RU158507U1

RU158507U1 - DEVICE FOR DRYING SULFUR GAS OR ABSORPTION OF SULFUR ANHYDRIDE

Info

Publication number: RU158507U1
Application number: RU2015141502/05U
Authority: RU
Inventors: Кирилл Сергеевич Паникаровских
Original assignee: Кирилл Сергеевич Паникаровских
Priority date: 2015-09-29
Filing date: 2015-09-29
Publication date: 2016-01-10

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 конусообразных перегородок, к нижней части которых крепятся горизонтально установленные диски с тангенциально расположенными вертикальными лопатками и листом, перекрывающим их, отличающий тем, что к имеющимся кольцевым дискам присоединены дополнительные кольцевые диски, образующие замкнутые объемы, в которые подается охлажденная оборотная вода, при этом дополнительные кольцевые диски выполнены с гребнями, частично погруженными в жидкость и образующими криволинейные каналы, причем поверхность этих дисков имеет гофры.Apparatus for drying sulfur dioxide or absorption of 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 conical ring-shaped partitions coaxially placed in the apparatus body, to the lower part of which horizontally mounted disks are mounted tangentially located vertical blades and a sheet overlapping them, characterized in that additional ring disks are attached to the existing ring disks, o forming closed volumes into which cooled circulating water is supplied, with additional annular disks made with ridges partially immersed in liquid and forming curved channels, the surface of these disks having corrugations.

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. 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).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. 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 irrigation Venturi pipes is carried out in heat exchangers installed outside the Venturi pipes [Electrozinc Combine ", Vladikavkaz).

Наиболее близким по техническим решениям заявляемой полезной модели 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 technical solutions of the claimed utility model 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 РФ №147796 от 16.10.2014 г. являются большие капитальные затраты, вызванные необходимостью установки нескольких дорогостоящих теплообменников, а также монтажа трубопроводов с арматурой, требующихся для обвязки этих теплообменников с трубами Вентури.The main disadvantage of using the traditional type of Venturi pipes and utility model adopted as a prototype according to the patent of the Russian Federation No. 147796 dated October 16, 2014 is the high capital costs caused by the need to install several expensive heat exchangers, as well as the installation of pipelines with fittings required to bundle these heat exchangers with venturi pipes.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель аппарата, является сокращение капитальных затрат при использовании его за счет исключения внешних теплообменников путем интенсификации теплообмена в аппарате. Указанный результат достигается тем, что заявляемая полезная модель включает корпус, заполненный жидкостью, крышку с установленными на ней подводящим газ патрубком с форсункой для орошения и отводящим газ штуцером, коаксиально размещенные в корпусе аппарата несколько вертикальных кольцевых конусообразных перегородок, к нижним частям которых крепятся горизонтально расположенные кольцевые диски с присоединенными к ним дополнительными кольцевыми дисками, обращенными к поверхности жидкости и образующими замкнутые объемы, в которые подается охлажденная оборотная вода, при этом дополнительные кольцевые диски выполнены с гребнями, частично погруженными в жидкость и образующими криволинейные каналы, причем на поверхности дополнительных кольцевых дисков имеются гофры. Использование вертикальных конусообразных кольцевых перегородок с примыкающими к ним горизонтально расположенными кольцевыми дисками определяет «взрывной» характер входа газа на поверхность жидкости, находящейся в корпусе аппарата, сопровождающийся образованием большого количества брызг жидкости, которые диспергируются потоком газа, направляющегося в горловины и таким образом осуществляющим орошение горловин. При этом в горловинах создаются оптимальные условия для проведения процессов осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида за счет реализации следующих факторов, оказывающих существенное влияние на рост теплообменных и массообменных процессов:The technical problem to which the claimed utility model of the apparatus is aimed is to reduce capital costs when using it by eliminating external heat exchangers by intensifying heat transfer in the apparatus. The indicated result is achieved by the fact that the claimed utility model includes a housing filled with liquid, a cover with a gas supply pipe with an irrigation nozzle and a gas outlet installed on it, several vertical conical ring-shaped partitions coaxially placed in the device’s body, horizontally mounted to their lower parts annular disks with additional annular disks attached to them, facing the surface of the liquid and forming closed volumes into which aetsya chilled circulating water, wherein the additional annular disks formed with ridges, partially immersed in the liquid and forming a curved channel, wherein on the surface of the additional annular disks are corrugated. The use of vertical cone-shaped annular partitions with horizontally arranged annular disks adjacent to them determines the "explosive" nature of the gas entering 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 the flow of gas directed into the necks and thereby irrigating the necks . At the same time, optimal conditions are created in the necks for carrying out drying processes of sulfur dioxide or absorption of sulfuric anhydride due to the implementation of the following factors that significantly affect the growth of heat transfer and mass transfer processes:

- наличие гофр на поверхностях дополнительных кольцевых дисков, обращенных к поверхности жидкости, а также гребней на них, образующих криволинейные каналы, обуславливают большую турболизацию газожидкостного потока и обеспечивают интенсивный теплообмен между охлажденной оборотной водой, поступающей в замкнутые объемы, образованные кольцевыми дисками, и газожидкостным потоком, что, в свою очередь, ведет к эффективному прохождению массопередачи;- the presence of corrugations on the surfaces of additional annular disks facing the surface of the liquid, as well as ridges on them, forming curved channels, cause large turbolization of the gas-liquid flow and provide intensive heat transfer between the cooled circulating water entering the closed volumes formed by the annular disks and the gas-liquid flow , which, in turn, leads to the efficient passage of mass transfer;

- прямоток движения газожидкостного потока с охлажденной оборотной водой, подаваемой в замкнутые объемы, образованные кольцевыми дисками, и имеющей минимальную температуру, при развитой поверхности теплообмена дает возможность существенно снизить температуру кислоты и, тем самым, повысить значение коэффициента абсорбции при проведении процесса абсорбции серного ангидрида;- cocurrent flow of a gas-liquid stream with cooled circulating water supplied to closed volumes formed by annular disks and having a minimum temperature, with a developed heat exchange surface, makes it possible to significantly reduce the temperature of the acid and, thereby, increase the value of the absorption coefficient during the process of absorption of sulfuric anhydride;

- высокая скорость газожидкостного потока в криволинейных каналах горловин ведет к интенсификации теплопередачи и степени абсорбции благодаря росту коэффициента абсорбции при проведении процессов осушки сернистого газа и абсорбции серного ангидрида;- the high gas-liquid flow rate in the curved channels of the necks leads to the intensification of heat transfer and the degree of absorption due to an increase in the absorption coefficient during the drying of sulfur dioxide and the absorption of sulfuric anhydride;

- при необходимости увеличения влияния вышеуказанных факторов на теплообмен и степень абсорбции при осушке сернистого ангидрида или абсорбции серного ангидрида возможно уменьшение проходного сечения горловин за счет изменения уровня жидкости в аппарате.- if it is necessary to increase the influence of the above factors on heat transfer and the degree of absorption during drying of sulfur dioxide or absorption of sulfuric anhydride, it is possible to decrease the flow area of the necks due to a change in the liquid level in the apparatus.

На выходе из горловин газ направляется в каналы, образованные тангенциально установленными вертикальными лопатками, частично погруженными в жидкость, и листом, перекрывающим их. В каналах идет выделение брызг жидкости, а затем газ выходит из аппарата.At the exit of the necks, the gas is directed into the channels formed by tangentially mounted vertical blades, partially immersed in the liquid, and a sheet overlapping them. Liquid is sprayed out in the channels, and then the gas exits the apparatus.

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. Входной патрубок 3 соединен с вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5. К нижней части вертикальной кольцевой конусообразной перегородки 5 крепится горизонтально размещенный кольцевой диск 6 с присоединенным к нему дополнительным кольцевым диском 7, обращенным к поверхности жидкости и образующим замкнутый объем, в который подается охлажденная оборотная вода, при этом дополнительный кольцевой диск 7, расположенный над поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата, выполнен с гребнями 8, частично погруженными в жидкость и образующими криволинейные каналы, причем на поверхности кольцевого диска 7 имеются гофры. На нижней поверхности кольцевого диска 7 в конечной его части установлены тангенциально вертикальные лопатки 9, выходящие на верхнюю поверхность кольцевого диска 6 и образующие криволинейные каналы совместно с листом 10, перекрывающих их. В аппарате установлены несколько узлов, включающих вертикальные кольцевые перегородки 5 с прикрепленными к ним кольцевыми дисками 6 и 7, образующими замкнутые объемы, в которые подается охлажденная оборотная вода, при этом дополнительные кольцевые диски 7, обращенные к поверхности жидкости, находящейся в корпусе аппарата, выполнены с гребнями 8, частично погруженными в жидкость и образующими криволинейные каналы, причем на поверхности кольцевого диска 7 имеются гофры. На крышке 2 расположен штуцер 11 для выхода газа из аппарата, а донный патрубок 12 на корпусе 1 служит для отвода жидкости.The apparatus includes a housing 1 and a cover 2, in the center of which an inlet pipe 3 with an irrigation nozzle 4 is located. The inlet pipe 3 is connected to a vertical annular conical partition 5. A horizontally placed annular disk 6 is attached to the bottom of the vertical annular conical partition 5 with it attached an additional annular disk 7 facing the surface of the liquid and forming a closed volume into which cooled circulating water is supplied, while an additional annular disk 7 located on d the surface of the liquid located in the cabinet, configured with ridges 8, partially immersed in the liquid and forming a curved channel, and on the surface of the annular disc 7 are corrugations. On the lower surface of the annular disk 7, in its final part, tangentially vertical blades 9 are mounted that extend onto the upper surface of the annular disk 6 and form curved channels together with the sheet 10 overlapping them. Several units are installed in the apparatus, including vertical annular partitions 5 with annular disks 6 and 7 attached to them, forming closed volumes into which cooled circulating water is supplied, while additional annular disks 7, facing the surface of the liquid located in the apparatus body, are made with ridges 8, partially immersed in a liquid and forming curvilinear channels, and on the surface of the annular disk 7 there are corrugations. On the lid 2 there is a fitting 11 for the exit of gas from the apparatus, and the bottom pipe 12 on the housing 1 serves to drain the liquid.

Заявляемая полезная модель аппарата работает следующим образом.The inventive utility model of the apparatus operates as follows.

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 со скоростью 12 м/с, орошаемого концентрированной кислотой через форсунку 4 и входит в объем, образованный вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, в котором идет первая стадия осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида. На выходе из объема, ограниченного вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой, газ со скоростью 23-25 м/с входит в контакт с поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата, что, естественно, вызывает образование большого количества брызг жидкости, захватываемых потоком газа, направляющегося в горловину. В горловине, образованной прикрепленными к вертикальной кольцевой конусообразной перегородке 5 и расположенными горизонтально кольцевыми дисками 6 и 7, образующими замкнутый объем, в который подается охлажденная оборотная вода, и поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата, газожидкостный поток со скоростью 25-40 м/с входит в криволинейные каналы, ограниченные гребнями 8, выполненными на нижней поверхности кольцевого диска 7 и обращенными к поверхности жидкости с частичным заглублением в нее. В криволинейных каналах газожидкостный поток подвергается большой турбулизации, что при наличии гофр на поверхности диска 7 обеспечивает интенсивный теплообмен между охлажденной оборотной водой, поступающей в замкнутые объемы, образованные кольцевыми дисками 6 и 7 и газожидкостным потоком, что ведет к интенсивному прохождению процесса массопередачи. При этом охлажденная оборотная вода, подаваемая в замкнутые объемы и имеющая минимальную температуру, образованные горизонтально расположенными кольцевыми дисками 6 и 7, прямотоком с направлением движения газожидкостного потока, позволяет значительно снизить температуру кислоты и увеличить значение коэффициента абсорбции серного ангидрида. Последнему способствует скоростной режим газа в криволинейных каналах, ведущий также к росту коэффициента абсорбции при проведении процессов сушки сернистого газа и абсорбции серного ангидрида. Затем газожидкостный поток поступает в каналы, образованные вертикальными лопатками 9, установленными тангенциально в конечной части диска 7 и выходящими на верхнюю поверхность кольцевого диска 6, перекрытых листом 10, где идет высаждение брызг кислоты, после чего газ направляется в аналогичную описанной выше последующую горловину, в которой проходят все вышеуказанные процессы теплообмена и массообмена, а затем газ выходит из аппарата через штуцер 11.Sulfur gas after purification from harmful impurities in the washing compartment is dried, or the air-gas mixture containing sulfuric anhydride, after the contact apparatus, is sent to the absorption inlet 3 of the inventive apparatus at a speed of 12 m / s, irrigated with concentrated acid through nozzle 4 and enters the volume formed by a vertical annular conical septum 5, in which there is a first stage of drying of sulfur dioxide or absorption of sulfuric anhydride. At the outlet of the volume bounded by a vertical annular conical septum, the gas at a speed of 23-25 m / s comes into contact with the surface of the liquid located in the apparatus body, which naturally causes the formation of a large amount of liquid spray trapped by the flow of gas directed into the neck . In the neck formed by attached to a vertical annular conical partition 5 and horizontally arranged annular disks 6 and 7, forming a closed volume into which cooled circulating water is supplied, and a liquid-liquid flow at a speed of 25-40 m / s with the surface of the liquid inside the apparatus body enters into curved channels bounded by ridges 8 made on the lower surface of the annular disk 7 and facing the surface of the liquid with a partial deepening into it. In curved channels, the gas-liquid flow undergoes large turbulence, which, in the presence of corrugations on the surface of the disk 7, provides intensive heat exchange between the cooled circulating water entering the closed volumes formed by the annular disks 6 and 7 and the gas-liquid flow, which leads to intensive passage of the mass transfer process. At the same time, the cooled circulating water supplied to confined volumes and having a minimum temperature formed by horizontally arranged annular disks 6 and 7, by direct flow with the direction of gas-liquid flow movement, can significantly reduce the acid temperature and increase the value of the absorption coefficient of sulfuric anhydride. The latter is promoted by the high-speed regime of gas in curved channels, which also leads to an increase in the absorption coefficient during drying processes of sulfur dioxide and absorption of sulfuric anhydride. Then, the gas-liquid flow enters the channels formed by the vertical blades 9, which are installed tangentially in the end part of the disk 7 and extend to the upper surface of the annular disk 6, overlapped by the sheet 10, where the spray of acid is deposited, after which the gas is directed to the subsequent neck similar to that described above, into which pass all the above processes of heat transfer and mass transfer, and then the gas leaves the apparatus through the nozzle 11.

Claims

Apparatus for drying sulfur dioxide or absorption of 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 conical ring-shaped partitions coaxially placed in the apparatus body, to the lower part of which horizontally mounted disks are mounted tangentially located vertical blades and a sheet overlapping them, characterized in that additional ring disks are attached to the existing ring disks, o forming confined volumes into which cooled circulating water is supplied, while additional annular disks are made with ridges partially immersed in liquid and forming curved channels, the surface of these disks having corrugations.