PL167928B1 - Skruber fluidalny - Google Patents

Abstract

Skruber fluidalny mający część roboczą w kształcie odwróconego stożka ściętego, ograniczonego od dołu półką oporową o sumarycznej powierzchni przekroju swobodnego równej 40-80%, w którym gaz i ciecz podawane są przeciwprądowo, a u góry stożkowej części roboczej umieszczony jest zraszacz, przez który podawanajest ciecz, znamienny tym, że stosunek średnicy dolnej podstawy (2) stożkowej części roboczej (1) do średnicygórnej podstawy (3) części stożkowej (1) wynosi od t : t,5 do t : 2,5, wysokość części stożkowej (1) tak się ma do wysokości części cylindrycznej (4) jak t : t - 2 : t, a kąt rozwarcia stożka (t) wynosi od t0 do 50°, zaś półka oporowa (5) ma powierzchnię przekroju swobodnego zmienną wzdłuż promienia półki (5) tak, że w strefie zewnętrznej jest o 5 - 25% większa niż w strefie centralnej, zaś w dolnej części stożkowej części (t) nad półką oporową (5), umieszczony jest dodatkowy zraszacz (7), przy pomocy którego doprowadzanyjest drugi strumień cieczy, a stosunek wysokości statycznej wypełnienia (8) do wysokości roboczej części stożkowej (t) wynosi od 0,2 do 0,7.

Description

Przedmiotem wynalazku jest skruber fluidalny. Służy on do oczyszczania przemysłowych gazów odlotowych, zwłaszcza spalin kotłowych oraz jako absorber technologiczny.

Znane rozwiązanie skrubera fluidalnego to cylindryczna kolumna z ruchomym wypełnieniem, ze współ- lub przeciwprądowym przepływem cieczy i gazu w trójfazowym złożu fluidalnym.

Inne znane rozwiązania to skrubery, w których część bądź cała sekcja robocza ma kształt odwróconego stożka ściętego.

Z opisu patentowego Wielkiej Brytanii nr 1 324 885 znany jest skruber fluidalny ze złożem fontannowym, gdzie gaz i ciecz podawane są współprądowo od dołu, a dolna część strefy roboczej ma kształt stożka ściętego ograniczonego od dołu półką oporową. Skrubery takie mogą być jednosekcyjne lub też stanowić baterię sekcji.

Wadą cylindrycznych skruberów fluidalnych jest zbyt wysoki stopień osiowego wymieszania cieczy. Ruch elementów wypełnieniajest wtedy chaotyczny, złoże pracuje nierównomiernie i nie ma odpowiedniego gradientu stężenia między gazem a cieczą. Proces jest przez to znacznie mniej efektywny. Niezbędne jest stosowanie skruberów kilkustopniowych, co stwarza dodatkowy problem zarastania przestrzeni międzystopniowych. Niekorzystną cechą skruberów jest także porywanie cieczy i konieczność stosowania specjalnych, kłopotliwych w eksploatacji odkraplaczy.

Zastosowanie w znanych skruberach fluidalnych części roboczej w kształcie odwróconego stożka ściętego ma na celu jedynie równomierne wprowadzenie gazu do skrubera. Dlatego też część stożkowa jest zwykle znacznie mniejsza od części cylindrycznej. Wysokość części stożkowej do wysokości części cylindrycznej wynosi od 1 : 10 do 1 : 3. Kąt rozwarcia stożka jest szeroki -70-100°, a stosunek średnicy dolnej podstawy stożkowej części roboczej do średnicy górnej podstawy wynosi około 1 : 3. Konsekwencją takiej konstrukcji skruberów jest fakt, że wypełnienie w stanie statycznym znajduje się zarówno w części stożkowej, jak i cylindrycznej. Stosunek wysokości statycznej warstwy wypełnienia do wysokości roboczej części stożkowej wynosi zwykle od 1 do 2. Półki oporowe w znanych skruberach mają zazwyczaj kilkadziesiąt procent powierzchni przekroju swobodnego, przy czym powierzchnia ta jest równomierna. Przy takich parametrach złoże fluidyzuje równomiernie, ale wszystkie wymienione wyżej niekorzystne cechy pozostają bez zmian.

168 928

Celem wynalazku było opracowanie takiej konstrukcji skrubera, która przy zachowaniu wszystkich zalet skruberów fluidalnych, pozwoliłaby na uporządkowanie ruchu cieczy.

Skruber fluidalny według wynalazku ma część roboczą w kształcie stożka ściętego, ograniczonego od dołu półką oporową. Gaz i ciecz podawane są przeciwprądowo. U góry stożkowej części roboczej umieszczony jest zraszacz, przez który podawana jest ciecz.

Skruber według wynalazku charakteryzuje się tym, że stosunek średnicy dolnej podstawy stożkowej części roboczej do średnicy górnej podstawy wynosi od 1 : 1,5 do 1 : 2,5, wysokość części stożkowej tak się ma do wysokości części cylindrycznej jak 1 : 1 do 2 : 1, a kąt rozwarcia stożka wynosi od 10° do 50°. Półka oporowa, pod którą podawany jest gaz ma sumaryczną powierzchnię przekroju swobodnego równą 40-80%, przy czym powierzchnia ta jest zmienna wzdłuż promienia półki tak, że w strefie zewnętrznej jest o 5-25% większa niż w strefie centralnej. W dolnej części skrubera, nad półką oporową, umieszczony jest dodatkowy zraszacz, przy pomocy którego doprowadzany jest drugi strumień cieczy. Stosunek wysokości statycznej warstwy wypełnienia do wysokości roboczej części stożkowej wynosi od 0,2 do 0,7. Korzystne jest, jeżeli wypełnienie jest niejednorodne - elementy wypełnienia mają różne średnice i gęstości.

Dzięki specjalnym parametrom konstrukcyjnym części stożkowej skrubera oraz odpowiednio dobranej półce oporowej i dodatkowemu strumieniowi cieczy uzyskuje się niezwykle korzystny charakter ruchu faz w obrębie złoża fluidalnego. Jest to ruch wznoszący w centralnej części skrubera i opadający w pobliżu ścian. Taka uporządkowana cyrkulacja wypełnienia i fazy ciekłej powoduje znaczne zmniejszenie wymieszania osiowego cieczy, a tym samym zachowanie właściwego gradientu stężenia między gazem a cieczą. Proces absorpcji jest wtedy zdecydowanie bardziej efektywny. Pozwala to na stosowanie skruberów jednostopniowych zamiast 2-3 stopni w znanych, cylindrycznych skruberach fluidalnych. Dzięki temu przestaje istnieć problem zarastania przestrzeni skrubera między sekcjami, a także ograniczona zostaje wysokość skrubera.

Drugą, niezwykle korzystną cechą skrubera według wynalazku jest to, że górna warstwa cyrkulującego wypełnienia tworzy ruchomą warstwę separacyjną, eliminującą porywanie cząstek cieczy ze złoża. Dzięki temu w większości zastosowań skrubera można zrezygnować ze stosowania odkraplaczy, bardzo kłopotliwych w eksploatacji z powodu ustawicznego zarastania.

Skruber według wynalazku charakteryzuje się bardzo szerokim zakresem stabilnej i efektywnej pracy. Dopuszczalny zakres zmian obciążeń cieczą i gazem wynosi od 50 do 130% obciążenia nominalnego, podczas gdy dla znanych skruberów fluidalnych zakres zmian mieści się w granicach 70-110%.

Jeszcze jedną zaletą skrubera według wynalazku jest możliwość pracy z cieczami zanieczyszczonymi fazą stałą, co w znanych skruberach fluidalnych było niemożliwe.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania uwidoczniony jest na rysunku w ujęciu schematycznym.

Skruber fluidalny według wynalazku ma część roboczą 1 w kształcie odwróconego stożka ściętego, o wysokości 1,0 m i kącie rozwarcia 30°. Dolna podstawa 2 części stożkowej 1 ma średnicę 700 mm, a górna podstawa 3 - 1250 mm. Wysokość części cylindrycznej 4 wynosi 1 m. Półka oporowa 5 ma sumaryczną powierzchnię przekroju swobodnego równą 50%, przy czym w strefie zewnętrznej jest ona o 25% większa niż w strefie centralnej. U góry stożkowej części roboczej 1 umieszczony jest zraszacz 6, a poniżej, nad półką oporową 5, dodatkowy zraszacz 7. W części stożkowej 1 znajduje się wypełnienie 8, które stanowią kulki ze spienionego polipropylenu o średnicy 30 mm i gęstości 300 kg/m³. Wysokość statyczna wypełnienia wynosi 400 mm.

W przykładzie wykonania skruber został wykorzystany w procesie oczyszczania gazów spalinowych metodą wapniową. Gazy podaje się pod półką oporową 5 z prędkością liniową, liczoną na dolny przekrój stożka, równą 4 m/s. Gęstość zraszania cieczą w odniesieniu do dolnego przekroju stożka wynosi 25 m³/m n. Jako ciecz absorpcyjną stosuje się mleko wapienne. Osiąga się następującą skuteczność usuwania gazów: SO 2 - ponad 90%, NO_X - 40%, pyły - 100%.

167 928

Gaz oczyszczony

Gaz do oczyszczenia

Ciecz poabsorpcyjna

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,50 zł

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Skruber fluidalny mający część roboczą w kształcie odwróconego stożka ściętego, ograniczonego od dołu półką oporową o sumarycznej powierzchni przekroju swobodnego równej 40-80%, w którym gaz i ciecz podawane są przeciwprądowo, a u góry stożkowej części roboczej umieszczony jest zraszacz, przez który podawana jest ciecz, znamienny tym, że stosunek średnicy dolnej podstawy (2) stożkowej części roboczej (1) do średnicy górnej podstawy (3) części stożkowej (1) wynosi od 1 : 1,5 do 1 : 2,5, wysokość części stożkowej (1) tak się ma do wysokości części cylindrycznej (4) jak 1:1- 2 : 1, a kąt rozwarcia stożka (1) wynosi od 10 do 50°, zaś półka oporowa (5) ma powierzchnię przekroju swobodnego zmienną wzdłuż promienia półki (5) tak, że w strefie zewnętrznej jest o 5 - 25% większa niż w strefie centralnej, zaś w dolnej części stożkowej części (1) nad półką oporową (5), umieszczony jest dodatkowy zraszacz (7), przy pomocy którego doprowadzany jest drugi strumień cieczy, a stosunek wysokości statycznej wypełnienia (8) do wysokości roboczej części stożkowej (1) wynosi od 0,2 do 0,7.
2. 2. Skruber według zastrz. 1, znamienny tym, że jego wypełnienie (8) jest niejednorodne.