RU156239U1

RU156239U1 - DEVICE FOR DRYING SULFUR GAS OR ABSORPTION OF SULFUR ANHYDRIDE

Info

Publication number: RU156239U1
Application number: RU2014153404/05U
Authority: RU
Inventors: Кирилл Сергеевич Паникаровских
Original assignee: Кирилл Сергеевич Паникаровских
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2015-11-10

Abstract

Аппарат для осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида, включающий корпус, заполненный жидкостью, крышку с входным патрубком и форсункой для орошения и отводящим газ штуцером, коаксиально размещенные в корпусе аппарата несколько вертикальных кольцевых перегородок, к нижней части которых крепятся горизонтально установленные кольцевые диски с тангенциально расположенными лопатками и листом, перекрывающих их, отличающийся тем, что во входном патрубке установлен конус с направляющими лопатками, размещенными тангенциально по отношению к изначальному направлению движения газа, при этом несколько вертикальных кольцевых конусообразных перегородок имеют по две стенки каждая, образующие замкнутые объемы, в которые подается охлажденная оборотная вода, причем стенки нескольких вертикальных кольцевых конусообразных перегородок имеют гофры, расположенные тангенциально по отношению к оси аппарата в направлении, противоположном направлению движения газа, и образующие гребни на наружной поверхности стенок и криволинейные каналы для движения охлажденной оборотной воды внутри замкнутых объемов.An apparatus for drying sulfur dioxide or absorbing sulfuric anhydride, including a housing filled with liquid, a cover with an inlet pipe and an nozzle for irrigation and a gas outlet fitting, several vertical annular partitions coaxially placed in the apparatus body, to the lower part of which horizontally mounted annular disks are mounted tangentially located blades and a sheet overlapping them, characterized in that a cone is installed in the inlet pipe with guide vanes placed tangentially with respect to the initial direction of gas movement, while several vertical annular conical partitions have two walls each, forming closed volumes into which cooled circulating water is supplied, and the walls of several vertical annular conical partitions have corrugations located tangentially with respect to the apparatus axis in the direction opposite to the direction of gas movement, and forming ridges on the outer surface of the walls and curved channels for the movement of the cooled werewolf th water in closed volumes.

Description

Полезная модель аппарата для осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида может быть использована в сернокислотном производстве, в котором осуществляется утилизация отходящих сернистых газов предприятий цветной металлургии.A useful model of an apparatus for drying sulfur dioxide or absorbing sulfuric anhydride can be used in sulfuric acid production, which utilizes waste sulfur dioxide from non-ferrous metallurgy enterprises.

Известны сернокислотные производства, в которых процессы осушки сернистого газа и абсорбции серного ангидрида осуществляются в трубах Вентури, при этом отвод тепла, выделяющегося при проведении этих процессов и вызывающего разогрев орошающих трубы Вентури кислот, ведется в теплообменниках, установленных во вне труб Вентури (комбинат «Электроцинк», г. Владикавказ).Sulfuric acid production is known in which the processes of drying sulfur dioxide and absorption of sulfuric anhydride are carried out in venturi pipes, while the heat generated during these processes and causing heating of the irrigating venturi pipes is carried out in heat exchangers installed outside the venturi pipes (Electrozinc Combine ", Vladikavkaz).

Наиболее близким по техническим решениям является аппарат для промывки и охлаждения сернистых газов, имеющий патент РФ на полезную модель №147796 от 16.10.2014 г., в котором также предусмотрена подача на орошение охлажденной серной кислоты во внешних теплообменниках.The closest in technical solutions is an apparatus for washing and cooling sulfur dioxide, having a patent of the Russian Federation for utility model No. 147796 dated 10.16.2014, which also provides for the supply of irrigated chilled sulfuric acid in external heat exchangers.

Основным недостатком использования традиционного типа труб Вентури и принятой в качестве прототипа полезной модели по патенту №147796 от 16.10.2014 является большие капитальные затраты, вызванные необходимостью установки нескольких внешних дорогостоящих теплообменников, а также монтажа трубопроводов с арматурой, требующихся для обвязки этих теплообменников с трубами Вентури. Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель аппарата, является сокращение капитальных затрат при ее использовании за счет исключения внешних теплообменников.The main disadvantage of using the traditional type of Venturi pipes and the utility model adopted as a prototype for the patent No. 147796 of 10.16.2014 is the high capital costs caused by the need to install several external expensive heat exchangers, as well as the installation of pipelines with fittings required to bundle these heat exchangers with Venturi pipes . The technical problem, which is aimed by the claimed utility model of the apparatus, is to reduce capital costs during its use by eliminating external heat exchangers.

Указанный результат достигается тем, что заявляемая полезная модель аппарата включает корпус, заполненный жидкостью, крышку с установленными на ней подводящим газ патрубком с форсункой для орошения и отводящим газ штуцером, при этом в подводящем газ патрубке установлен конус с направляющими лопатками, тангенциально расположенными по отношению к изначальному направлению движения газа, коаксиально размещенные в корпусе аппарата несколько вертикальных кольцевых конусообразных перегородок, имеющих по две стенки каждая и образующих замкнутые объемы, в которые подается оборотная охлажденная вода. С целью обеспечения развитой поверхности при проведении процесса массообмена между газом и орошающей его концентрированной серной кислотой для осуществления процессов осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида, а также интенсификации теплообмена между орошающей аппарат кислотой и охлаждающей ее оборотной водой, стенки нескольких вертикальных кольцевых конусообразных перегородок имеют гофры, нанесенные тангенциально по отношению к оси аппарата и образующие гребни на наружной поверхности стенок этих перегородок, максимально турбулизирующих потоки газа и орошающей его кислоты, и каналы на внутренних поверхностях стенок для движения охлажденной оборотной воды внутри замкнутых объемов, причем тангенциальное направление движения газа и орошающей его кислоты по наружной стороне стенок противоположно тангенциальному направлению движения охлаждающей воды в каналах на внутренней поверхности стенок нескольких вертикальных кольцевых конусообразных перегородок. Перекрестное направление движения потоков теплоносителей с высокой скоростью позволяет обеспечить максимальные значения коэффициентов абсорбции и теплопередачи, что при развитой площади теплообмена и высокой турболизации потоков значительно повышает эффективность проведения процессов массопередачи и теплообмена. Следует отметить, что первый ход газа совместно с орошающей его концентрированной серной кислотой осуществляется в режиме прямотока с охлажденной оборотной водой, имеющей минимальную температуру, что позволяет обеспечить конденсацию паров воды на поверхности вертикальной кольцевой конусообразной перегородки с одновременной абсорбцией капель воды концентрированной кислотой при проведении процесса осушки сернистого газа, либо значительно понизить температуру орошающей кислоты и, тем самым, повысить степень абсорбции серного ангидрида при использовании аппарата для реализации процесса абсорбции серного ангидрида.The specified result is achieved by the fact that the claimed utility model of the apparatus includes a housing filled with liquid, a cover with a gas supply pipe with an irrigation nozzle and a gas outlet installed on it, while a cone with guide vanes tangentially located in relation to the gas supply pipe is installed the initial direction of gas movement, several vertical annular conical partitions coaxially placed in the apparatus body having two walls each and forming a deputy mentioned amounts, which are supplied with circulating cooling water. In order to ensure a developed surface during the process of mass transfer between the gas and concentrated sulfuric acid irrigating it to carry out drying processes of sulfur dioxide or absorption of sulfuric anhydride, as well as to intensify heat transfer between the acid irrigating apparatus and the circulating water cooling it, the walls of several vertical annular conical partitions have corrugations applied tangentially with respect to the axis of the apparatus and forming ridges on the outer surface of the walls of these partitions, max turbulizing the flow of gas and irrigating acid, and channels on the inner surfaces of the walls for the movement of chilled circulating water inside closed volumes, and the tangential direction of gas and irrigation of acid on the outer side of the walls is opposite to the tangential direction of movement of cooling water in the channels on the inner surface of the walls of several vertical annular conical partitions. The cross-direction of movement of the coolant flows with high speed allows us to provide maximum values of the absorption and heat transfer coefficients, which, with a developed heat exchange area and high flow turbolization, significantly increases the efficiency of mass transfer and heat transfer processes. It should be noted that the first gas passage together with concentrated sulfuric acid irrigating it is carried out in a direct-flow mode with cooled circulating water having a minimum temperature, which allows condensation of water vapor on the surface of a vertical annular conical septum with simultaneous absorption of water droplets with concentrated acid during the drying process sulfur dioxide, or significantly lower the temperature of the irrigating acid and, thereby, increase the degree of absorption of sulfuric anhydra ida when using the apparatus for implementing the process of absorption of sulfuric anhydride.

Наиболее интенсивно идут процессы осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида в горловинах аппарата, образованных кольцевыми дисками, прикрепленными к нижним частям вертикальных кольцевых конусообразных перегородок, и поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата, при этом уровень жидкости может регулироваться, и, тем самым, позволяет изменять проходное сечение горловин в зависимости от содержания паров воды в газе при осуществлении процесса осушки сернистого газа, или изменении концентрации серного ангидрида в абсорбируемом газе в случае, когда ведется процесс абсорбции. Использование вертикальных кольцевых конусообразных перегородок с примыкающими к ним горизонтально расположенными кольцевыми дисками определяет характер входа газа на поверхность жидкости, находящейся в корпусе аппарата, сопровождающийся образованием большого количества брызг жидкости, которые диспергируются потоком газа, направляющимся в горловины и таким образом образующим орошение горловин. При этом в горловинах создаются оптимальные условия для проведения процессов осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида за счет максимальной диспергизации жидкости высокоскоростным потоком газа и создания тем самым большой поверхности контакта между газом и жидкостью. На выходе из горловин газ направляется в каналы, образованные тангенциально установленными по отношению к радиальному направлению движению газа и погруженными частично в жидкость вертикальными лопатками и листом, перекрывающих их. В каналах идет выделение брызг жидкости, а затем поток газа выходит на наружную поверхность 1-ой перегородки и благодаря имеющимся тангенциально размещенным лопаткам и перекрывающему их листу, который продолжается на всю высоту 1-ой вертикальной кольцевой конусообразной перегородки, проходит ее и выходит на 2-ую вертикальную кольцевую конусообразную перегородку. Процессы осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида продолжаются на охлажденной поверхности второй вертикальной кольцевой конусообразной перегородки, на которую через форсунки подается орошающая поток газа концентрированная кислота, затем газ проходит горловину, в которой также, аналогично описанным выше, идут процессы осушки или абсорбции, криволинейные каналы, образованные лопатками и листом, перекрывающих их, где идет выделение брызг кислоты из потока газа, после чего газ проходит наружную поверхность 2-ой перегородки и выходит из аппарата.The most intensive processes are drying of sulfur dioxide or absorption of sulfuric anhydride in the necks of the apparatus, formed by ring disks attached to the lower parts of the vertical annular conical partitions, and the surface of the liquid located in the device’s body, while the liquid level can be adjusted, and, thus, allows change the orifice of the necks depending on the content of water vapor in the gas during the process of drying sulfur dioxide, or changing the concentration of sulfuric anhydride in a sorbed gas in a case where the absorption process is conducted. The use of vertical annular cone-shaped partitions with horizontally arranged annular disks adjacent to them determines the nature of the gas entry onto the surface of the liquid located in the apparatus body, accompanied by the formation of a large number of liquid sprays that are dispersed by a gas stream directed to the necks and thus forming the necks irrigation. At the same time, optimal conditions are created in the necks for drying sulfur dioxide gas or absorbing sulfuric anhydride due to the maximum dispersion of the liquid by the high-speed gas flow and thereby creating a large contact surface between the gas and the liquid. At the exit of the necks, the gas is directed into the channels formed by the gas tangentially installed with respect to the radial direction and the vertical blades and the sheet partially immersed in the liquid overlapping them. In the channels, liquid splashes are released, and then the gas stream goes to the outer surface of the 1st partition and thanks to the existing tangentially placed blades and a sheet covering them, which continues to the entire height of the 1st vertical annular conical partition, it passes and goes to the 2- vertical vertical conical septum. The processes of drying sulfur dioxide or absorption of sulfuric anhydride continue on the cooled surface of the second vertical annular conical septum, to which concentrated acid flows through the nozzles, then the gas passes through the neck, in which, as described above, the processes of drying or absorption, curvilinear channels formed by blades and a sheet overlapping them, where there is a spray of acid from the gas stream, after which the gas passes the outer surface of the 2nd partition and leaves the device.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:The utility model is illustrated by drawings, where:

- на фиг. 1 показан фронтальный разрез аппарата;- in FIG. 1 shows a frontal section of the apparatus;

- на фиг. 2 показан вид аппарата сверху.- in FIG. 2 shows a top view of the apparatus.

Аппарат включает корпус 1 и крышку 2, по центру которой расположен входной патрубок 3 с форсункой для орошения 4 и конусом 5 с направляющими лопатками, имеющими тангенциальное расположение по отношению к изначальному направлению движения газа. Входной патрубок 3 соединен с вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 6, имеющей две стенки, образующие замкнутый объем, при этом на обеих стенках нанесены гофры, расположенные тангенциально по отношению к оси аппарата и образующие гребни на наружных поверхностях стенок и каналы на внутренних поверхностях. К нижней части вертикальной кольцевой конусообразной перегородки 6 крепится горизонтально размещенный кольцевой диск 7, на нижней поверхности которого в конечной его части установлены тангенциально по отношению к радиальному направлению движения газа в горловине вертикальные лопатки 8, выходящие на верхнюю поверхность кольцевого диска 7 и образующие криволинейные каналы совместно с листом 9, перекрывающим их, который продолжается на всю высоту 1-ой перегородки. В аппарате установлены несколько узлов, включающих перегородки 6 с дисками 7, снабженными лопатками 8 и перекрывающими их листом 9. На крышке 2 расположен выходной штуцер 10 для выхода газа из аппарата, а донный патрубок 11 на корпусе 1 служит для отвода жидкости.The apparatus includes a housing 1 and a cover 2, in the center of which there is an inlet pipe 3 with an irrigation nozzle 4 and a cone 5 with guide vanes having a tangential arrangement with respect to the initial direction of gas movement. The inlet pipe 3 is connected to a vertical annular conical partition 6 having two walls forming a closed volume, with corrugations placed tangentially with respect to the axis of the apparatus and forming ridges on the outer surfaces of the walls and channels on the inner surfaces. A horizontally placed annular disk 7 is attached to the lower part of the vertical annular conical partition 6, on the lower surface of which vertical blades 8 are installed tangentially with respect to the radial direction of gas movement in the throat, facing the upper surface of the annular disk 7 and forming curved channels together with a sheet of 9 overlapping them, which continues to the entire height of the 1st partition. The apparatus has several nodes, including partitions 6 with disks 7, equipped with blades 8 and overlapping them with sheet 9. On the lid 2 there is an outlet fitting 10 for the gas to exit the apparatus, and the bottom pipe 11 on the housing 1 is used to drain the liquid.

Заявляемая полезная модель аппарата работает следующим образом. Сернистый газ после очистки от вредных примесей в промывном отделении поступает на осушку, либо газовоздушная смесь, содержащая серный ангидрид, после контактного аппарата направляется на абсорбцию во входной патрубок 3 заявляемого аппарата, орошаемого концентрированной кислотой через форсунку 4, и благодаря направляющим лопаткам на конусе 5, установленным на нем тангенциально по отношению к изначальному направлению движения газожидкостного потока, последний приобретает криволинейное, касающееся стенки вертикальной кольцевой конусообразной перегородки 6, движение. В замкнутый объем, образованный двумя стенками вертикальной кольцевой конусообразной перегородки 6, подается прямотоком с газожидкостным потоком оборотная охлажденная вода. Благодаря гофрам, нанесенным тангенциально по отношению к оси аппарата в направлении, противоположном направлению движения газожидкостного потока, и образующим гребни на наружных поверхностях стенок перегородок 6 и криволинейные каналы на внутренних поверхностях этих стенок для движения охлажденной оборотной воды внутри замкнутых объемов, обеспечивается перекрестное движение потоков газа и орошающей его кислоты, с одной стороны, а с другой - охлажденной оборотной воды. В условиях высокой скорости движения газожидкостного потока и его турболизации, а также низкой температуры охлажденной оборотной воды идет конденсация паров воды на поверхности стенки вертикальной кольцевой конусообразной перегородки 6 и одновременно абсорбция крепкой кислотой капель жидкости в случае применения аппарата для осушки сернистого газа, или существенное снижение температуры крепкой кислоты, орошающей газ, содержащей серный ангидрид, при его абсорбции в этом аппарате, что, в конечном итоге, определяет максимальные значения коэффициентов абсорбции и теплопередачи и, тем самым, позволяет обеспечить эффективность проведения процессов массопередачи и теплообмена. Далее процессы осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида идут в горловине аппарата, образованной кольцевым диском 7, прикрепленным к нижней части вертикальной кольцевой конусообразной перегородки 6 и размещенным горизонтально, и поверхностью жидкости, находящейся в корпусе 1 аппарата, при этом уровень жидкости может регулироваться, обеспечивая оптимальные условия осуществления процессов осушки или абсорбции в зависимости от содержания паров воды или серного ангидрида в перерабатываемом газе. Газожидкостный поток, выходя из вертикальной кольцевой конусообразной перегородки 6 со скоростью 20-25 м/с, ударяется о поверхность жидкости, образуя большое количество брызг, которые диспергируются потоком газа, направляющимся в горловину. При скорости газа в горловине 30-45 м/с образуется развитая высокодисперсная поверхность контакта между газом и жидкостью, что обеспечивает высокую эффективность осуществления процессов осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида. На выходе из горловины газожидкостный поток проходит криволинейные каналы, образованные тангенциально установленными лопатками 8 на нижней поверхности кольцевого диска 7 и частично погруженными в жидкость, выходящие на наружную поверхность диска 7, и листом 9, перекрывающих их, который продолжается на всю высоту перегородки 6, где идет выделение брызг кислоты из газа. Благодаря листу 9, покрывающему наружную поверхность 1-ой вертикальной кольцевой конусообразной перегородки, на ней протекают аналогичные процессы тем, которые идут на внутренней поверхности этой перегородки. Лист 9 выходит на внутреннюю поверхность 2-ой вертикальной кольцевой перегородки в ее верхней части, при этом под ним установлены тангенциально направляющие лопатки. Газовоздушный поток поступает на охлажденную внутреннюю поверхность 2-ой вертикальной кольцевой конусообразной перегородки 6, на которую через форсунки подается концентрированная кислота, где, также как и в горловине, идут аналогичные описанным выше процессы осушки сернистого газа и абсорбции серного ангидрида. После очистки газожидкостного потока от брызг кислоты в криволинейных каналах, газ выходит из аппарата через штуцер 10.The inventive utility model of the apparatus operates as follows. Sulfur gas after purification from harmful impurities in the washing compartment is sent for drying, or the air-gas mixture containing sulfuric anhydride, after the contact apparatus is sent to absorption into the inlet pipe 3 of the inventive apparatus, irrigated with concentrated acid through nozzle 4, and thanks to the guide vanes on the cone 5, mounted on it tangentially with respect to the initial direction of gas-liquid flow, the latter acquires a curvilinear, touching the wall of the vertical annular cone shaped septum 6, movement. In a closed volume formed by two walls of a vertical annular conical septum 6, recirculated chilled water is supplied by direct flow with a gas-liquid stream. Due to the corrugations applied tangentially with respect to the apparatus axis in the direction opposite to the direction of gas-liquid flow movement and forming ridges on the outer surfaces of the walls of the partitions 6 and curved channels on the inner surfaces of these walls for the movement of cooled circulating water inside closed volumes, the cross-flow of gas flows and irrigating it with acid, on the one hand, and on the other, chilled circulating water. Under conditions of a high velocity of gas-liquid flow and its turbolization, as well as a low temperature of cooled circulating water, water vapor condenses on the wall surface of a vertical annular conical partition 6 and at the same time absorption of liquid droplets by strong acid in the case of using an apparatus for drying sulfur dioxide, or a significant decrease in temperature strong acid, irrigating a gas containing sulfuric anhydride, when absorbed in this apparatus, which, ultimately, determines the maximum values I absorption and heat transfer coefficients and, thereby, allows us to ensure the effectiveness of the processes of mass transfer and heat transfer. Further, the processes of drying sulfur dioxide or absorption of sulfuric anhydride are in the neck of the apparatus, formed by an annular disk 7, attached to the bottom of a vertical annular conical partition 6 and placed horizontally, and the surface of the liquid located in the housing 1 of the apparatus, while the liquid level can be adjusted, providing optimal conditions for the implementation of drying or absorption processes, depending on the content of water vapor or sulfuric anhydride in the processed gas. The gas-liquid flow, leaving the vertical annular conical partition 6 at a speed of 20-25 m / s, hits the surface of the liquid, forming a large number of sprays that are dispersed by the gas stream directed to the neck. At a gas velocity in the neck of 30-45 m / s, a highly dispersed contact surface between gas and liquid is formed, which ensures high efficiency of the processes of drying sulfur dioxide or absorption of sulfuric anhydride. At the outlet of the throat, the gas-liquid flow passes through curved channels formed by tangentially mounted blades 8 on the lower surface of the annular disk 7 and partially immersed in the liquid, extending to the outer surface of the disk 7, and a sheet 9 covering them, which continues to the entire height of the partition 6, where acid splashes out of the gas. Thanks to the sheet 9, covering the outer surface of the 1st vertical annular conical partition, similar processes take place on it that go on the inner surface of this partition. The sheet 9 goes to the inner surface of the 2nd vertical annular partition in its upper part, while tangentially guiding vanes are installed underneath it. The gas-air flow enters the cooled inner surface of the 2nd vertical annular conical partition 6, to which concentrated acid is fed through the nozzles, where, as in the neck, the processes of drying sulfur dioxide and absorption of sulfur dioxide are similar to those described above. After cleaning the gas-liquid stream from acid splashes in curved channels, the gas exits the apparatus through the nozzle 10.

Claims

An apparatus for drying sulfur dioxide or absorbing sulfuric anhydride, including a housing filled with liquid, a cover with an inlet pipe and an nozzle for irrigation and a gas outlet fitting, several vertical annular partitions coaxially placed in the apparatus body, to the lower part of which horizontally mounted annular disks are mounted tangentially located blades and a sheet overlapping them, characterized in that a cone is installed in the inlet pipe with guide vanes placed tangentially relative to the initial direction of gas movement, while several vertical annular conical partitions have two walls each, forming closed volumes into which cooled circulating water is supplied, and the walls of several vertical annular conical partitions have corrugations located tangentially with respect to the axis of the apparatus in the direction opposite to the direction of gas movement, and forming ridges on the outer surface of the walls and curved channels for the movement of the cooled werewolf th water inside closed spaces.