АППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА

Полезная модель относится к газоперерабатывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической отраслям промышленности, в частности, к технике абсорбционной очистки газа от примесей.
Известен аппарат для очистки газа с псевдоожиженной насадкой (патент РФ №2178333, 2002), содержащий корпус с патрубками для ввода и вывода газа и жидкости, опорно-распределительные и ограничительные решетки, между которыми помещены 2 слоя подвижной насадки. Элементы подвижной насадки выполняют отличающимися по массе и размеру, причем плотность материала выбирают из условия гидродинамического равновесия в потоке элементов различного размера.
Недостатком этого устройства является то, что внутренняя рабочая поверхность аппарата подвергается значительному коррозионному износу, особенно при очистке газов, богатых серосодержащими соединениями.
Известен также аппарат для пылеулавливания и очистки газа (патент РФ №1834693, 1993). Аппарат содержит корпус с патрубками для ввода и вывода газа и жидкости, бункер для жидкости, а также опорные тарелки в виде обратного конуса с распределительным элементом. Ниже опорной тарелки расположена дополнительная тарелка. Элемент для циркуляции насадки выполнен в виде пружины. Витки пружины тарелок жестко привязаны между собой устройством регулирования растяжения. Ограничительная тарелка предотвращает вынос насадки из аппарата.
Недостатком известного аппарата является неравномерность распределения потоков и неустойчивость внутренней поверхности аппарата к эрозионному воздействию газовых потоков, содержащих механические примеси в виде пылевидных частицы и различные химически агрессивные компоненты.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является аппарат для очистки газа (патент РФ №2240173, 20.11.2004), содержащий колонну с патрубками для ввода и вывода газа и жидкости, рабочую зону с поэтажно расположенными тарелками и бункер для сбора жидкости, распределительное устройство, представляющее собой патрубок изменяющегося диаметра с тремя парами симметричных продольных прорезей (пазов), направленных вверх под углом 45° и расположенных на вертикальных поверхностях патрубка, через которые газ входит в абсорбер, имеется также три опорных пояса, закрепленных на внутренней поверхности аппарата в параллельных плоскостях между нижней тарелкой и уровнем жидкости в бункере, а на поясах установлен защитный экран из вертикальных П-образных пластин, загнутые края которых параллельны центральной осевой линии колонны и контактируют между собой внутренней стороной, причем контактирующие П-образные пластины повернуты относительно друг друга на 180°.
Недостатком известного аппарата является неравномерное распределение газа на уровне первой тарелки, многократное превышение рекомендуемых скоростей газа для питательной секции абсорбера, возможность прорыва высокоскоростных потоков газа через гидрозатвор, образующийся между переливной планкой и поддоном, сложность монтажа и обслуживания секции защитного экрана, расположенной от поддона до провальных устройств первой тарелки.
Техническая задача - создание устройства, позволяющего повысить эксплуатационную надежность аппарата, уменьшить коррозионно-эрозионный износ внутренних поверхностей, обеспечить защиту от образования кавита-ционных разрушений обечайки аппарата, увеличить срок его службы.
Технический результат - улучшение абсорбционной очистки газа от примесей, оптимизация гидродинамического режима работы (снижение скорости и более равномерного распределения потока газа при вводе в аппарат).
Он достигается тем, пазы распределительного устройства подачи газа направлены вниз и повернуты на 15 градусов относительно вертикали аппарата к его середине, внутри распределительного устройства установлены три перегородки, занимающие 20% площади его сечения, установленные перед пазами и расположенные перпендикулярно направлению движения потока газа.
Предлагаемое устройство изображено на чертежах (фиг.1-2, общий вид). Устройство содержит корпус (на чертеже не показан) к которому по окружности крепятся опорные пояса 1, служащие опорой для защитного экрана 2, имеющего ряд П-образных пластин, установленных по высоте корпуса от минимального уровня абсорбента в бункере до поддона и соединенных между собой, переливные планки 3, расположенные на поддоне 4, штуцер ввода газа в аппарат 5, закрепленный на корпусе аппарата горизонтально, распределительное устройство 6, представляющее собой патрубок изменяющегося диаметра 7, пазы 8 которого направлены вниз и повернуты на 15 градусов относительно вертикали аппарата к его середине, а внутри перед каждым из трех пазов газа установлена перегородка 9, расположенная в нижней части патрубка перпендикулярно газовому потоку, первую тарелку 10 горизонтальную поверхность которой образуют контактные устройства провального типа, а ее боковая поверхность 11 служит для перетока жидкости, над первой тарелкой 10 расположена вторая тарелка 12.
Предлагаемый аппарат работает следующим образом: поток кислого газа, содержащий химически агрессивные и механические примеси, поступает в питательную секцию аппарата через входные штуцеры 5 в распределительные устройства 6, где преодолевая сопротивление, создаваемое перегородкой, приобретает оптимальную скорость и выходит через пазы вниз, поворачиваясь на 15 градусов относительно вертикали аппарата к его середине. Далее высокоскоростные струи газа направляются в бункер (на чертеже не показан), где газовые потоки сталкиваются и контактируют с абсорбентом, при этом защитный экран 2 от уровня опорных поясов 1, полностью защищает корпус абсорбера от контакта с кислым газом. Кислый газ, поднимаясь, проходит через провальные контактные устройства тарелки 10, на которых в результате массообмена с жидким абсорбентом газ теряет кислые химически агрессивные компоненты, увлекаемые жидкостью, которая стекает через переливные планки 3 и попадает в бункер. Далее газовый поток, пройдя вторую тарелку 12 и все последующие вышележащие тарелки очищается и покидает аппарат.
Оптимизация гидродинамического режима работы аппарата достигается изменением угла наклона пазов и установкой трех перегородок в распределительном устройстве. Пазы распределительного устройства подачи газа направлены вниз и повернуты на 15 градусов относительно вертикали аппарата к его середине, благодаря чему высокоскоростные струи кислого газа направляются в бункер, где в результате столкновения газовых потоков, их контакта с абсорбентом и пеной струи газа разбиваются, распределяясь по объему бункера абсорбера, теряют скорость, что приводит к снижению скорости коррозионно-эрозионного процесса за счет установления более благоприятного гидродинамического режима работы аппарата (таблица 1).
Таблица 1
Изменение скорости газа (v) над первой тарелкой в зависимости от угла наклона паза по отношению к вертикали к середине аппарата
Наименованиепоказателя
Номер примера, угол наклона
№1
№2
№3
№4
№5
№6
№7
№8
№9
5°
10°
25°
20°
25°
30°
35°
40°
сравнительный * 45°
v, м/с
0,31
0,29
0,27
0,38
0,73
0,72
0,42
0,32
0,88
* вариант прототипа
ру
ср.
Внутри распределительного устройства установлены три перегородки, занимающие 20% площади сечения патрубка, расположенные перпендикулярно направлению движения потоков газа и находящиеся перед пазами, через которые газ выходит и распределяется в питательной секции абсорбера (таблица 2). Сочетание минимального сопротивления распределительного устройства (ΔР) и максимального среднего угла наклона потока газа (α) дает значение оптимального перекрытия поперечного сечения патрубка распределительного устройства предлагаемой перегородкой (20%).
Таблица 2
Зависимость сопротивления, создаваемого распределительным устройством (ΔР<sub>ру</sub>) и угла наклона потока газов (α<sub>ср.</sub>) от степени перекрытия площади поперечного сечения перегородкой
Наименование показателя
Номер примера, % перекрытия площади поперечного сечения перегородкой
10
11
12
14
15
№16
15%
17%
20%
22%
25%
сравнительный *
ΔР<sub>ру.</sub>, кПа
9
10
13
17
33
13
α<sub>ср.</sub>, °
38
41
62
64
59
14
* вариант прототипа
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет обеспечить более равномерное распределение потоков газа в питательной секции аппарата, уменьшить коррозионно-эрозионный износ в зоне ввода газа в абсорбер, тем самым повысить его эксплуатационную надежность, обеспечить защиту от образования кавитационных разрушений обечайки аппарата, и, как следствие, увеличить срок службы абсорбера, а также улучшить абсорбционную очистку кислого газа от примесей.