Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ МОКРОЙ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА И ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛЬ

Изобретение предназначено для мокрой очистки воздуха или различных газов от примесей и может быть использовано для очистки отходящих газов в различных отраслях промышленности: сельскохозяйственной, химической, энергетической и других областях промышленно-хозяйственной деятельности.

Известен способ мокрой очистки воздуха и устройство для его реализации (Патент RU №2188696, МПК B01D 47/02, 2002 г.), в котором загрязненный поток воздуха подают в замкнутый цилиндрический корпус на поверхность жидкости в нем, проводят грубую очистку с последующей доочисткой с помощью отражателей и сепаратора и продвижением его в выходной патрубок. Подачу загрязненного потока воздуха проводят тангенциально стенке замкнутого цилиндрического корпуса и под углом к горизонтальной плоскости при одновременном увеличении скорости загрязненного потока воздуха над жидкостью.

Недостатком известного способа является большие габариты и сложность конструкции устройства, реализующей способ.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному способу и устройству для его реализации является воздухоочиститель по патенту RU №2259224, МПК B01D 47/06, 2004 г., выбранный за прототип. Воздухоочиститель содержит размещенный в корпусе многодисковый ротор, входной и выходной патрубки, узел впрыска воды, выполненный в виде трубки с отверстиями, расположенной параллельно оси ротора во входном патрубке, а также термоэлементы для охлаждения металлических частей воздухоочистителя и поступающей в междисковое пространство водно-воздушной среды.

Недостатком прототипа является сравнительно невысокая эффективность процесса очистки, так как абсорбция газов происходит в основном в жидкостно-капельной среде меж- и околодискового пространства внутри установки и на смачиваемой поверхности плоских дисков, а также недостатком является сложность его изготовления и эксплуатации и относительно большие габариты.

Задачей изобретения является повышение эффективности и экономичности жидкой очистки воздуха (газа) от вредных примесей при снижении габаритов установки, а также благодаря подбору селективных характеристик сорбента, получение целевого продукта из отходов очистки.

Поставленная задача решается благодаря тому, что способ мокрой очистки воздуха и получения целевого продукта из отходов очистки включает подачу потока загрязненного воздуха и жидкого сорбента на дисковый ротор центробежного воздухоочистителя, взаимодействие загрязненного воздуха с сорбентом, сепарацию и раздельный вывод очищенного воздуха и жидких отходов очистки. Потоки загрязненного воздуха и жидкого сорбента одновременно подают в осевом направлении на проницаемую торцевую поверхность вращающегося пористого диска, внутри которого под действием центробежных сил потоки движутся в радиальном направлении в пористом теле диска, где происходит их интенсивное перемешивание и физико-химическое взаимодействие. Далее в пространстве между диском и корпусом воздухоочистителя происходит дополнительное поглощение газов мелкораспыленным (турбулизованным) потоком сорбента и после сепарации очищенный воздух удаляют в окружающую среду через выходной патрубок, а отходы очистки - газы, поглощенные сорбентом, выводят через сливное отверстие и используют в виде целевого продукта.

Благодаря подбору жидкого сорбента с выбранными селективными характеристиками, способными растворять те или иные примеси загрязненного воздуха и вступать с ними в физико-химическое взаимодействие в процессе мокрой очистки получают целевой продукт.

Жидким сорбентом для очистки загрязненного воздуха от аммиака является вода, а для очистки воздуха от того же аммиака, но с получением целевого продукта - карбоната аммония является водный раствор углекислого газа.

Для получения целевого продукта - соли карбоната кальция при очистке воздуха, загрязненного углекислым газом, применяют жидкий сорбент - водный щелочной раствор гидрата окиси кальция.

Для получения целевого продукта - минерального удобрения сульфата аммония при очистке воздуха от газа аммиака применяют жидкий сорбент - водный раствор серной кислоты.

Для очистки загрязненного воздуха от паров ртути и получения целевого продукта - соли сульфида ртути, жидким сорбентом является водный раствор сульфида натрия.

Центробежный воздухоочиститель содержит размещенный в корпусе дисковый ротор, установленный с возможностью вращения на валу электродвигателя, коллекторы подачи загрязненного воздуха и жидкого сорбента, а также выходной патрубок очищенного воздуха, сепаратор-каплеуловитель и сливное отверстие для отходов очистки. Воздухоочиститель содержит корпус, в котором с радиальным зазором установлен диск ротора, выполненный из пористого, проницаемого во всех направлениях материала, при этом коллекторы подачи загрязненного воздуха и жидкого сорбента установлены по оси диска ротора с возможностью подачи воздуха и сорбента на торцевую поверхность диска, причем коллектор подачи жидкого сорбента имеет регулятор расхода и конусный перфорированный насадок с отверстиями, установленный непосредственно перед торцом диска.

Указанные признаки не выявлены в других технических решениях при изучении уровня данной области техники и, следовательно, решение является новым и имеет изобретательский уровень.

На фиг.1 изображен общий вид воздухоочистителя; на фиг.2- то же, вид сбоку.

Центробежный воздухоочиститель содержит размещенный в расширяющемся корпусе (улитке) 1 ротор 2 из ячеисто-пористого материала, установленный на валу 3 электродвигателя 4, коллекторы подачи загрязненного воздуха (газа) 5 и жидкого сорбента 6. Выходной патрубок очищенного воздуха (газа) 7, сепаратор-каплеуловитель 8 и сливное отверстие 9 для отходов очистки (целевой продукт). Коллектор подачи жидкого сорбента 6 представляет собой конусный насадок с отверстиями 10 и регулятор расхода сорбента 11 из емкости 12.

Способ мокрой очистки воздуха и получение целевого продукта из отходов очистки осуществляется следующим образом.

В зависимости от необходимости очистки воздуха от того или иного компонента и получения того или иного целевого продукта выбирают состав жидкого сорбента и заливают в емкость 12, затем через регулятор расхода 11 сорбент подают в коллектор 6. Включают электродвигатель 4. По коллекторам 5 и 6 загрязненный воздух (газ) и жидкий сорбент одновременно подают в осевом направлении на торцевую поверхность ротора 2. Перфорированный насадок 10 позволяет подавать жидкий сорбент на торцевую поверхность диска ротора 2, где при вращении пористого диска ротора происходит всасывание потоков воздуха и сорбента, продвижение в толщу диска, а затем под действием центробежных сил потоки движутся в радиальном направлении в пористом теле диска к его периферии. Происходит интенсивное перемешивание и физико-химическое взаимодействие газов загрязненного воздуха и жидкого сорбента на высокоразвитой пористой поверхности диска. Затем потоки выбрасываются с периферийной поверхности диска в расширяющийся зазор между диском ротора 2 и корпусом воздухоочистителя 1, в капельно-воздушной среде происходит дополнительное поглощение вредных примесей (газов) мелкораспыленным (турбулизованным) сорбентом. В данном двухфазном слое происходит дополнительная очистка воздуха по механизму взаимодействия удаляемых газов с каплями сорбента в пространственном слое. После сепарации капель на стенках улитки 1 и сепаратора-каплеуловителя 8 очищенный воздух через выходной патрубок 7 удаляют в окружающую среду, а отходы очистки - газы, поглощенные сорбентом, выводят из сепаратора-каплеуловителя 8 через сливное отверстие 9 и используют в виде целевого продукта.

Жидкий сорбент подбирают для каждого вида очищаемых примесей (или группы примесей) загрязненного воздуха, исходя из свойств растворимости и способности к химическим взаимодействиям данной примеси. Например, чистой водой можно очищать загрязненный воздух от NH₃, SO₂, HCl, HF и другие хорошо растворимые в воде вещества. Если в качестве сорбента использовать водный щелочной раствор, то такие вещества как HCl и HF будут кроме растворения в воде вступать в химические реакции со щелочами, образуя соли, как целевой продукт. Водный раствор кислот, например, Н₂SO₄, HNO₃, Н₂СО₃ может повысить эффективность очистки загрязненного воздуха от NH₃ с образованием минеральных удобрений (NH₄)₂SO₄, NH₄NO₃, (NH₄)₂СО₃, как отходов очистки.

Техническим результатом предложенного изобретения является повышение эффективности и экономичности очистки загрязненного воздуха при малых габаритах воздухоочистителя.

По сравнению с многодисковыми роторными устройствами (прототипом) предлагаемые способ и устройство позволяют при тех же окружных скоростях ротора и расходных характеристиках иметь в ˜4 раза больший напор и в ˜5 раз меньший размер ротора в осевом направлении с существенно большими возможностями массообменных процессов.

Пример.

Был проведен эксперимент по очистке воздуха от аммиака жидким сорбентом: в первом случае применялась вода, а во втором - газированная вода. Был использован воздухоочиститель с пористым дисковым ротором из нержавеющей стали со следующими параметрами: диаметр диска 150 мм, толщина диска 25 мм, размер пор 2-4 мм.; расход воздуха 30 г/с; расход сорбента 12 г/с.

Полученная степень очистки составила в первом случае 50-60%, во втором - 60-70%.

Достижением положительного результата является также получение полезного целевого продукта из вредных примесей воздуха.

Например, при удалении аммиака из воздуха чистой водой образуется аммиачная вода, которую можно использовать в качестве удобрения; при улавливании аммиака из воздуха карбонизированной (газированной) водой образуется карбонат аммония (NH₄)₂СО_3,.

Источники информации

1. Патент RU №2188696, МПК B01D 47/02, 2002 г.

2. Патент RU №2259224, МПК B01D 45/14, 2004 - прототип.