Пристрій для очищення коксового газу

Пристрій для очищення коксового газу, що включає штуцери для підведення і відведення зрошувальної рідини і газу, каплевловлювач, два шари масообміну, над кожним з яких розташовані розподільчі трубопроводи системи зрошення, який відрізняє ться тим, що кожний з двох шарів масообмінної насадки виконаний у вигляді блока із герметично закріплених вихрових труб, а між згаданими шарами встановлено пристрої для перепуску газу і збору зрошувальної рідини. (19) (21) u200608005 (22) 17.07.2006 (24) 15.02.2007 (46) 15.02.2007, Бюл. № 2, 2007 р. (72) Березницький Віктор Семенович, Жигайло Борис Данилович, Сердюк Анатолій Іванович, Пілюгін Віктор Вікторович, Бурдастих Олександр Іванович, Трибушной Леонід Іванович (73) ФІЛІЯ ЦЕНТРУ ХІМІЧНИХ ТЕХНОЛОГІЙ АКАДЕМІЇ ІНЖЕНЕРНИХ НАУК УКРАЇНИ 3 20738 Згаданий апарат за рахунок контактування рідини з газом в шарі піни дозволяє покращити показник контактування, але цей показник залишається на низькому рівні, що відповідно обмежує подальше збільшення показника очистки. Суттєвим його недоліком є також великі експлуатаційні витрати енергії, пов'язані з великим гідравлічним опором, що досягає 300-350кгс/м 2. Недоліком цього апарату також є складність конструкції завихрювача, що ускладнює процес надходження газу в рідину і в визначених умовах може призвести до заростання завихрювача твердими смолоподібними відкладеннями. Відомий також пристрій для очистки коксового газу [А.С. СРСР №1095917, 1984р. - прототип], складовими частинами якого є штуцери для підведення і відведення зрошувальної рідини і газу, каплевловлювач, а також два шари масообмінної насадки і два обвідних трубопроводи, що з'єднують міжшарове середовище з об'ємом апарату, в якому знаходиться газова суміш перед її надходженням в перший по ходу газу шар масообмінної насадки. Газ поступає в колону знизу, а рідина зверху в кількостях, які забезпечують максимально можливий показник роздрібнення рідини з утворенням емульсії. Основна частина газу, що проконтактувала з рідиною в емульсійному режимі на нижньому шарі насадки, надходить в міжшаровий простір, де змішується з тією частиною газу, яка надійшла по обвідних трубопроводах, і далі вся газова суміш надходить до другого по ходу газу шару насадки. Достойністю цієї конструкції є можливість з допомогою обвідних трубопроводів і встановлених на них регулюючих пристроїв регулюва ти емульсійний режим на шарі насадки в широкому діапазоні. Рівномірний розподіл зрошувальної рідини забезпечується з допомогою підводового колектору, що приєднаний до перфорованих труб з отворами діаметром 6мм. Істотними недоліками згаданої масообмінної колони є конструктивна складність, а також недостатня ефективність процесу утворення емульсійного режиму на шарах насадки і, як наслідок, недостатня ефективність поглинання компонентів газової суміші зрошувальним розчином. Метою запропонованої корисної моделі є вдосконалення конструкції пристрою для контактування рідини з газом в такому напрямі, щоб при відносному спрощенні його конструкції вдалося досягти максимального роздрібнення капель рідини в процесі її контактування з газом, забезпечивши при цьому максимальну поверхню контактування рідини з газом і, як наслідок, високий показник очищення газу від домішок. Поставлена мета досягається тим, що в відомому пристрої для очищення коксового газу, що включає штуцери для підведення і відведення зрошувальної рідини і газу, каплевловлювач, два шари масообміну, над кожним з яких розташовані 4 розподільчі трубопроводи системи зрошення, кожний з двох шарів масообмінної насадки виконаний у вигляді блоку із герметично закріплених вихрових тр уб, а між згаданими шарами встановлено пристрої для перепуску газу і збору спрацьованої зрошувальної рідини. Ефективність роботи апарату по прототипу і апарату запропонованої конструкції була визначена шляхом порівняльних випробувань їх моделей. Двохступенева модель по прототипу була виготовлена згідно з конструкцією, що наведена в описі А.С. СРСР №1095917, 1984р. Двохступенева модель запропонованої конструкції зображена на Фіг.1. Конструктивно згадана модель складається з корпусу 6, в який вмонтовано перший 3 і другий 5 шари масообміну, тр убопроводи систем зрошення 2, пристрій для перепуску газ у 4, каплевловлювач 1. Кожний з шарів масообміну являє собою пакет вихрови х тр уб 7. В кожну вихрову тр убу вмонтовано статичний завихрювач і турбулізатор. Витрата коксового газу через модельний аппарат коливалась в межах 250-300м 3/год, забезпечуючи при цьому лінійну швидкість газу вкожній вихровий тр убі відповідно в межах 13-16м 3/сек. Зрошувальний розчин дозували з таким розрахунком, щоб його витрата складала біля 0,3л/м 3, тобто відповідно в межах 75-90л/год. Зрошення виконано таким чином, щоб розчин поступав в вихрову тр убу шля хом стікання по стінці трубки в вигляді плівки. Завихрений газовий потік, взаємодіючи з плівкою стікаючого розчину, утворює дрібнодисперсну туманоподібну суміш, що складається з роздрібнених капель розміром в межах одного мікрону і менше. Таке роздрібнення змішуючого розчину забезпечує дуже розвинену поверхню контактування, що в свою чергу забезпечує високий показник вловлювання сірководню із коксового газу (дивись таблицю 1). Обидві моделі були встановлені на паралельних потоках коксового газу однакового складу, при цьому випробування проводили при таких гідродинамічних режимах, які забезпечують максимально можливий показник роздрібнення зрошувальної рідини з утворенням емульсії. Основним гідродінамічним параметром, що забезпечував згадане роздрібнення, була швидкість газового потоку. Шляхом експериментального підбору було встановлено, що для модельного апарату конструкції по прототипу ця швидкість знаходиться в діапазоні 3-4м/сек, а для модельного апарату запропонованої конструкції - в діапазоні 13-16м/сек. Випробування проводили в процесі очистки коксового газу від сірководню розчином моноетаноламіну. Результати модельних випробувань приведені в таблиці 1. 5 20738 6 Таблиця 1 Результати порівняльних випробувань модельних апаратів конструкції по прототипу і запропонованої конструкції в процесі очистки коксового газу від сірководню розчином моноетаноламіну № п/п 1. 2. Швидкість газової суміші в зоні контактування рідини з газом, м/сек. 3 Двохступеневий по 3,5 прототипу 4,0 5,0 13 Двохступеневий за14 пропонованої конс15 трукції 16 Тип апарату Із наведених даних можна зробити висновок, що для обох випробуваних моделей апаратів існує оптимальна величина швидкості газової суміші в зоні контактування рідини з газом. Для прототипу ця величина дорівнює 4,0м/сек, для моделі запропонованої конструкції - 15,0м/сек. При цьому порівняння результатів роботи обох апаратів на оптимальних режимах показує, Вміст сірководню (H2S) в газовій суміші, г/м 3 До очистки Після очистки 10 1,5 10 1,4 10 1,2 10 1,2 10 0,7 10 0,5 10 0,1 10 0,1 Показник вловлювання сірководню, % 85 86 88 88 93 95 99 99 що апарат запропонованої конструкції забезпечує показник вловлювання сірководню 99,5%, а апарат по прототипу лише 88%. Модельні випробування обох конструкцій були проведені також в процесі вловлювання бензолу із коксового газу. Результати цих випробувань приведені в таблиці 2. Таблиця 2 Результати порівняльних випробувань модельних апаратів конструкції по прототипу і запропонованої конструкції в процесі вловлювання бензолу із коксового газу № п/п 1. 2. Швидкість газової суміші Вміст бензолу в газовій суміші, г/м Показник . вловв зоні контактування рілювання бензоДо очистки Після очистки дини з газом, м/сек. лу, % 3 20 3,6 82 Двохступеневий по 3,5 20 3,4 83 прототипу 4,0 20 3,0 85 5,0 20 3,0 85 13 20 1,2 94 Двохступеневий за14 20 0,8 96 пропонованої конс15 20 0,1 99,5 трукції 16 20 0,1 99,5 Тип апарату Оптимальна лінійна швидкість газового потоку в зоні контактування рідини з газом була визначена при проведенні попереднього експерименту. В зв'язку з цим випробування проводили при таких же лінійних швидкостях, як і в згаданому експерименті. Із наведених в таблиці 2 результатів видно, що при оптимальній швидкості газового потоку (для прототипу 4-5м/сек, для запропонованої конструкції - 15÷16м/сек) показник вловлювання бензолу на модельному апараті конструкції по прототипу не перевищує величину 85%. Показник вловлювання на модельному апараті запропонованої конструкції значно вищий - його величина наближається до 99,5%. В розрахунку на установку очистки коксового газу від сірководню потужністю 120000м 3/год впровадження апарату запропонованої конструкції забезпечить зменшення викидів в атмосферу токсичного сірководню на 450т/рік. Крім того, при переробці вловленого із коксового газу сірководню в елементарну сірку буде отримано додатково біля 300 т/рік лускоподібної сірки, що в грошовому еквіваленті при ціні сірки орієнтовано 72дол США/т складає біля 107000грн/рік. Перевагами запропонованої конструкції в порівнянні з прототипом являються її простота, низька металоємкість та малий гідравлічний опір (на рівні 80-100мм.вод.ст). 7 Комп’ютерна в ерстка А. Рябко 20738 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601