КОЛОННЫЙ АДСОРБЕР

Полезная модель относится к аппаратам для процессов адсорбции и может быть использована в различных областях промышленности (химической, нефтехимической и др.), для инженерной защиты окружающей среды, в частности, для очистки сточных вод.
Известны устройства для проведения адсорбции в аппаратах периодического действия с неподвижным или псевдоожиженным слоем поглотителя (Д.А.Баранов, А.М.Кетенов. Процессы и аппараты. Москва, «ACADEMIA», 2004 г., стр.229, рис.13.1) - [1].
- Известны адсорбционные аппараты с несколькими ярусами, в которых перемещение сорбента с верхнего яруса на нижний осуществляется за счет поворота тарелок (А.М.Когановский. Адсорбционная технология очистки сточных вод. Киев: Наук. Думка, 1981 г., стр.144, рис.65) - [2]. Аппарат представляет собой колонну, состоящую из отдельных секций с упорами, снабженную горизонтальными перфорированными тарелками, каждая из которых может поворачиваться вокруг горизонтальных осей, проходящих через середину полки. Повороты осуществляются автоматическим приводом с помощью рычагов с противовесами. Подачу зернистого материала в аппарат сверху и вывод материала из него осуществляют питателями. Очищаемую жидкость вводят снизу через распределительный слой, состоящий из неподвижной инертной насадки. Проходя через слой зернистого материала на полках, жидкость псевдоожижает адсорбент и контактирует с ним. Отвод очищенной жидкости осуществляют через сборный лоток в расширенной части колонны.
К недостаткам таких аппаратов и схем относятся сложность управления, необходимость частых переключении и трудоемкость выгрузки отработанного сорбента.
Известное устройство по авторскому свидетельству №1646571, В 01 D 15/04, B 01 J 47/10, опубл. 17.05.91 г., БИ №17 - [3] принято в качестве прототипа
Колонный противоточный адсорбер включает корпус, выполненный в виде полой колонны, секционированной беспровальными перфорированными тарелками, каждая из которых снабжена механизмом поворота тарелок, установленным на горизонтальных осях с возможностью поворота, каждая из тарелок выполнена составной - из двух подвижных частей, имеющих горизонтальные оси поворота, параллельные линии стыка подвижных частей тарелки. Управление поворотными тарелками осуществляется пневмоцилиндрами, связанными- с тарелками системой рычагов.
Недостатками данного устройства является загромождение рабочего пространства рычагами и пневмоцилиндрами. Кроме того, при повороте тарелок полного высыпания сорбента не происходит за счет существования неподвижных частей тарелок, ограниченных хордами ГЖ и КЕ, что может составлять 10-15% насыпного объема. Поворот составных частей тарелок не обеспечивает равномерного распределения адсорбента на нижнем ярусе при высыпании зернистого материала с верхнего яруса, а также из дозатора на верхний ярус в виде компактной порции.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, заключается в повышении эффективности массообменных процессов за счет равномерного распределения твердого адсорбента, что повышает степень очистки сточных вод.
Технический результат достигается тем, что в колонном адсорбере, включающем корпус, выполненный в виде полой колонны и разделенный на секции беспровальными перфорированными секторами, механизм поворота беспровальных перфорированных секторов, систему подвода загрязненной воды, дозатор адсорбента, систему удаления отработанного адсорбента, систему отвода очищенной воды, новым является то, что беспровальные
перфорированные секторы выполнены поворотными относительно корпуса и центральной трубы адсорбера по радиальным осям вращения, закрепленным одними концами в корпусе, другими - в центральной трубе адсорбера, и связаны кинематически с механизмом поворота, который представляет собой редуктор, у которого оси основных шестерен являются осями поворота беспровальных перфорированные секторов, а шестерни-сателлиты служат для обеспечения поворота основных шестерен в одну сторону, при этом одна из основных шестерен является ведущей и связана с приводом.
В колонном адсорбере поворотные беспровальные перфорированные секторы установлены с зазором между корпусом, центральной трубой адсорбера и между собой на величину, не больше величины беспровальной перфорации, кроме того, под дозатором адсорбента расположен жалюзийный конический распределитель.
Сущность полезной модели поясняется на Фиг.1-Фиг.5, где:
Фиг.1 - Колонный адсорбер (заявляемое изобретение).
Фиг.2 - Поперечное сечение адсорбера с расположением поворотных механизмов.
Фиг.3 - Кинематическая схема систем поворота секторов (развертка).
Фиг.4 - Схема поворота секторов (развертка).
Фиг.5 - Циклограмма работы адсорбера.
Адсорбер представляет собой полую колонну, состоящую из корпуса 1, верхней расширенной части 2, конического жалюзийного распределителя 3, кольцевого желоба 4 для отвода очищенной жидкости, дозатора адсорбента 5, отводного штуцера 6, беспровальных перфорированных поворотных секторов 7, центральной трубы адсорбера 8, газлифта 9, распределительного устройства 10, днища адсорбера 11, штуцера для подачи загрязненной воды 12 и зубчатых колес 13 и 14.
Внутренняя полость корпуса 1 разделена на секции (в нашей схеме 2 секции) перфорированными беспровальными секторами 7, выполненными поворотными в радиальном направлении и закрепленными одним концом в
корпусе 1, а другим - в центральной трубе адсорбера 8, в нижней части адсорбера расположен газлифт 9 для удаления отработанного адсорбента, который собирается в коническом днище 11 адсорбера. В днище 11 находится распределительное устройство 10, обеспечивающее равномерное распределение подаваемой на очистку жидкости, и штуцер 12 для подвода на очистку жидкости.
Поворотные секторы 7 соединены в центральной трубе адсорбера 8 с поворотными коническими шестернями 13, которые соединены друг с другом через промежуточные шестерни-сателлиты 14, что обеспечивает поворот секторов в одном направлении. Одна из основных шестерен 13 связана кинематически с приводом (фиг.3), например, шаговым электродвигателем, который осуществляет поворот секторов 7, при этом каждая секция имеет свой шаговый электродвигатель («Электротехнический справочник» под редакцией Герасимова М.К. 11 том, стр.271, 2003 г.) - [4].
Для гарантированного свободного поворота секторов 7 они устанавливаются с зазором между собой, между корпусом 1 и центральной трубой адсорбера 8, причем зазор не больше величины беспровальной перфорации.
1
2
3
Работа адсорбера складывается из следующих циклов (фиг.5). Первый цикл работы адсорбера (τ) обеспечивается подачей сточной воды через штуцер 12 в полностью подготовленный адсорбер, в котором поворотные секторы 7 находятся в горизонтальном положении и каждая секция покрыта необходимым слоем адсорбента. Жидкость, проходя через слои адсорбента, очищается от загрязняющих веществ, поднимается в верхнюю расширенную часть 2 и из кольцевого желоба 4 отводится через штуцер 6. Через некоторое время, необходимое для массообменных процессов, подача сточных вод прекращается и начинается второй цикл (τ), при котором открываются поворотные секторы 7 нижнего яруса и отработанный адсорбент высыпается на нижнее днище адсорбера 11 и удаляется газлифтом 9 на регенерацию. После этого начинается третий цикл (τ), при котором поворотные секторы 7
4
1
нижнего яруса закрываются, а поворотные секторы 7 верхнего яруса открываются, и адсорбент с верхнего яруса высыпается на нижний ярус. После этого начинается четвертый цикл (τ), при котором верхний ярус закрыт, секторы 7 верхнего яруса находятся в горизонтальном положении, открывается дозатор 5 и свежий адсорбент начинает высыпаться на жалюзийные решетки 3, проходя через которые, он равномерно распределяется на секции верхнего яруса. После этого цикла начинается новый цикл рабочего процесса (τ). При повороте секторов 7 происходит полное и равномерное высыпание адсорбента на нижележащую секцию
Таким образом, разработанный колонный адсорбер позволяет обеспечить равномерное распределение адсорбента на каждой секции, повысить эффективность массообменных процессов, тем самым улучшить степень очистки сточных вод и существенно сократить потери времени на обслуживание адсорбера за счет автоматизации всех процессов.