Спосіб очищення газових сумішей від дисперсних часток

Реферат: UA 112086 U UA 112086 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології очищення газових сумішей за допомогою рідини як відділяючого агента, що промиває газ, наприклад для очищення газових сумішей після сушки дрібнодисперсних матеріалів, і може бути використана в енергетичній, металургійній, хімічній та інших суміжних галузях промисловості. Відомі численні патентні рішення - способи з пристроями для мокрого очищення газів в різних галузях промисловості. Відомий спосіб очищення газів від дрібнодисперсних твердих частинок, що включає зрошення газу рідиною. Подавання зрошувальної рідини здійснюють через форсунки в апараті з тангенціальним введенням газу за температур, що не перевищують температуру конденсації рідини. Але ступінь очищення газу є недостатнім (90…95 %). Крім цього, для досягнення задовільного ступеня очищення необхідна значна витрата рідини через малий час контактування частинок розпиленої рідини з газом. Внаслідок цього концентрація твердих частинок у рідині, що виходить з апарата, є низькою, що ускладнює їх виділення з рідини. Форсунки мають високий гідравлічний опір за рідиною, відповідно потрібні додаткові витрати енергії на його подолання, і ефективно працюють лише в доволі вузькому діапазоні витрат рідини. Високі витрати рідини на зрошення і малий час контактування між рідиною і газом внаслідок разового диспергування призводять до того, що значення ексергій газу і рідини є незначними, тобто отримують газ і рідину з відносно невисокими температурами, що утруднює ефективну рекуперацію теплової енергії (Кузнецов И.Е., Троицкая Т.М. Защита воздушного бассейна от загрязнения вредными веществами химических предприятий. - М.: Химия, 1979. С. 255). Відомий спосіб очистки газів в порожнистому циліндричному скрубері, який включає зрошення потоку газу рідиною, що розпиляється форсунками, встановленими на різних рівнях послідовно та співвідносно. Кожна наступна форсунка розміщується всередині факела розпилу попередньої, а рух по скруберу газу, що очищується, здійснюється за рахунок ежекції, яка утворюється форсунками. Недоліком способу є невисокий ступінь взаємодії абсорбенту з газоподібним середовищем, значні витрати рідини та енергії на очистку газу (патент на корисну модель UA 21319, МПК B01D 47/06, публік. 15.03.2007, бюл. № 3). Відомий спосіб очистки відхідних газів процесів грануляції, охолодження гранул або сушки порошкоподібних речовин контактуванням газів з абсорбентами в двох послідовних зонах очищення. При цьому, в першу зону подають водневий абсорбент у вигляді крапель, 90 % яких мають розміри в межах 50-5000 мкм, в другу зону вводять другий водневий абсорбент у вигляді крапель з середнім розміром 170-330 мкм (патент на винахід UA 26876, МПК В01Р 53/14, публік. 29.12.99, бюл. № 8). Недоліком способу є незначний ступінь очистки відхідних газів: від карбаміду - 93 %, від аміаку - 46 %, витрати енергії 0,84 кВт год./1000 куб.м. Відомий спосіб мокрого очищення газових сумішей, що включає подачу газового потоку в циліндровий корпус апарата в напрямі від низу до верху з виведенням очищеного газу через верх апарата, а емульсивної суміші - через низ апарата в спеціальну ємність для відстоювання і гравітаційного розділення, подачу в протитечію промивної рідини у вигляді водно-сольового розчину шляхом зрошування в напрямі зверху вниз із щільністю, більшою, ніж щільність витягуваної органіки, здійснення контактної взаємодії газовою і рідкою фаз з формуванням емульсії, при цьому в зону контактної взаємодії безперервно вводять рідкі високо киплячі органічні речовини в об'ємі 0,1-2 % від об'єму циркулюючої промивної рідини (патент на корисну модель UA 37342, МПК В01D 47/00, В01D 47/04, B01D 47/06, B01D 53/18, B01D 53/44 публік. 25.11.2008, бюл. № 22). Недоліком відомого способу є обмеження області його застосування очищенням промислових викиднів від таких речовин: оксидів азоту, сульфуру, вуглецю. В основу корисної моделі поставлено задачу створити такий спосіб очищення газів від дрібнодисперсних частинок зрошенням рідиною, в якому зміна складу рідини, способу розпилення рідини та зменшення бризковідносу дали би змогу покращити екологічну обстановку та умови праці за рахунок збільшення ступеня очищення газу від дрібнодисперсних твердих частинок, полегшити відділення твердих частинок, зменшити витрати енергії на розпилення, зменшити витрати рідини на зрошення. Поставлена задача вирішується тим, що у способі очищення газових сумішей від дисперсних часток, який включає зрошення газу рідиною, згідно з корисною моделлю, зрошення здійснюють в камері скрубера з форсунковими розбризкувачами. Подачу газового потоку в циліндровий корпус скрубера здійснюють в напрямі від низу до верху з виведенням очищеного газу через верх апарата, подачу в протитечію промивної рідини здійснюють шляхом 1 UA 112086 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 зрошування в напрямі зверху вниз. Запропонований спосіб відрізняється способом зменшення бризковідносу, який досягається завдяки резервуару, висота якого становить не менше 10 діаметрів резервуара (Н=d10), причому в зоні виходу очищених газів вмонтовано диск, який обертається з високою кутовою швидкістю (1500-3000 об/хв.), дотикаючись до якого, забруднені частинки аерозолю відкидаються до стінки та стікають в зону видалення відпрацьованого аерозолю. Також, новим є те, що форсунки для подачі зрошувальної рідини розташовані з довільним профілем факела і розміщуються в шаховому порядку по всьому діаметру резервуара та направлені проти потоку забрудненої газової суміші. Здійснення контактної взаємодії газової і рідкої фаз з формуванням емульсії характеризується тим, що величина крапель сорбенту має поліфракційний склад із середнім розміром крапель 0,18 мм (180 мкм) і як зрошувальну промивну рідину застосовують водяний аерозоль з додаванням речовин, що мають поверхнево-активні властивості, як речовини можна застосовувати водорозчинні ефіри целюлози, поліакриламід та подібні, кальцієві солі природної та синтетичних жирних кислот С16-18 та вище, триетаноламін, сульфонати, алкіламіни, алкіламідоаміни, алкілімідазоліни та подібні, а також будь-які катіонні та амфотерні водорозчинні поверхнево активні речовини. Аерозоль може містити речовини з поверхневоактивними властивостями у кількостях 0,03-150 г на 1 л рідини для приготування аерозолю. Введення до рідини вказаних реагентів дозволяє знизити крайовий кут з 93,5° до 9-11, що призводить до збільшення ступеня уловлювання дрібнодисперсних часток до 99 %. Розпилення рідини в об'ємі газу здійснюють форсунковими розбризкувачами, що розташовані з довільним профілем факелу, які розміщуються в запропонованому способі в шаховому порядку по всьому діаметру резервуара та направлені проти потоку забрудненої газової суміші. Це забезпечує багаторазове контактування одного й того ж об'єму рідини з газом, внаслідок чого досягається висока концентрація дрібнодисперсних частинок у ній, що полегшує відділення твердих частинок. Додатково, за рахунок цього способу зменшуються витрати рідини, що використовується на зрошення з 3 до 2,67 т/год. Дослідним шляхом встановлено, що витрати енергії на розбризкування рідини в скрубері з форсунковими розбризкувачами такої конструкції складає 0,71-0,76 кВт год./1000 куб.м. в залежності від обсягу речовин з поверхнево-активними властивостями у аерозолі, що на 1015 % менше ніж при застосуванні аналога. Емульсивну суміш або шлам виводять через низ скрубера в спеціальну ємність для відстоювання і гравітаційного розділення, а промивну рідину, що відстоялася в нижній частині вказаної спеціальної ємності знову направляють в круговому режимі на зрошування у верхню частину скрубера. Заявлений спосіб пояснюється кресленням. Камера скрубера та схема взаємодії часток аерозолю з високою питомою поверхнею з частками високодисперсних твердих матеріалів газової суміші. Елементи корисної моделі позначені наступними цифровими позиціями. 1 - газова суміш з високодисперсними частками 2 - камера взаємодії 3 - водяний аерозоль 4 - резервуар відпрацьованого водяного аерозолю 5 - очищена газова суміш 6 - диск з високою кутовою швидкістю. Спосіб здійснюють таким чином. Креслення відображає схему взаємодії часток аерозолю з високою питомою поверхнею з частками високодисперсних твердих матеріалів газової суміші. Газову суміш з високодисперсними частками 1 подають у камеру взаємодії 2 з водяним аерозолем 3, де, зливаючись між собою внаслідок змочування та адгезійних сил, тверді частки і водяний аерозоль утворюють пульпу, частки якої під дією земного тяжіння падають донизу та видаляються із камери взаємодії в резервуар відпрацьованого водяного аерозолю 4, відбувається процес відстоювання. Відділений від тонкодисперсних частинок аерозоль частково застосовують в подальшому технологічному процесі. Забруднені частинки з водяним аерозолем, які виносяться в бік видалення очищеної газової суміші, зустрічаючись з диском 6 з високою кутовою швидкістю, де, вдаряючись в стінку резервуара, стікають до низу. Очищену газову суміш 5 видаляють із камери взаємодії для подальшого використання в технологічному процесі. Приклад здійснення корисної моделі. Спосіб, що заявляється, здійснювали в камері скрубера з форсунковими розбризкувачами, яку зрошували водою з додаванням поверхневоактивних речовин. Дані випробувань зведено до таблиці, яка відображає вплив поверхневоактивних речовин на змочування та зв'язування високодисперсних матеріалів аерозолем. В 2 UA 112086 U 5 10 15 20 таблиці наведено дані щодо впливу поверхнево-активних речовин, таких як поліакриламід, алкілсульфат, триетаноламін (стовпчик 1 таблиці) на крайовий кут змочування, відносний відсоток уловлювання дрібнодисперсних частинок в аерозолі та витрати води на зрошення (стовпці 3-8 таблиці). Очищенню піддавали газову суміш, яка моделює відхідні гази після сушки високодисперсних матеріалів та матеріалів, до яких входять високодисперсні матеріали. Вміст речовин з поверхнево-активними властивостями у аерозолі в дослідженні становив у кількостях 0,03-150 г на 1 л рідини. Введення до рідини вказаних реагентів (див. ст.1) дозволили знизити крайовий кут з 93,5° до 9-11° (див. ст. 3-8), що призвело до збільшення ступеня уловлювання дрібнодисперсних часток до 99 % та зменшення використання рідини на змочування з 3 до 2,672,78 т/год. Таким чином, за рахунок зміни складу рідини та способу розпилення рідини вирішується поставлена задача корисної моделі щодо покращення екологічної обстановки та умов праці за рахунок збільшення ступеня очищення газу від дрібнодисперсних твердих частинок, полегшення відділення твердих частинок, зменшення витрат енергії на розпилення, зменшення витрат рідини на зрошення. Джерела інформації: 1. Кузнецов И.Е., Троицкая Т.М. Защита воздушного бассейна от загрязнения вредными веществами химических предприятий. - М.: Химия, 1979. - С. 255 2. Патент на корисну модель UA 21319, МПК B01D 47/06, публік. 15.03.2007, бюл. № 3 3. Патент на корисну модель UA 37342, МПК В01D 47/00, В01D 47/04, В01D 47/06, B01D 53/18, B01D 53/44 публік. 25.11.2008, бюл. № 22 4. Патент на винахід UA 26876, МПК В01P 53/14, публік. 29.12.99, бюл. № 8 Таблиця Вплив поверхнево-активних речовин на змочування та зв'язування високодисперсних матеріалів аерозолем Речовина поверхневоактивними властивостями 1 Поліакриламін Алкілсульфат Триетаноламін Крайовий кут змочування, Θ Відносний відсоток уловлювання дрібнодисперсних частинок, % Витрати води, т/год. Вміст речовини з поверхнево-активними властивостями, г/л 0 3 93,5 59,3 3,00 93,5 59,3 3,00 93,5 59,3 3,00 2 Θ % т/год. Θ % т/год. Θ % т/год. 0,03 4 82,6 67,2 2,90 81,5 69,5 2,9 85,9 65,3 2,9 0,15 5 29,6 89,5 2,80 27,6 92,6 2,75 30,9 88,6 2,83 1 6 12 94 2,70 10 97 2,68 14 92 2,80 5 7 11 98 2,70 9 99 2,67 12 97 2,79 10 8 9 99 2,70 10 99 2,67 11 98 2,78 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 Спосіб очищення газових сумішей від дисперсних часток, що включає подачу газу до циліндрового резервуара скрубера в напрямі від низу до верху з виведенням очищеного газу через верх скрубера, подачу в протитечію промивної рідини, що розпилюють форсунками в напрямі зверху вниз, здійснення контактної взаємодії газової і рідкої фаз з формуванням емульсії, яку виводять через низ скрубера, який відрізняється тим, що висоту резервуара скрубера вибирають не менше десяти діаметрів резервуара, при цьому в зоні виходу очищених газів вмонтовують диск з можливістю обертання з кутовою швидкістю від 1500 до 3000 оборотів за хвилину, форсунки для подачі зрошувальної рідини виконують в шаховому порядку по всьому діаметру резервуара з довільним профілем факела, які направлено проти потоку забрудненої газової суміші, як промивну рідину застосовують водяний аерозоль із середнім розміром крапель 180 мкм, який отримують додаванням від 0,03 до 150 грам на 1 літр рідини для приготування аерозолю речовин, що мають поверхнево-активні властивості, як речовини 3 UA 112086 U застосовують водорозчинні ефіри целюлози, поліакриламід та подібні, кальцієві солі природної та синтетичних жирних кислот щонайменше С16-18, триетаноламін, сульфонати, алкіламіни, алкіламідоаміни, алкілімідазоліни та подібні, а також будь-які катіонні та амфотерні водорозчинні поверхнево-активні речовини. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4