PL165951B1 - Układ do oczyszczania gazów przemysłowych z zanieczyszczeń o dużym stężeniu - Google Patents

Abstract

Układ do oczyszczania gazów przemysłowych z zanieczyszczeń o dużym stężeniu zawierający wymiennik ciepła, co najmniej dwa adsorbery,podgrzewaczi chłodnicęwodną, znamienny tym, że posiada ziębiarkę (2) wraz ze zbiornikiem(3) usytuowaną między wymiennikiem ciepła (1) a adsorberami (4 i 5), która połączona jest z dolnymi wejściami adsorberów (4 i 5), których górne wyjścia połączone są z wymiennikiem ciepła (1), natomiast górne wejścia adsorberów (4 i 5) połączone są z wymiennikiem ciepła (1) poprzez podgrzewacz (6), zaś ich dolne wyjścia połączone są z chłodnicą wodną (7)

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ do oczyszczania gazów przemysłowych z zanieczyszczeń o dużym stężeniu, znajdujący zastosowanie w ochronie środowiska i w przemyśle do oczyszczania gazów zawierających zanieczyszczenia w fazie ciekłej i gazowej równocześnie, którego działanie oparte jest na metodzie chłodzenia, kondensacji i adsorpcji poszczególnych składników.

Dotychczas w znanych układach do oczyszczania gazów przemysłowych wykorzystywano urządzenia, których działanie oparte było na adsorpcji i katalitycznym dopalaniu zanieczyszczeń, przy czym proces adsorpcji i desorpcji prowadzi się w baterii składającej się z równolegle połączonych aparatów adsorpcyjnych, a układy te zwykle zawierają oprócz adsorberów, komorę spalania termicznego, komorę kontaktową oraz rekuperator ciepła.

Znane są również układy do oczyszczania gazów przemysłowych oparte na niskotemperaturowej metodzie oczyszczania gazu z zastosowaniem gazu oczyszczonego jako czynnika chłodzącego. Układy te zawierają zwykle po kilka wymienników ciepła, kondensator oraz maszynę rozprężającą, która przez rozprężanie ochładza gaz oczyszczany. Znane jest z polskiego opisu patentowego nr 139 717 urządzenie do oczyszczania oparów oleju płuczkowego w procesie produkcji benzolu surowego z gazu koksowniczego. Gaz koksowniczy zawierający w swoim składzie fazę ciekłą, czyli oleje lekkie oraz inne zanieczyszczenia występujące w fazie gazowej, poddaje się procesowi oczyszczania w celu wydzielenia z niego benzolu. Urządzenie to składa się ze zbiornika gorącego oleju połączonego poprzez wymiennik ciepła i chłodnicę końcową z absorberem benzolu, który poprzez podgrzewacz oleju połączony jest z kolumną odpędową benzolu, połączoną również ze zbiornikiem oleju. Jednocześnie zbiornik ten połączony jest ze zbiornikiem buforowym łączącym się z absorberem zanieczyszczeń oparów w oleju płuczkowym, zaś absorber ten włączony jest w układ za chłodnicą końcową. Układ działa w następujący sposób: olej płuczkowy po usunięciu z niego benzolu gromadzi się w zbiorniku gorącego oleju, po czym przepuszczany jest przez wymiennik ciepła i chłodnicę, w których zostaje schłodzony do odpowiedniej temperatury i ponownie skierowywany jest do absorbera jako czynnik usuwający benzol z gazu koksowniczego. Część chłodzonego oleju jest kierowana do absorbera zanieczyszczeń oparów, w którym w przeciwprądzie styka się z gorącymi oparami płynącymi od zbiornika gorącego oleju poprzez zbiornik buforowy. W absorberze zanieczyszczeń oparów wykrapla się grawitacyjnie olej, który zawraca się ponownie do obiegu oleju chłodnego przed adsorber.

Niedogodnością układów do oczyszczania gazów z zanieczyszczeń opartych na katalitycznym dopalaniu zanieczyszczeń jest bezpowrotna utrata zanieczyszczeń, które niejednokrotnie stanowią określoną wartość użyteczną. Ponadto nie wszystkie zanieczyszczenia można poddać procesowi spalania, ponieważ może się okazać, że produkty spalania będą bardziej szkodliwe od substancji wyjściowych.

Niskotemperaturowa metoda oczyszczania gazu z zastosowaniem gazu oczyszczonego jako czynnika chłodzącego, wymaga skomplikowanych urządzeń zestawionych w odpowiednim ukła165 951 dzie, a także zastosowania maszyny rozprężającej służącej do ochładzania gazu. W celu zupełnego usunięcia zanieczyszczeń, układ taki wymaga zastosowania dodatkowego mycia ciekłym azotem w odpowiedniej kolumnie.

Istotą układu według wynalazku, zawierającego wymiennik ciepła, co najmniej dwa adsorbery, podgrzewacz i chłodnicę wodną, jest to, że posiada ziębiarkę wraz ze zbiornikiem, usytuowaną między wymiennikiem ciepła a adsorberami, która połączona jest z dolnymi wejściami adsorberów. Górne wyjścia adsorberów połączone są z wymiennikiem ciepła, a górne ich wejścia poprzez podgrzewacz połączone są również z wymiennikiem ciepła. Dolne wyjścia adsorberów połączone są z chłodnicą wodną.

Zaletą układu według wynalazku jest jego prosta konstrukcja pozwalająca jednocześnie na uzyskanie dużej sprawności procesu oczyszczania oraz umożliwienie odzysku zanieczyszczeń.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony schematycznie w przykładzie wykonania na rysunku.

Układ do oczyszczania gazów przemysłowych z zanieczyszczeń o dużym stężeniu składa się z wymiennika ciepła 1, połączonego szeregowo z ziębiarką 2 zaopatrzoną w zbiornik 3, która połączona jest z dolnym wejściem jednego z dwóch adsorberów 4 i 5 lub z dwoma adsorberami jednocześnie. Górne wyjścia adsorberów 4 i 5 połączone są z wymiennikiem ciepła 1, tworząc zamknięty układ adsorpcyjny. Wymiennik 1 połączony jest również z podgrzewaczem 6, który z kolei połączony jest z górnym wejściem jednego z dwóch adsorberów 4 i 5 lub oboma jednocześnie, a których dolne wyjścia połączone są z chłodnicą wodną 7, połączoną również ze zbiornikiem 3, tworząc w ten sposób układ desorpcyjno-regeneracyjny. Chłodnica 7 za pomocą odpowiedniego przewodu instalacyjnego jest połączona z ciągiem instalacyjnym podającym zanieczyszczone powietrze do wymiennika 1 i/lub z wyjściem oczyszczonego gazu do atmosfery.

Działanie układu według wynalazku polega na tym, że strumień zanieczyszczonego powietrza, zawierającego na przykład metanol w ilości 70 g/m³ w fazie ciekłej i gazowej, kieruje się do wymiennika ciepła 1, w którym następuje chłodzenie zanieczyszczonego powietrza do temperatury 290 K. Następnie ochłodzony gaz wprowadza się do ziębiarki 2, w której następuje dalsze obniżenie temperatury zanieczyszczonego powietrza do wartości 275 K. Przy takim obniżeniu temperatury powietrza występuje wydzielanie z gazu kropelek metanolu oraz kondensacja określonej ilości metanolu z fazy gazowej. Na podstawie wykonanych analiz stwierdzono, że stężenie metanolu za ziębiarką 2 spadło do około 35 g/m3. Wydzielony ciekły metanol spływa do zbiornika zanieczyszczeń 3. Oczyszczone częściowo powietrze i ochłodzone doprowadza się do adsorbera 4 wypełnionego węglem aktywnym, w którym adsorbuje się pozostały metanol występujący w fazie gazowej. Po przejściu przez adsorber 4 stężenie metanolu w gazie wynosiło 0,5 g/mr. Oczyszczone i chłodne powietrze kierowane jest z adsorbera 4 do wymiennika ciepła 1, w którym chłodzi się powietrze wpływające do układu. Z wymiennika 1 oczyszczone powietrze kierowane jest ponownie do procesu technologicznego lub do atmosfery. W tym samym czasie gdy w adsorberze 4 zachodzi adsorpcja, w równoległym adsorberze 5 przeprowadzana jest desorpcja zanieczyszczeń, a następnie regeneracja węgla aktywnego. Desorpcję zanieczyszczeń z adsorbera 5 prowadzimy gorącym gazem o temperaturze 400 K lub parą wodną. W przypadku stosowania gazu można użyć część gazu oczyszczonego, kierując go do podgrzewacza 6, w którym po osiągnięciu wymaganej temperatury skierowujemy gaz do adsorbera 4 lub 5. Gorący gaz powoduje odparowanie i wypłukiwanie metanolu z węgla aktywnego. Przepływając następnie przez chłodnicę wodną 7 gaz zostaje ochłodzony do temperatury 310 K i pozbawiony części metanolu. Wydzielony metanol spływa do zbiornika 3, gaz natomiast z pozostałą zawartością metanolu kierowany jest do strumienia gazu zanieczyszczonego przez wymiennik 1, a następnie poprzez ziębiarkę 2 do adsorbera 4, w którym pozbawiony zostaje całkowicie metanolu. Po zakończonej desorpcji zanieczyszczeń z węgla aktywnego, wyłączamy grzanie gazu w podgrzewaczu 6, dokonując regeneracji warstwy węgla aktywnego w adsorberze 5 poprzez jej chłodzenie, a wykorzystywany do tego celu gaz kierujemy do atmosfery. W przypadku stosowania do desorpcji pary wodnej należy przewidzieć cykl suszenia i chłodzenia węgla aktywnego gazem, co nie zostało przedstawione na rysunku.

Całkowita sprawność procesu oczyszczania powietrza zanieczyszczonego metanolem w układzie według wynalazku osiągnęła 99,3%.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Układ do oczyszczania gazów przemysłowych z zanieczyszczeń o dużym stężeniu zawierający wymiennik ciepła, co najmniej dwa adsorbery, podgrzewacz i chłodnicę wodną, znamienny tym, że posiada ziębiarkę (2) wraz ze zbiornikiem (3) usytuowaną między wymiennikiem ciepła (1) a adsorberami (4 i 5), która połączona jest z dolnymi wejściami adsorberów (4 i 5), których górne wyjścia połączone są z wymiennikiem ciepła (1), natomiast górne wejścia adsorberów (4 i 5) połączone są z wymiennikiem ciepła (1) poprzez podgrzewacz (6), zaś ich dolne wyjścia połączone są z chłodnicą wodną (7).