АППАРАТ ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА ОТ ПРИМЕСЕЙ

Предлагаемый аппарат для очистки газа от примесей предназначен для удаления из газов или воздуха молекул вредных веществ в процессе адсорбции и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, машиностроительной, атомной, фармацевтической, горнодобывающей и других отраслях промышленности, в строительной индустрии, а также в экологических процессах очистки дымовых газов и вентиляционных выбросов.
Известен аппарат для очистки газа от примесей, состоящий из корпуса с патрубками входа и выхода газа. Корпус имеет рабочую камеру, выполненную в виде параллельных перфорированных емкостей из диэлектрического материала с размещенным внутри них диспергированным адсорбентом. Емкости с адсорбентом делят аппарат на секции для локализации газа, в которых расположены коронирующие электроды. Электроды присоединены общей шиной к клемме высоковольтного источника постоянного тока или заземлению, а адсорбент в каждой емкости присоединен шиной к другой клемме высоковольтного источника постоянного тока (Патент №2133139 РФ, В01Д 53/07, 1999).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится неполная степень очистки газа или воздуха от молекул и ионов вредных веществ из-за проскока части очищаемого газа или воздуха от патрубка входа к патрубку выхода без очистки в камерах с диспергированным адсорбентом.
Известна конструкция адсорбера, состоящего из цилиндрического корпуса, верхнего днища с патрубком для подачи свежего адсорбента и нижнего днища с патрубком для отвода отработанного адсорбента и подачи очищаемой жидкости. Внутри корпуса соосно с ним и между собой установлены внешний перфорированный цилиндр, внутренний перфорированный цилиндр и стержень - электрод. Внутри корпуса находятся гранулы адсорбента. Адсорбер установлен на диэлектрических опорах, при этом корпус и внутренний цилиндр подключены к отрицательному источнику постоянного тока, а внешний цилиндр и стержень - к положительному источнику постоянного тока (Патент №101940 РФ, В01Д 53/02, 2011 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного техническою результата, относится малая степень очистки газа или воздуха от вредных веществ, так как адсорбер предназначен для очистки от них жидкостей и при очистке газа или воздуха при малых напряжениях молекулы вредных примесей не ионизируются, скорость их подвода к поверхности гранул за счет молекулярной диффузии незначительна, а часть молекул вредных веществ проходят вместе с потоком газа или воздуха от входного к выходному патрубку не адсорбируясь в гранулах адсорбента.
Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявляемой конструкции и выбранным за прототип является аппарат для разделения газа, содержащий цилиндрический корпус с патрубками входа исходного газа и выхода очищенного газа, отделенных друг от друга перфорированной цилиндрической перегородкой, коронирующий электрод, подключенный к высоковольтному источнику постоянного напряжения и выполненный в виде пористой трубки, расположенной по оси корпуса, нижняя часть которой соединена с патрубком входа исходного газа, а второй вывод источника постоянного напряжения подключен к корпусу или заземлен, при этом аппарат дополнительно снабжен резонатором, включающим лазерный излучатель и зеркальный отражатель, закрепленный на верхней части пористой трубки, причем лазерный излучатель, обеспечивающий подачу монохроматического кольцевого луча вдоль коронирующего электрода, установлен в нижней части корпуса симметрично с коронирующим электродом (Патент №2160625 РФ, В01Д 53/32, В01Д 35/06, В03С 3/38, 2000 г.).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная степень очистки газа или воздуха от молекул и ионов вредных веществ из-за проскока части очищаемого газа в патрубок выхода без очистки.
Техническим результатом предлагаемой конструкции аппарата для очистки газа или воздуха от примесей является увеличение степени очистки за счет адсорбции вредных веществ гранулами адсорбента из всего объема очищаемого газа.
Технический результат достигается тем, что в аппарате для очистки газа от примесей, содержащем цилиндрический корпус с патрубками входа исходного газа и выхода очищенного газа, отделенных друг от друга перфорированной цилиндрической перегородкой, коронирующий электрод, подключенный к высоковольтному источнику постоянного напряжения и выполненный в виде пористой трубки, расположенной по оси корпуса, нижняя часть которой соединена с патрубком входа исходного газа, а корпус заземлен, при этом корпус снабжен съемной крышкой, а между коронирующим электродом и перфорированной цилиндрической перегородкой дополнительно установлена цилиндрическая кольцевая камера с днищем и боковыми перфорированными стенками, внутри которой засыпаны гранулы адсорбента.
Снабжение корпуса съемной крышкой и дополнительная установка цилиндрической кольцевой камеры с днищем и боковыми перфорированными стенками между коронирующим электродом и перфорированной цилиндрической перегородкой позволяет направлять весь поток очищаемого газа, выходящего из отверстий пористой трубки коронирующего электрода, к патрубку выхода очищенного газа, что предотвращает проскок части исходного газа в патрубок выхода очищенного газа без очистки, а значит повышает общую степень очистки.
Заполнение гранулами адсорбента цилиндрической кольцевой камеры позволяет молекулы или ионы вредных веществ при радиальном движении очищаемого газа между гранулами адсорбента улавливать их в микронорах адсорбента, что способствует увеличению степени очистки газа равномерно по всей высоте кольцевой камеры, в которой находятся гранулы адсорбента и использовать в полной мере адсорбционную емкость адсорбента, что повышает степень очистки газа.
Таким образом, снабжение корпуса съемной крышкой и дополнительная установка в корпусе цилиндрической кольцевой камеры с днищем и боковыми перфорированными стенками, заполненной гранулами адсорбента, позволяет пропускать весь поток очищаемого газа через эту камеру в радиальном направлении и адсорбировать молекулы или ионы вредных веществ равномерно по всей высоте этой камеры в микронорах гранул адсорбента, что в целом приводит к высокой степени очистки газа от вредных веществ.
На фигуре изображен аппарат для очистки газа от примесей.
Он содержит цилиндрический корпус 1 с патрубками входа исходного газа 2 и выхода 3 для очищенного газа, съемную крышку 4, цилиндрическую перфорированную перегородку 5, коронирующий электрод 6, выполненный в виде пористой трубки, которая в нижней части соединена с патрубком входа исходного газа 2, а на верхней ее части закреплен провод 7 высоковольтного источника постоянного напряжения. Для предупреждения короткого замыкания коронирующего электрода 6 на крышку 4 и корпус 1 в крышке 4 установлен диск 8 из диэлектрического материала, а коронирующий электрод 6 в нижней части закреплен на кольцевой пробке 9, выполненной как и диск 8 из диэлектрического материала. Корпус 2 соединен с заземлением 10. Между коронирующим электродом 6 и перфорированной цилиндрической перегородкой 5 дополнительно установлена цилиндрическая кольцевая камера 11 с днищем и боковыми перфорированными стенками, внутри которой засыпаны гранулы адсорбента 12.
Аппарат работает следующим образом. Снимают крышку 4 и засыпают в камеру 11 гранулы адсорбента 12. Закрывают крышку 4 и подают на коронирующий электрод 6 через провод 7 постоянное напряжение от высоковольтного источника. По патрубку 2 внутрь пористой трубки коронирующего электрода 6 подают исходный газ, который проходя через отверстия пористой трубки попадает в кольцевой зазор между стенкой коронирующего электрода 6 и внутренней перфорированной стенкой кольцевой камеры 11. Под действием высокого напряжения в очищаемом газе идет коронный разряд по всей высоте коронирующего электрода с образованием заряженных молекул и ионов этого газа.
Подвижность ионов и заряженных молекул резко увеличивается и они с большой скоростью двигаются в радиальном направлении, попадают через отверстия во внутренней боковой перфорированной стенке цилиндрической кольцевой камеры 11 внутрь нее, где молекулы или ионы вредных веществ адсорбируются в микропорах гранул адсорбента 12. Очищенный газ выходит через отверстия в наружной боковой перфорированной стенке камеры 11 и в цилиндрической перфорированной перегородки 5 и по патрубку выхода 3 очищенный газ удаляется из аппарата.
После завершения срока работы гранул адсорбента 12 и насыщения их молекулами и ионами вредных веществ подачу исходного газа в патрубок 2 прекращают, выключают высоковольтный источник постоянного напряжения, снимают крышку 4, вынимают из корпуса 1 цилиндрическую кольцевую камеру 11, высыпают из нее отработанные гранулы адсорбента 12 и засыпают свежие.
Регенерацию гранул или зерен адсорбента 12 можно проводить непосредственно внутри аппарата. Для этого подачу исходного газа в патрубок 2 прекращают, выключают высоковольтный источник постоянного напряжения и, не снимая крышки 4, подают по патрубку 2 пар или раствор для десорбции адсорбента 12, затем подают горячий воздух по патрубку 2 для последующей осушки адсорбента 12.
Так как очищаемый поток исходного газа весь проходит через гранулы адсорбента, то это увеличивает степень очистки газа от вредных веществ. Кроме того, ионизация молекул очищаемого газа с образованием ионов и заряженных молекул вредных веществ увеличивает радиальную скорость газа внутри слоя адсорбента по всей высоте аппарата, что приводит к резкому возрастанию массопереноса этих ионов и молекул к поверхности гранул или зерен адсорбента, а значит способствует увеличению степени очистки газа.
Таким образом, предлагаемая конструкция аппарата для очистки газа от примесей позволяет, прежде всего, увеличить степень очистки газа от молекул и ионов вредных веществ за счет их ионизации в коронном разряде.
Кроме того, в отличии от прототипа очищается весь поток исходного газа, так как нет проскока части неочищенного газа в патрубок выхода очищенного газа, что также способствует увеличению степени очистки газа от вредных веществ.