трубы состоят из секций и выполнены с перфорацией для подачи газа внутрь их, уменьшающейся снизу вверх по высоте аппарата (А.с. СССР №1386257, МПК МПК В01Д 53/18, опубл. 1985.10.28). Газ подается через поры барботажных труб в секцию с наибольшей крупностью пор и, поднимаясь вверх по трубам, поглощается жидкой фазой, а поглощаемое количество газа восполняется последовательно поступающим из нижних секций. Циркуляция жидкости происходит в результате разности плотностей чистой жидкости в циркуляционной трубе и газожидкостной смеси в барботажных трубах. Абсорбер обеспечивает повышение производительности за счет увеличения поверхности контакта фаз.
Недостатком абсорбера является сложность конструкции и недостаточно высокая степень очистки газа от примесей.
Известен абсорбер (аппарат APT-прототип), включающий вертикальный цилиндрический корпус с резервуаром для накапливания поглощающей жидкости, снабженный патрубком для отвода очищенного газа, расположенным в боковой части корпуса и разгрузочным патрубком для жидкости, расположенным в нижней части корпуса; помещенную в корпус вертикальную абсорбционную камеру, в верхней части которой расположены патрубки для подачи газа и загрузки жидкости, а также батарея труб Вентури для разбрызгивания поглощающей жидкости (Г.М.Гордон, И.Л.Пейсахов. Пылеулавливание и очистка газов в цветной металлургии, Москва, М, 1977, с.203-204).
Газ подается в верхнюю часть абсорбционной камеры, где приводится в контакт с разбрызгиваемой из труб Вентури поглощающей жидкостью, в результате чего происходит очистка газа, очищенный газ выводится из корпуса через выпускной патрубок, жидкость с поглощенными примесями накапливается в резервуаре и затем выгружается из него.
Недостатком абсорбера является невысокая степень очистки газов от примесей, обусловленная недостаточными поверхностью и продолжительностью контакта разбрызгиваемой жидкости с газом, протекающим в вертикальном направлении. Для увеличения поверхности и продолжительности контакта газа с реагентом необходимо увеличивать высоту абсорбционной камеры или усложнять конструкцию аппарата. При применении в качестве поглотителя суспензий, например гашеной извести, возникают сложности в эксплуатации вследствие забивания разбрызгивателей твердыми частицами, находящимися в суспензии.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является осуществление эффективного контакта очищаемого газа с реагентом поглотителя (жидкости или суспензии), что позволяет повысить степень очистки газа от механических, газообразных компонентов при одновременном обеспечении надежности работы абсорбера.
Указанный технический результат достигается тем, что в абсорбере барботажном для очистки газов от механических и химических компонентов, включающем вертикальный цилиндрический корпус с патрубками для подачи и отвода газа, загрузочным и разгрузочным патрубками для поглощающего реагента, резервуаром для накапливания продуктов абсорбции, абсорбционную камеру с трубами для подачи очищаемого газа, размещенными в ее верхней части, согласно полезной модели, корпус выполнен заодно с абсорбционной камерой, трубы для подачи очищаемого газа установлены с возможностью перемещения в вертикальной плоскости для погружения в поглощающий реагент и имеют диаметр меньше диаметра патрубка для подачи газа.
1
1
При этом отношение диаметра труб (S) для подачи очищаемого газа к диаметру патрубка (S) для подачи газа S:S составляет 0,1-0,2, а цилиндрический корпус выполнен из коррозионностойкой стали или из органического материала, стойкого в разбавленных растворах серной кислоты.
1
2
1
Выполнение корпуса заодно с абсорбционной камерой обеспечивает герметичность аппарата и исключает утечку очищаемого газа, а установка труб для подачи очищаемого газа с возможностью перемещения в вертикальной плоскости позволяет регулировать глубину погружения труб в поглощающий реагент, что обеспечивает необходимую поверхность и продолжительность контакта газа с реагентом поглотителя (например, раствором аммиака или суспензией гашеной извести, известняка), и регулировать высоту небарботируемого слоя суспензии в абсорбере (h-h), что позволяет исключить расслаивание как исходной, так и образующейся в ходе очистки газов суспензии и приводит повышению степени очистки газа от механических и химических компонентов. Изготовление труб для подачи очищаемого газа диаметром (S), равным 0,1-0,2 диаметра (S) патрубка для подачи газа, позволяет поддерживать скорость газа на уровне 0,5-0,8 м/с, что также обеспечивает необходимую продолжительность контакта газов с поглотителем и эффективную очистку газа, при этом исключается забивание труб суспензией, что повышает надежность эксплуатации абсорбера.
На рисунке представлен абсорбер барботажный для очистки газов от механических и химических компонентов. Абсорбер состоит из вертикального цилиндрического корпуса 1 с патрубком 3 для подачи очищаемого газа и патрубком 2 для отвода очищенного газа, загрузочным 4 и разгрузочным 7 патрубками для поглощающего реагента, резервуаром 6 для накапливания продуктов абсорбции, в верхней части корпуса размещены барботажные трубы 5 для подачи очищаемого газа, установленные с возможностью вертикального перемещения
Работа устройства.
2
1
1
2
Корпус 1 барботажного абсорбера, изготовленного из коррозионнойстойкой стали или органического материала, стойкого в разбавленных растворах серной кислоты, заполняют через загрузочный патрубок 4 поглощающим реагентом, в качестве которого может быть использована вода, водная суспензия гашеной извести или другого поглотителя (например, аммиака) газа. Трубы 5 для подачи очищаемого газа погружают на глубину h, в зависимости от необходимой продолжительности контакта газовых пузырей с реагентом-поглотителем. Через патрубок 3 очищаемый газ подают в систему барботажных труб 5, поддерживая скорость газа в трубах на уровне 0,5-0,8 м/с, при отношении диаметра труб для подачи газа (S) к диаметру патрубка (S) для подачи очищаемого газа, S:S равном 01,-0,2. При очистке газа, содержащего, например, диоксид серы, и использовании в качестве абсорбента водной известковой суспензии, содержащийся в газе SO вступает в реакцию с суспензией и в виде сульфита или сульфата кальция вместе с известковой суспензией скапливается в резервуаре 6 и выводится через разгрузочный патрубок 7 из абсорбера. Очищенный газ выводится из абсорбера через патрубок 2, степень очистки газа от диоксида серы достигает 97,5-98,6%.
Примеры использования полезной модели.
2
Пример 1. В качестве поглощающего реагента использовали 10% водную пульпу известняка, либо обожженной извести, предварительно измельченных до крупности 90% - 74 мкм. Серусодержащий газ с содержанием SO 5%(об.) пропускали через абсорбер с линейной скоростью 0,5 м/с. Эксперименты проводили при комнатной температуре, варьировали глубину погружения барботажных труб в суспензию. Полученные результаты приведены таблице 1. Из таблицы 1 видно, что установка барботажных труб с возможностью перемещения в вертикальной плоскости позволяет для принятой плотности суспензии определить оптимальную величину погружения труб в суспензию абсорбента (15-20 мм), обеспечивающей высокую степень абсорбции, большая величина погружения приводит к увеличению гидравлического сопротивления абсорбера и энергетических затрат на процесс очистки.
3
Пример 2. Барботажный абсорбер использовали в качестве аппарата-пылеуловителя. Аппарат заполняли водой, процесс вели при температуре 25°С. В газовый поток на входе в абсорбер подавали известное количество пыли в виде измельченного сульфидного медного концентрата со средним размером частиц ≤40 мкм (концентрация пыли на входе 500 г/м, скорость подачи газа 0,5 м/с). После завершения эксперимента содержимое резервуара фильтровали, кек сушили. Эффективность пылеуливания определяли как отношение количества уловленной пыли в абсорбере к массе пыли, вдуваемой в аппарат. Полученные данные подтвердили высокую эффективность использования барботажного абсорбера в качестве пылеулавливающего аппарата.
Таблица 1.Результаты абсорбции диоксида серы в барботажном абсорбере
№ п/п
Абсорбент
Величина погружения барботажных труб, мм
Степень абсорбции, %
1.
1. Суспензия известняка
10,0
97,5
20,0
98,6
40,0
98,5
2.
Суспензия известковая
10,0
96,8
20,0
98,5
40,0
98,6
Таблица 2.Показатели мокрого пылеулавливания в барботажном абсорбере
№ п/п
Абсорбент
Величина погружения барботажных труб, мм
Эффективность пылеулавливания, %
1.
Вода
10,0
86,4
2.
Вода
30,0
97,8
3.
Вода
50,0
97,9