АППАРАТ ДЛЯ ПРОМЫВКИ И ОХЛАЖДЕНИЯ ОТХОДЯЩИХ СЕРНИСТЫХ ГАЗОВ

Полезная модель скруббера для очистки газа от вредных примесей (соединений As, F, возгонов металлов, пыли и др.) может быть использована в сернокислотном производстве, в котором осуществляется утилизация отходящих сернистых газов предприятий цветной металлургии.
Известны сернокислотные производства, в которых для очистки газа от вредных примесей используются традиционного вида трубы Вентури (например, сернокислотный цех на комбинате «Электроцинк», г. Владикавказ). Труба Вентури, имеющая традиционное исполнение, включает три основных элемента: конфузор, горловину и диффузор.
Конфузор служит для увеличения скорости газа с начальной (10-12 м/с) до необходимой скорости газового потока в горловине (35-45 м/с), при этом из-за относительно низкой скорости газа на протяжении почти всей длины конфузора, последний имеет незначительное влияние на эффективность работы трубы Вентури в целом. Следует отметить, что угол раскрытия конфузора, как правило, не превышает 24-26°, что определяет его большие габариты.
Диффузор предназначен для плавного снижения скорости газа до минимальной (6-8 м/с) с целью укрупнения капель жидкости и их последующего высаждения из газового потока. Очевидно, что диффузор не имеет какого-либо значения в решении вопроса повышения эффективности работы трубы Вентури. Угол раскрытия диффузора не превышает 4-6°, что ведет к значительным его размерам.
Наиболее оптимальные условия для проведения процесса очистки газа от примесей обеспечиваются в горловине за счет максимальной диспергизации жидкости высокоскоростным потоком газа и создания тем самым большей поверхности контакта между газом и жидкостью, а также градиента скоростей между ними, что, в конечном итоге, обуславливает высокую эффективность работы трубы Вентури в целом.
Наиболее близким по технической сущности является аппарат для промывки и охлаждения отходящих сернистых газов, имеющий патент РФ на полезную модель №147796 от 16.10.2014 г.
Основным недостатком известного аппарата является недостаточная эффективность работы горловин Вентури, вызванная снижением скорости прохождения очищаемого газа по мере увеличения диаметра горизонтально установленных кольцевых дисков, являющихся одной из образующих горловин труб Вентури, а другой образующей является поверхность жидкости, находящейся в аппарате. Действительно, рост диаметра кольцевых дисков ведет к увеличению площади проходного сечения горловин труб Вентури и обуславливает падение скорости газа в горловине. Последнее определяет существенное уменьшение степени диспергизации жидкости потоком газа и сокращение поверхности контакта между газовой и жидкой фазами, что, естественно, снижает эффективность работы горловин труб Вентури в целом.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности работы горловин труб Вентури при проведении очистки сернистого газа от вредных примесей.
Указанный результат достигается тем, что заявляемый аппарат включает корпус, заполненный жидкостью, крышку с установленными на ней подводящим газ патрубком с форсункой для орошения и отводящим газ штуцером, в корпусе аппарата коаксиально размещены несколько вертикальных кольцевых конусообразных перегородок, к нижней части которых крепятся кольцевые диски, имеющие на нижней поверхности вертикальные тангенциально расположенные лопатки и лист, покрывающий их, причем кольцевые диски, образующие горловины труб Вентури совместно с поверхностью жидкости, находящейся в аппарате, установлены под углом к горизонтали, что обеспечивает постоянное значение величины площади проходного сечения горловин труб Вентури при росте диаметра кольцевых дисков и, тем самым, оптимальную скорость газа, при которой реализуется максимальная эффективность работы горловин труб Вентури.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:
- на фиг. 1 показан фронтальный разрез аппарата;
- на фиг. 2 показан вид аппарата сверху.
Аппарат включает корпус 1 и крышку 2, по центру которой расположен входной патрубок 3 с форсункой для орошения 4, соединенной с вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, к нижней части которой крепится под углом к горизонтали кольцевой диск 6. На нижней поверхности кольцевого диска 6 в конечной его части установлены тангенциально вертикальные лопатки 7, выходящие на верхнюю поверхность кольцевого диска 6 и образующие криволинейные каналы совместно с листом 8, перекрывающих их. В аппарате установлены несколько узлов, включающих перегородки 5 с дисками 6 и лопатками 7. Над крышкой расположен выходной патрубок 9 для отвода очищенного газа, а донный патрубок 10 на корпусе 1 служит для отвода промывной жидкости.
Заявляемый аппарат работает следующим образом.
2
3
Исходный сернистый газ, имеющий температуру 250-320°C и содержащий примеси в виде пыли, SO, SO, соединений As, F, возгоны металлов, поступает во входной патрубок 3 со скоростью 12 м/с, в который прямоточно с газом подается с температурой 65-67°C слабоконцентрированная серная кислота. При контакте исходного газа с орошающей кислотой идет 1-я стадия промывки и охлаждения газа в испарительном режиме с образованием сернокислотного тумана.
Улавливание частиц пыли и других вредных примесей из исходного сернистого газа основано на растворении примесей в сернокислотном тумане. На выходе из объема, ограниченного вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, реализуется принцип инерционнго каплеотделения за счет резкого изменения направления движения газового потока при контакте с поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата 1, при этом капли с уловленными частицами пыли и других примесей, стремясь по инерции сохранить прежнее направление движения, высаживаются на поверхности жидкости. Наряду с этим газ, выходящий из объема, ограниченного вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, со скоростью 25-30 м/с при контакте с поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата, вызывает значительное образование брызг, которые диспергируются потоком газа, направляющегося радиально на дальнейшую очистку от примесей в горловину трубы Вентури, образованную кольцевым диском 6, установленным под углом к горизонтали, и поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата. При этом в горловине трубы Вентури создаются наиболее оптимальные условия для проведения процесса очистки газа от примесей за счет обеспечения постоянной скорости потока газа и, как следствие, максимальной диспергизации жидкости высокоскоростным потоком газа (скорость газа в горловине составляет 35-45 м/с) и создания тем самым большой поверхности контакта между газом и жидкостью, а также градиента скоростей между ними, что обуславливает высокую эффективность работы аппарата в целом по очистке газа от примесей. При увеличении содержания в газе вредных примесей возможно изменение сечения горловины за счет повышения уровня жидкости в корпусе 1, что ведет к интенсификации проходящих тепло- и массобменных процессов. На выходе из горловины газ направляется в каналы, образованные тангенциально установленными по отношению к радиальному направлению движения газа и погруженными частично в жидкость вертикальными лопатками 7 и листом 8, перекрывающими их. В каналах осуществляется выделение брызг жидкости из потока газа за счет действия центробежной силы, которая завершается на внешней поверхности кольцевых дисков 6. Очищенный от брызг газовоздушный поток направляется на следующую стадию очистки от примесей благодаря поступлению в объем, ограниченный вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, к нижней части которой крепится кольцевой диск 6, установленный под углом к горизонтали, с лопатками 7 и перекрывающим их листом 8. На данную стадию очистки газа от примесей через форсунки подается на орошение охлажденная в холодильниках промывная кислота с температурой 37-40°C, что обеспечивает работу этой стадии в конденсационном режиме и, тем самым, дальнейшее охлаждение и очистку газа от примесей, после которой газ выходит из аппарата через патрубок 9.