Абсорбер

Изобретение относится к аппаратам химической промышленности и может быть использовано при очистке технологических газов методом физической абсорбции. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является абсорбер, используемый в производстве аммиака [1] (прототип), содержащий вертикальный корпус с верхним и нижним днищами, ситчатые тарелки с переливными устройствами, содержащими сливные патрубки в виде усеченных конусов с большими основаниями, направленными в сторону верхнего днища, и распределители жидкости, установленные со стороны меньших оснований сливных патрубков, узел сепарации капель жидкости в виде отбойного устройства, размещенный между верхним днищем и верхней ситчатой тарелкой. Известный абсорбер предназначен для очистки синтез-газа моноэтаноламином методом химической абсорбции, где он обеспечивает необходимую пропускную способность по жидкости и газу. Однако, в случае применения его для очистки технологических газов методов физической абсорбции, он имеет недостаточную пропускную способность по жидкости и газу, обусловленную нерациональной конструкцией переливных устройств и узла сепарации капель жидкости. При работе переливных устройств в абсорбере известной конструкции в сливные патрубки переливается газожидкостная смесь и отделение газа от жидкости происходит в сливных патрубках. При этом отделяющийся от жидкости газ поднимается вверх по сливным патрубкам и препятствует переливу газожидкостной смеси с ситчатой тарелки в эти сливные патрубки, вследствие чего уменьшается пропускная способность переливных устройств и абсорбера в целом по жидкости. Кроме того, распределители жидкости, выполненные в форме круглых пластин, также уменьшают пропускную способность по жидкости переливных устройств из-за увеличения гидравлического сопротивления, В таких условия х увеличение пропускной способности по жидкости в абсорбере известной конструкции достигается путем увеличения диаметральных размеров сливных патрубков, А это приводит к снижению рабочей площади тарелки и вызывает необходимость увеличения диаметра тарелок и габаритных размеров абсорбера. Следует также отметить, что использование в известном абсорбере в качестве узла сепарации капель жидкости обычного отбойного устройства ограничивает пропускную способность абсорбера по газу из-за неэффективной работы узла сепарации. Это объясняется тем, что узел сепарации капель жидкости, выполненный в виде отбойного устройства, работает на принципе использования сил инерции и при сепарации мелких капель жидкости в форме тумана, образующихся при повышенных нагрузках по газу, и обладающих ничтожно малой массой и одноименным электрическим зарядом, становится неэффективным. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования конструкции абсорбера для очистки технологических газов методом физической абсорбции путем увеличения пропускной способности абсорбера по жидкости и газу. Поставленная техническая задача решается тем, что, в конструкции абсорбера, включающем корпус с верхним и нижним днищами, ситчатые тарелки с переливными устройствами, содержащими сливные патрубки в виде усеченных конусов с большими основаниями, направленными в сторону верхнего днища, и распределители жидкости, установленные соосно со сливными патрубками со стороны их меньших оснований, узел сепарации капель жидкости, размещенный между верхним днищем и верхней ситчатой тарелкой, согласно изобретению, переливные устройства снабжены перфорированными цилиндрическими переливными порожками, соосно расположенными со сливными патрубками со стороны их больших оснований, расположенных на уровне ситчатой тарелки, а распределители жидкости выполнены в виде конусов с вершинами, направленными в сторону меньших оснований сливных патрубков. При этом перфорированные цилиндрические переливные порожки выполнены с диаметром отверстий перфорации 0,23,0 мм при свободном сечении 25-65%, а размещенный над верхней ситчатой тарелкой узел сепарации капель жидкости выполнен в виде верхней решетки с расположенным в ее центре переточным стаканом, причем веерная решетка выполнена из просечных пластин с просечками, расположенными со стороны верхней поверхности веерной решетки с образованием радиально расположенных щелей для прохода газа в кольцевом направлении. Доля свободного сечения веерной решетки 7-10%. На периферии веерной решетки соосно установлено переточное кольцо, образующее с корпусом кольцевой карман, соединенный посредством переточных труб с кольцевым карманом, образованным переливным кольцом, соосно расположенным на периферии верхней ситчатой тарелки, и цилиндрическим корпусом. Просечные пластины установлены с перекрытием одна другую на 30-50 мм с углом наклона к горизонтальной плоскости 5-7° и расстоянием между ними 8-10 мм. Имеющиеся отличия от прототипа подтверждают новизну предлагаемого технического решения. Сущность этих отличий подтверждается следующим. В отличие от прототипа, заявляемая конструкция абсорбера в совокупности с признаками, изложенными в формуле изобретения, увеличивает пропускную способность сливных патрубков переливных устройств, а значит, и абсорбера по жидкости за счет отделения газа от жидкости на поверхности перфорированных цилиндрических порожков. Именно при выполнении перфорированных цилиндрических переливных порожков с диаметром отверстий перфорации 0,2-3,0 мм при свободном сечении перфорации 25-65% обеспечивается эффективное отделение газа от жидкости на поверхности цилиндрических переливных порожков. При выполнении перфорированных цилиндрических переливных порожков с диаметром отверстий перфорации выше 3,0 мм и свободном сечении перфорации выше 65% заметно ухудшается отделение газа от жидкости, а при диаметре отверстий перфорации меньше 0,2 мм и свободном сечении перфорации меньше 25% значительно возрастает гидравлическое сопротивление перфорированных переливов. То и др угое приводит к снижению пропускной способности по жидкости переливных устройств, а значит, и абсорбера в целом. Кроме того, использование конусных распределителей жидкости не создает заметного гидравлического сопротивления истечению жидкости из сливных конусных патрубков, что также способствует увеличению пропускной способности по жидкости. Необходимо отметить также, что выполнение узла сепарации в заявляемом абсорбере в виде веерной решетки с размещенным в ее центре переточным стаканом и выполнение веерной решетки из просечных пластин с просечками со стороны верхней ее поверхности с образованием радиально расположенных щелей создает условие для прохода газа в кольцевом направлении. При этом находящиеся в газе мелкие капли жидкости в форме тумана, соприкасаясь с металлом просечных пластин, теряют свой статический электрический заряд, осаждаются на поверхности просечных пластин и сдуваются в виде пленки потоком газа в основной поток жидкости на тарелке, где происходит отмывка газа от укрупненных капель жидкости, чему способствует тесный контакт газа и жидкости, движущи хся в одном направлении, усиленный просечками просечных пластин. В результате обеспечивается эффективная сепарация капель жидкости от очищаемого газа при высокой пропускной способности по газу. Именно при выполнении веерной решетки с долей свободного сечения 7-10% и установлении просечных пластин с перекрытием одна другую на 30-50 мм с углом наклона 5-7° к горизонтальной плоскости и расстоянии между ними 8-10 мм обеспечивается высокая пропускная способность по газу с обеспечением высокой эффективности сепарации капель жидкости от газа. Таким образом, предложенный абсорбер позволяет решить новую те хническую задачу. Предложенный абсорбер схематически показан на чертежах, где на фиг,1 - общий вид: на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1; на фи г.3 - сечение В-В на фиг. 1. Абсорбер выполнен в виде вертикального цилиндрического корпуса 1 с верхним 2 и нижним 3 днищами, содержащий ситчатые тарелки 4 с переливными устройствами, включающими соосно расположенные сливные патрубки 5, выполненные в форме усеченных конусов с большими основаниями, размещенными на уровне ситчаты х тарелок 4, распределители жидкости 6, установленные со стороны меньших оснований конических сливных патрубков 5, перфорированные цилиндрические переливные порожки 7 с диаметром отверстий перфорации 0,2-3,0 мм и свободным сечением перфорации 25-65%. Абсорбер включает также узел сепарации капель жидкости, размещенный между верхним днищем 2 и верхней ситчатой тарелкой 8, выполненный в виде веерной решетки с размещенным в ее центре переточным стаканом 9. Веерная решетка выполнена из просечных пластин 10 с просечками, расположенными со стороны верхней поверхности веерной решетки с образованием радиально расположенных щелей для прохода газа в кольцевом направлении. Доля свободного сечения веерной решетки 7-10% при установлении просечных пластин с возможностью перекрытия одна другую на 30-50 мм и направлении под углом 5-7° к горизонтальной плоскости с расстоянием между пластинами 8-Ю мм. На периферийной части веерной решетки установлено переливное кольцо 11, образующее с корпусом 1 кольцевой карман. Кольцевой карман соединен посредством переточных труб 12 с кольцевым карманом, образованным между корпусом 1 и переливным кольцом 13, расположенным на верхней ситчатой тарелке 8. Абсорбер также снабжен распределителем газа 14, выполненным в виде перфорированной трубы, трубопроводом для подачи жидкости 15, штуцером 16 для ввода газа, штуцером 17 для ввода жидкости, штуцером 18 для вывода очищенного газа и штуцером 19 для опорожнения абсорбера. Абсорбер работает следующим образом. Очищаемый газ непрерывно подается через штуцер 16 и распределитель газа 14 в нижнюю часть абсорбера под нижнюю ситчатую тарелку 4, откуда поднимается вверх и поочередно проходит все ситчатые тарелки 4 снизу наверх, где под каждой тарелкой газ вначале контактирует с жидкостью в виде пленки, стекающей с конусных распределителей 6, затем проходит через ситчатую тарелку 4 и контактирует с жидкостью, находящейся на этой тарелке. После выхода из верхней тарелки 8 газ вместе с унесенными каплями жидкости поступает в узел сепарации жидкой фазы, выполненный в виде веерной решетки, проходит в кольцевом направлении через радиально расположенные щели, образованные просечными пластинами 10 в результате их взаимного частичного перекрытия. При этом из газа осаждаются мелкие капли жидкости на поверхности просечных пластин 10, образуя жидкостную пленку, которая газовым потоком сдувается в поток жидкости на веерной решетке в виде укрупненных капель. После выхода из щелей веерной решетки газ контактирует с потоком жидкости на верхней стороне веерной решетки. При этом происходит окончательная отмывка газа от капель жидкости, после чего очищенный газ удаляется из абсорбера через штуцер 18. При работе абсорбера жидкость непрерывно подается в верхнюю часть абсорбера через штуцер 17 и трубопровод 15 в переливной стакан 9, откуда перетекает на верхнюю решетку, образованную просечными пластинами 10, где контактирует с очищаемым газом и сбрасывается потоком газа в кольцевой карман, образованный переливным кольцом 11 и корпусом 1, откуда стекает по переточным трубам 2 в кольцевой карман верхней ситчатой тарелки 8, образованный кольцом 13 м корпусом 1, откуда, переливаясь через кольцо 13, поступает на верхнюю ситчатую тарелку 8. На тарелке 8 жидкость контактирует с восходящим потоком газа, после чего подходит к передивным устройствам и после отделения от нее газовой фазы у поверхности перфорированных переливных порожков 7 перетекает через перфорацию в сливные патрубки 5. Затем со сливных патрубков 5 жидкость сливается на конусные распределители б, откуда в виде пленки стекает вниз на ниже лежащую тарелку, контактируя с восходящим потоком газа. Пройдя таким образом все тарелки, жидкость стекает в нижнюю часть абсорбера, откуда через штуцер 19 выводится на десорбцию. Таким образом, все вышесказанное обеспечивает увеличение пропускной способности по жидкости и газу абсорбера при уменьшении его габаритных размеров. Украинским государственным химико-технологическим университетом разработаны чертежи опытнопромышленного абсорбера, в котором использовано предлагаемое изобретение. Изготовление абсорбера и его испытания предполагается выполнить в 1995 году.