Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ГАЗА

Изобретение относится к устройствам очистки газа в слое механической пены, образуемой путем диспергирования жидкости закрученным потоком обрабатываемого газа и может быть использовано в различных областях промышленности, где возможно применение аппаратов мокрого типа.

Известно устройство для очистки газа посредством образования пены, содержащее корпус с бункером, каплеотбойником и патрубками ввода и вывода газа, разделенный по высоте перегородкой с вертикальными трубами, оборудованными снизу закручивателями из лопаток, закрепленных по окружности между плоскими кольцевыми направляющими, верхняя из которых примыкает кромкой кольцевого отверстия к наружной поверхности трубы (а.с. РФ №278957, B01D 47/04, 1970 г.).

Недостатками известного устройства является неравномерность работы отдельных выхлопных труб, вследствие зависимости распределения потоков очищаемого газа от гидравлического сопротивления и условия входа в закручиватели, а также значительное гидравлическое сопротивление образующиеся создаваемой интенсивной турбулентной пульсацией, которая обусловлена возникновением отрывных течений газа при горизонтальном обтекании им верхних кольцевых направляющих с резким поворотом на 180° потоков, движущихся через закручиватели внутрь труб. Этот недостаток известного устройства дополнительно усиливает наложение взаимного влияния потоков, обтекающих кольцевые направляющие смежных закручивателей, особенно при повышении производительности по газу.

Указанный недостаток по гидравлическому сопротивлению частично устранен в устройстве, содержащем корпус с патрубком ввода газа и вертикальной выхлопной трубой, верхний торец которой оборудован сепаратором-каплеотбойником, а нижний закручивателем из лопаток, равномерно укрепленных по окружности выхлопной трубы под острым углом к касательной в точке крепления, и плоской кольцевой диафрагмой на их верхних кромках, размещенной в плоскости торцевого сечения трубы с зазором между ее внутренней поверхностью и наружной кромкой диафрагмы. Благодаря этому достигается однонаправленное обтекание газом кольцевой диафрагмы с уменьшением угла поворота до 90°, что сокращает зону отрыва течения и интенсивность турбулентных пульсаций (а.с. №1719027, кл. B01D 47/02, 1992).

Недостаток известного устройства состоит в значительных гидравлических потерях напора газа, возникающих из-за сохранения зоны отрывного течения при повороте на 90° потоков, движущихся в закручиватель, и дополнительного сопротивления, создаваемого сужением прохода газа внутрь трубы закручивателя, размещением в ее торцевом сечении плоской кольцевой диафрагмы, данный недостаток в свою очередь непосредственно определяет нестабильность работы устройства, состоящего из нескольких выхлопных труб.

Известное устройство для обработки газа, включающем корпус, частично заполненный жидкостью, с патрубком ввода газа и одной или несколькими вертикальными выхлопными трубами, верхние концы которых оборудованы сепараторами, а нижние закручивателями из лопаток, равномерно укрепленных по окружности выхлопной трубы под острым углом к касательной в точке крепления, и кольцевой диафрагмы на их верхних кромках, согласно изобретению, кольцевая диафрагма выполнена в виде обратного усеченного конуса с углом раскрытия 90-150° к его нижнему основанию, при этом верхнее основание конуса размещено с зазором к торцу выхлопной трубы. Выполнение кольцевой диафрагмы в виде перевернутого конуса с углом раскрытия 90-150° к его нижнему основанию, образующему отверстие входа внутрь выхлопной трубы, снижает интенсивность турбулентных пульсаций за счет направляемого конической поверхностью плавного последовательного поворота потока газа при их движении через закручиватель внутрь выхлопной трубы (пат. РФ №2067019, B01D 47/02, 1993 г.).

Несмотря на определенное снижение гидравлического сопротивления выхлопных труб, не удается исключить нестабильность работы отдельных выхлопных труб, что подтверждается проведенными исследованиями на прозрачных модельных установках, высота пены в выхлопных трубах непрерывно меняется, как бы пульсирует, что приводит к пульсации и гидравлического сопротивления. Применение установок для очистки газа, состоящих из нескольких выхлопных труб, является технологической необходимостью, так как заданная производительность установки с образованием пенного слоя в одной трубе не может быть реализована, вследствие разрушения пенного слоя из-за переменного центробежного поля по сечению трубы.

Задача: Повысить эффективность очистки попутных и технологических газов за счет разработки конструкции устройства для очистки газа, позволяющей получить более равномерное распределение очищаемого газа в каналах выхлопных труб и обеспечить необходимую производительность устройства.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности очистки газа в устройстве за счет обеспечения равномерного регулируемого распределения газожидкостных потоков по сечению зазоров между выхлопными трубами и по высоте пенного слоя, кроме того, обеспечивается заданная производительность устройства для очистки газа.

Технический результат достигается тем, что устройство для очистки газа, содержащее корпус с патрубками ввода газа и вертикальными выхлопными трубами, верхние концы которых оборудованы сепаратором, а нижние - закручивателями из наклонных лопаток, равномерно распределенных относительно окружности выхлопных труб, частично погруженных в жидкость, отличающееся тем, что выхлопные трубы вставлены соосно одна в другую с выступами внизу и закрыты кольцевыми донышками, соединяющими нижний конец указанных выступов со стенкой центральной трубы, являющейся корпусом устройства, так что в зазоре между выхлопными трубами образовались емкости для жидкости, в которую частично погружены наклонные лопатки закручивателей, на уровне которых в стенке центральной трубы по ее окружности выполнены тангенциальные сквозные отверстия для подачи очищаемого газа, при этом верхние концы выхлопных труб, плавно отогнутые наружу, закреплены в сепараторе, а каждая емкость для жидкости связана с независимыми сборниками подачи свежей жидкости через гидрозатворы, площади кольцевых сечений зазоров между выхлопными трубами преимущественно равны, направление движения очищаемого газа в тангенциальных отверстиях центральной трубы и в наклонных лопатках закручивателей совпадает.

Такое решение позволяет:

повысить эффективность очистки газа за счет равномерного распределения газожидкостных потоков по высоте кольцевого зазора между выхлопными трубами, а также более полного контакта газовой и жидкой фаз, что обеспечивается путем подачи поступающего через внутреннюю полость центральной трубы очищаемого газа, предварительно закрученного в тангенциальных отверстиях центральной трубы, получить заданную производительность многотрубного соосного устройства за счет подбора числа труб, достичь устойчивый режим работы устройства, вследствие обеспечения одинаковых гидродинамических условий во всех зазорах выхлопных труб.

На фиг. показан общий вид устройства. Устройство содержит центральную трубу 1, корпус сепаратора 2, каплеотбойник 3, соосные вертикальные выхлопные трубы 4. В зазорах выхлопных труб имеются емкости жидкости 5. Нижние концы выхлопных труб снабжены закручивателями 6, равномерно укрепленных по окружности сечения в каждом зазоре соседних труб, на уровне которых в стенке центральной трубы 1 выполнены тангенциальные сквозные отверстия 7. Жидкость в емкости 5 поступает через гидрозатворы 8. Капли жидкости из каплеотбойника 3 через сливной патрубок 9 и патрубки 10 удаляются из сепаратора 2. Патрубки 11 и 12 служат для подачи газовой смеси на очистку и выхода очищенного газа. Выступы выхлопных труб соединены кольцевыми донышками 13 с центральной трубой 1.

Устройство работает следующим образом: подлежащий обработке газ поступает в центральную трубу 1 через входной патрубок 11, распределяясь в зазорах между выхлопными трубами 4, через тангенциальные сквозные отверстия 7 в стенке центральной трубы и каналы над уровнем жидкости в емкостях 5, в которую частично погружены лопатки закручивателей 6. Достигший жидкости газ начинает двигаться внутрь зазоров между выхлопными трубами, получая при этом первичный вращательный импульс и, разделяясь лопатками закручивателей 6 на потоки, равномерно распределяемые по зазорам сечения труб. Направляемые наклонными лопатками потоки газа движутся с ускорением в сужающихся межлопаточных каналах закручивателя 6 и, приобретая высокую скорость вращения, вызывают интенсивную энжекцию капель и струй жидкости с ее поверхности. При этом образуется газожидкостная система с развитой внутренней поверхностью контакта фаз, движущаяся за счет кинетической энергии течения газа внутрь зазоров между соосными трубами. Лопатки закручивателей 6 выполнены с плавным поворотом потоков, гасящим образование отрывных зон и непроизводительные гидравлические потери кинетической энергии газа. Газожидкостной поток, вращаясь между выхлопными трубами 4, снабженных диффузорами с плавными расширяющимися краями, из-за скачкообразного расширения сечения, резко снижает скорость, частично освобождается от жидкости, которая выходит из корпуса сепаратора 2 через патрубок 10, затем очищенный газ поступает в каплеотбойник 3, где окончательно освобождается от жидкости.

Таким образом, предлагаемая конструкция устройства для очистки газа обеспечивает высокую эффективность очистки и заданную производительность.