УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗОВ

Устройство для очистки газов абсорбционного типа относится к аппаратам, применяемым для улавливания примесей - газов из газовоздушного потока вытяжных вентиляционных и аспирационных систем.
Известно устройство для очистки газов, содержащее корпус, частично заполненный водой, с патрубками ввода и вывода газовоздушного потока, с вертикально расположенными в нем рабочими контактными камерами и сепарационным блоком, металлический корпус которого выполнен в виде цилиндра и состоит из трех соосно установленных и герметично соединенных между собой блоков: технологического с размещенной внутри горизонтально металлической перегородкой с выполненными в ней отверстиями, в которых вертикально смонтированы рабочие камеры, представляющие собой семикамермый модуль. Одна из контактных камер размещена в центре технологического блока вдоль его вертикальной оси, шесть других расположены по окружности равноудаленно как друг от друга, так и от контактной камеры, размещенной в центре технологического блока. Входной патрубок расположен на равном удалении от смежных по отношению к входному патрубку контактных камер, а боковые поверхности патрубка направлены по касательной к цилиндрической поверхности корпуса. Нижней своей частью технологический блок соединен с блоком-поддоном, оснащенным регулятором подачи и поддержания уровня жидкости и патрубком слива жидкого шлама. Верхней своей частью технологический блок соединен с сепарационным блоком с выходным патрубком и размещенным внутри вторичным пластинчатым сепаратором. Входной патрубок смонтирован на корпусе технологического блока ниже горизонтальной перегородки. Выходной патрубок установлен сверху на сепарационном блоке соосно вертикальной оси. Патрубок слива жидкого шлама установлен в нижней части поддона соосно вертикальной оси [патент на полезную модель RU №107485 U1 B01D 47/02 - прототип].
Недостатком устройства по прототипу является низкая эффективность работы по выходу очищаемого газа, обусловленная недостаточной степенью массообменных процессов между жидким сорбентом и поступающим газовоздушным потоком.
Недостатком устройства также является низкий уровень образования и стабилизации пенного слоя из-за недостаточно равномерного распределения очищаемого газовоздушного потока внутри устройства.
Также недостатком известного устройства является то, что оно не может быть применено для очистки воздуха с содержанием органических углеводородосодержащих примесей, так как используемая в качестве сорбента вода практически не растворяет органические углеводородосодержащие примеси.
Техническая задача - повышение эффективности работы устройства за счет конструктивного исполнения, направленного на увеличение массообменных процессов и стабилизацию режима пенообразования.
Техническая задача решается тем, что устройство для очистки от газов, содержащее металлический цилиндрический корпус, частично заполненный жидкостью, состоящий из трех соосно установленных и герметично соединенных между собой блока: технологического, размещенной внутри корпуса горизонтальной металлической перегородкой, с выполненными в ней отверстиями, в которых вертикально смонтированы рабочие контактные камеры, причем одна из контактных камер размещена в центре технологического блока вдоль его вертикальной оси, а шесть других расположены по окружности равноудаленно как друг от друга, так и от контактной камеры, размещенной в центре технологического блока, при этом технологический блок снабжен входным патрубком, ось которого направлена перпендикулярно вертикальной оси корпуса, и расположенным на равном удалении от смежных по отношению к входному патрубку контактных камер, а боковые поверхности патрубка направлены по касательной к цилиндрической поверхности корпуса, нижней своей частью технологический блок соединен с блок-поддоном, оснащенным регулятором подачи и поддержания уровня жидкости и патрубком слива жидкого шлама, установленным в нижней части поддона соосно вертикальной оси устройства, а верхней своей частью технологический блок соединен с сепарационным блоком с выходным патрубком очищенного газа, установленным сверху на сепарационном блоке соосно вертикальной оси корпуса; при этом устройство содержит дополнительную горизонтальную металлическую перегородку с выполненными в ней круглыми отверстиями, радиальными щелевыми прорезями, размещенными между отверстиями, снабженную направляющими лопатками, равномерно расположенными по окружности и закрепленными рядом с прорезями на нижней плоскости перегородки, которая отделяет технологический блок от блока-поддона, в отверстиях которой закреплены нижние концы контактных камер, в нижнем торцевом сечении снабженные сетчатым опорным элементом и диффузорами с углом сужения 15-20 градусов, при этом другая горизонтальная металлическая перегородка отделяет технологический блок от сепарационного блока, в отверстиях которой закреплены верхние концы контактных камер, снабженные диффузорами с углом расширения 15 градусов, а внутренний объем контактных камер на 80% заполнен насыпными насадками, например, седлами Берля, при этом входной патрубок выполнен в форме параллелепипеда.
Сущность полезной модели.
Устройство относится к средствам очистки газов в слое механической пены, образуемой путем диспергирования жидкости закрученным потоком обрабатываемого газа. Коэффициент межфазного переноса от закрученного газовоздушного потока к жидкому сорбенту в 3-5 раз выше, чем коэффициент межфазного переноса в незакрученном газовоздушном потоке.
Конструктивное исполнение предлагаемого устройства направлено на повышение эффективности работы устройства за счет обеспечения повышения массообменных процессов между очищаемым газом и сорбентом при повышении формирования и стабилизации пенного слоя, обеспечивающего поглощение вредных примесей из очищаемого газовоздушного потока и предотвращения смешивания загрязненного и очищенного газовоздушного потоков.
Предлагаемое устройство содержит металлический цилиндрический корпус, состоящий из трех герметично соединенных блока, разделенных горизонтальными перегородками: технологического, сепарационного и блока-поддона, и снабжено патрубками: входным, выходным и слива жидкого шлама.
Перегородка, отделяющая технологический блок от сепарационного предотвращает смешивание поступающего загрязненного газовоздушного потока с очищенным, то есть повышает эффективность работы устройства.
Внутри технологического блока размещены рабочие контактные камеры, при этом одна из камер размещена в центре технологического блока, соосно его вертикальной оси, а шесть других расположены по окружности равноудаленно как друг от друга, так и от контактной камеры, расположенной в центре технологического блока.
Контактные камеры вертикально смонтированы в отверстиях горизонтальной перегородки, установленной внутри технологического блока. В перегородке в промежутках между отверстиями, расположенными по окружности, выполнены радиальные щелевые прорези; кроме этого перегородка снабжена направляющими лопатками, равномерно закрепленными по окружности на нижней плоскости горизонтальной перегородки. В нижнем торцевом сечении контактные камеры снабжены опорным сетчатым элементом и диффузорами с углом сужения 15-20 градусов, а в верхнем торцевом сечении диффузорами с углом расширения 15 градусов. Внутренний объем контактных камер до 80% высоты заполнен насыпными насадками (например, седлами Берля или кольцами Рашига).
Газовоздушный поток с содержанием органических углеводородосодержащих примесей через входной тангенциальный патрубок поступает в устройство в закрученном режиме и равномерно распределяясь между контактными камерами опускается в поддон с жидким сорбентом. Газовоздушный поток продвигаясь между направляющими лопатками получает дополнительное ускорение, смешивается с жидким сорбентом, формируя при этом пенный слой из смеси поступающего газа и жидкого сорбента. Полученная пенообразная смесь через щелевые прорези в горизонтальной перегородке и сужающиеся диффузоры, которые способствуют снижению гидравлического сопротивления, обеспечивая режим гидравлической устойчивости на входе в контактные камеры, тем самым обеспечивая стабилизацию пеноподобного слоя и, соответственно, более равномерный подвод газожидкостного потока к контактным камерам.
Насадки, заполняющие внутренний объем контактных камер, создают повышенное гидравлическое сопротивление поступающему жидкому потоку, обеспечивая режим дополнительной гидравлической устойчивости и, соответственно, способствуя повышению стабилизации пенного слоя в контактных камерах, что также повышает устойчивость гидродинамического режима работы устройства.
Кроме этого, использование насадок повышает площадь контакта очищаемого газа с сорбентом, тем самым способствует повышению массообменных процессов, а, следовательно, повышая степень очистки газовоздушного потока и в результате повышая эффективность работы самого устройства.
Таким образом, заявленное устройство, в сравнении с устройством по прототипу, за счет применения отличительных конструктивных элементов (перегородок, разделяющих блоки, направляющих лопаток, щелевых прорезей, насадок Берля, сужающихся диффузоров) позволяет повысить массообменные процессы, обеспечивает суммарный результат при улавливании вредных примесей из поступающих газов и повышает эффективность работы устройства, что является новым техническим результатом заявляемого устройства.
Полезная модель поясняется графическим материалом:
- на фиг. 1 схематично представлен общий вид устройства;
- на фиг. 2 горизонтальный разрез А-А.
Устройство содержит металлический цилиндрический корпус, состоящий из трех герметично соединенных между собой, например, сваркой блоков: технологического 1, на котором сверху соосно установлен сепарационный блок 2, а снизу смонтирован блок-поддон 3.
Технологический блок 1 снабжен входным патрубком 4 загрязненного воздуха, сепарационный блок снабжен патрубком выхода 5 очищенного газа, а блок-поддон 3 патрубком слива жидкого шлама и регулятором подачи и поддержания уровня жидкости 7 в поддоне 3.
Внутри корпуса устройства установлены металлические горизонтальные перегородки 8 и 9, отделяющие технологический блок 1 от сепарационного 2 и блок-поддона 3 соответственно. В перегородках 8 и 9 выполнены круглые отверстия 10, в которых смонтированы рабочие контактные камеры, а в горизонтальной перегородке 9 дополнительно выполнены радиальные щелевые прорези 11, размещенные между отверстиями, кроме этого перегородка 9 снабжена направляющими лопатками 12, равномерно расположенными по окружности и закрепленными рядом с прорезями на нижней плоскости горизонтальной перегородки 9. В отверстиях 10 горизонтальных перегородок 8 и 9 вертикально смонтированы цилиндрические рабочие контактные камеры 13, причем одна из контактных камер размещена в центре технологического блока 1, а шесть других расположены по окружности, равноудаленно как друг от друга, так и от контактной камеры, расположенной в центре технологического блока 1. В нижнем торцевом сечении контактные камеры снабжены опорным решетчатым элементом (на чертеже не показан) и диффузорами 14 с углом сужения 15-20 градусов, а в верхнем торцевом сечении диффузорами 15 с углом расширения 15 градусов. Внутренний объем контактных камер 13 до 80% заполнен насыпными насадками 16 (например, седлами Берля или кольцами Рашига).
Входной патрубок 4 загрязненного воздуха выполнен в форме параллелепипеда, смонтирован на технологическом блоке 1 перпендикулярно его вертикальной оси и тангенциально его поверхности.
Внутри сепарационного блока 2 размещен пластинчатый сепаратор 17, предназначенный для удаления остаточного конденсата из очищенного газовоздушного потока.
Устройство работает следующим образом.
Подлежащий очистке газовоздушный поток, содержащий органические углеводородосодержащие примеси, через тангенциальный патрубок 4 поступает в технологический блок 1 устройства в закрученном режиме, равномерно распределяется в межкамерном пространстве, и через щелевые прорези 11 в горизонтальной перегородке 9 опускается к поверхности жидкого абсорбента в блок-поддоне 3. В качестве жидкого абсорбента используется керосин, обладающий способностью поглощать (растворять) органические углеводородосодержащие примеси. Очищаемый газовоздушный поток, проходя между направляющими лопатками 11, получает дополнительное ускорение, увеличивая интенсивность перемешивания очищаемого газа с жидким абсорбентом, и формируя при этом пенный слой из смеси поступающего газа и жидкого абсорбента, с частичным поглощением пенным слоем вредных примесей. Полученная газожидкостная смесь через сужающиеся диффузоры 14 поступает в рабочие контактные камеры 13, заполненные насадками Берля на 80% по высоте, которые повышают площадь контакта очищаемого газа с сорбентом, где и происходит окончательный процесс очистки газовоздушного потока от углеводородосодержащих примесей в закрученном пенном слое.
Очищенный от примесей газовоздушный поток, проходя через расширяющиеся диффузоры 15, в которых происходит основная сепарация капельного сорбента, оседающего на стенки диффузора 15, поступает в сепарационный блок 2, где окончательно происходит отделение капельного сорбента в пластинчатом сепараторе 17. При этом горизонтальная перегородка 8, отделяющая технологический блок 1 от сепарационного 2 ограничивает доступ загрязненного газовоздушного потока в сепарационный блок с поступающим в него очищенным газом, не допуская смешивания двух потоков. Очищенный газ отводится через выходной патрубок 5, а через патрубок слива 6, из блока-поддона 3 удаляется отработанный сорбент в виде жидкого шлама, содержащий углеводородосодержащие примеси.
Предлагаемое устройство обеспечивает повышение массообменных процессов, тем самым повышая эффективность по выходу очищаемого газа, в сравнении с устройством по прототипу. Помимо этого, использование в качестве абсорбента керосина, позволяет использовать устройство для улавливания углеводородосодержащих примесей из газовоздушного потока вытяжных вентиляционных систем, например, на автозаправочных станциях, что способствует снижению вредного воздействия на окружающую среду.