RU168908U1

RU168908U1 - DEVICE FOR RINSING AND COOLING OF OUTLET SULFUR GASES

Info

Publication number: RU168908U1
Application number: RU2016138875U
Authority: RU
Inventors: Кирилл Сергеевич Паникаровских
Original assignee: Кирилл Сергеевич Паникаровских
Priority date: 2016-10-03
Filing date: 2016-10-03
Publication date: 2017-02-28

Abstract

Полезная модель относится к сернокислотному производству, в котором осуществляется утилизация сернистых газов предприятий цветной металлургии, и может быть использован при мокрой очистке сернистых газов от вредных примесей (пыль, соединения As, F, возгоны металлов и др.).Аппарат для промывки и охлаждения сернистых газов включает корпус, заполненный жидкостью, крышку с входным патрубком и форсункой для орошения и отводящим газ штуцером, в корпусе размещена вертикальная кольцевая перегородка, к нижней части которой крепится под углом к горизонтали кольцевой диск, на нижней поверхности кольцевого диска в конечной его части установлены тангенциально вертикальные лопатки, выходящие на верхнюю поверхность кольцевого диска и образующие криволинейные каналы совместно с листом, перекрывающим их. В аппарате установлено несколько узлов, включающих вертикальные кольцевые перегородки с установленными под углом к горизонтали дисками и тангенциально расположенными вертикальными лопатками на них.Аппарат имеет минимальные габаритные размеры, пониженную энергоемкость и металло- и материалоемкость, обеспечивает высокую эффективность очистки газа от примесей.The utility model relates to sulfuric acid production, in which sulfur dioxide gases from non-ferrous metallurgy enterprises are disposed of, and can be used for wet purification of sulfur dioxide from harmful impurities (dust, As, F compounds, sublimates of metals, etc.). Sulfur washing and cooling apparatus of gases includes a housing filled with liquid, a cover with an inlet pipe and nozzle for irrigation and a gas outlet fitting, a vertical annular partition is placed in the housing, to the bottom of which is attached at an angle to the mountains zontali annular disc, on vertical vanes tangentially opening onto the upper surface of the lower annular disc surface of the annular disc in a final part thereof fitted and forming curved channels together with the sheet overlapping them. The device has several nodes, including vertical annular partitions with disks mounted at an angle to the horizontal and tangentially located vertical blades on them.The device has a minimum overall dimensions, reduced energy intensity and metal and material consumption, provides high efficiency of gas purification from impurities.

Description

Полезная модель скруббера для очистки газа от вредных примесей (соединений As, F, возгонов металлов, пыли и др.) может быть использована в сернокислотном производстве, в котором осуществляется утилизация отходящих сернистых газов предприятий цветной металлургии.A useful model of a scrubber for cleaning gas from harmful impurities (As, F compounds, sublimates of metals, dust, etc.) can be used in sulfuric acid production, in which waste sulfur dioxide gases from non-ferrous metallurgy enterprises are disposed of.

Известны сернокислотные производства, в которых для очистки газа от вредных примесей используются традиционного вида трубы Вентури (например, сернокислотный цех на комбинате «Электроцинк», г. Владикавказ). Труба Вентури, имеющая традиционное исполнение, включает три основных элемента: конфузор, горловину и диффузор.Sulfuric acid production is known in which a traditional type of Venturi pipe is used to purify gas from harmful impurities (for example, a sulfuric acid workshop at the Electrozinc plant, Vladikavkaz). The traditional Venturi pipe has three main elements: a confuser, a neck and a diffuser.

Конфузор служит для увеличения скорости газа с начальной (10-12 м/с) до необходимой скорости газового потока в горловине (35-45 м/с), при этом из-за относительно низкой скорости газа на протяжении почти всей длины конфузора, последний имеет незначительное влияние на эффективность работы трубы Вентури в целом. Следует отметить, что угол раскрытия конфузора, как правило, не превышает 24-26°, что определяет его большие габариты.The confuser serves to increase the gas velocity from the initial (10-12 m / s) to the required gas flow velocity in the neck (35-45 m / s), while due to the relatively low gas velocity over almost the entire length of the confuser, the latter has insignificant effect on overall venturi pipe performance. It should be noted that the opening angle of the confuser, as a rule, does not exceed 24-26 °, which determines its large dimensions.

Диффузор предназначен для плавного снижения скорости газа до минимальной (6-8 м/с) с целью укрупнения капель жидкости и их последующего высаждения из газового потока. Очевидно, что диффузор не имеет какого-либо значения в решении вопроса повышения эффективности работы трубы Вентури. Угол раскрытия диффузора не превышает 4-6°, что ведет к значительным его размерам.The diffuser is designed to smoothly reduce the gas velocity to a minimum (6-8 m / s) in order to enlarge the liquid droplets and their subsequent precipitation from the gas stream. Obviously, the diffuser does not have any significance in solving the issue of increasing the efficiency of the venturi. The opening angle of the diffuser does not exceed 4-6 °, which leads to its significant size.

Наиболее оптимальные условия для проведения процесса очистки газа от примесей обеспечиваются в горловине за счет максимальной диспергизации жидкости высокоскоростным потоком газа и создания тем самым большей поверхности контакта между газом и жидкостью, а также градиента скоростей между ними, что, в конечном итоге, обуславливает высокую эффективность работы трубы Вентури в целом.The most optimal conditions for the gas purification process from impurities are provided in the neck due to the maximum dispersion of the liquid by a high-speed gas flow and thereby creating a larger contact surface between the gas and the liquid, as well as a velocity gradient between them, which ultimately leads to high work efficiency Venturi pipes in general.

Наиболее близким по технической сущности является аппарат для промывки и охлаждения отходящих сернистых газов, имеющий патент РФ на полезную модель №147796 от 16.10.2014 г.The closest in technical essence is an apparatus for washing and cooling exhaust sulfur dioxide gases, which has a patent of the Russian Federation for utility model No. 147796 of 16.10.2014.

Основным недостатком известного аппарата является недостаточная эффективность работы горловин Вентури, вызванная снижением скорости прохождения очищаемого газа по мере увеличения диаметра горизонтально установленных кольцевых дисков, являющихся одной из образующих горловин труб Вентури, а другой образующей является поверхность жидкости, находящейся в аппарате. Действительно, рост диаметра кольцевых дисков ведет к увеличению площади проходного сечения горловин труб Вентури и обуславливает падение скорости газа в горловине. Последнее определяет существенное уменьшение степени диспергизации жидкости потоком газа и сокращение поверхности контакта между газовой и жидкой фазами, что, естественно, снижает эффективность работы горловин труб Вентури в целом.The main disadvantage of the known apparatus is the insufficient efficiency of the venturi, caused by a decrease in the speed of passage of the gas to be cleaned as the diameter of the horizontally mounted annular disks, which is one of the nozzles forming the venturi, increases, and the other generatrix is the surface of the liquid in the apparatus. Indeed, an increase in the diameter of the annular disks leads to an increase in the area of the orifice of the neck of the venturi and causes a decrease in the gas velocity in the neck. The latter determines a significant decrease in the degree of dispersion of the liquid by the gas flow and a reduction in the contact surface between the gas and liquid phases, which, of course, reduces the overall performance of the vents of the venturi pipes.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение эффективности работы горловин труб Вентури при проведении очистки сернистого газа от вредных примесей.The technical problem, the solution of which is claimed by the claimed utility model, is to increase the efficiency of the vents of the venturi when cleaning sulfur dioxide from harmful impurities.

Указанный результат достигается тем, что заявляемый аппарат включает корпус, заполненный жидкостью, крышку с установленными на ней подводящим газ патрубком с форсункой для орошения и отводящим газ штуцером, в корпусе аппарата коаксиально размещены несколько вертикальных кольцевых конусообразных перегородок, к нижней части которых крепятся кольцевые диски, имеющие на нижней поверхности вертикальные тангенциально расположенные лопатки и лист, покрывающий их, причем кольцевые диски, образующие горловины труб Вентури совместно с поверхностью жидкости, находящейся в аппарате, установлены под углом к горизонтали, что обеспечивает постоянное значение величины площади проходного сечения горловин труб Вентури при росте диаметра кольцевых дисков и, тем самым, оптимальную скорость газа, при которой реализуется максимальная эффективность работы горловин труб Вентури.The indicated result is achieved by the fact that the claimed 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, several vertical conical ring-shaped baffles are coaxially placed in the casing of the apparatus, ring disks are attached to their lower part, having vertical tangentially arranged vanes on the lower surface and a sheet covering them, moreover, circular disks forming the neck of the venturi together with the top the liquid inside the apparatus is installed at an angle to the horizontal, which ensures a constant value of the area of the orifice of the venturi neck with an increase in the diameter of the annular disks and, thereby, the optimal gas velocity at which the maximum efficiency of the neck of the venturi is realized.

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, соединенной с вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, к нижней части которой крепится под углом к горизонтали кольцевой диск 6. На нижней поверхности кольцевого диска 6 в конечной его части установлены тангенциально вертикальные лопатки 7, выходящие на верхнюю поверхность кольцевого диска 6 и образующие криволинейные каналы совместно с листом 8, перекрывающих их. В аппарате установлены несколько узлов, включающих перегородки 5 с дисками 6 и лопатками 7. Над крышкой расположен выходной патрубок 9 для отвода очищенного газа, а донный патрубок 10 на корпусе 1 служит для отвода промывной 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 connected to a vertical annular conical partition 5, to the lower part of which an annular disk 6 is attached at an angle to the horizontal. On the lower surface of the annular disk 6 in the end its parts are installed tangentially vertical blades 7, extending to the upper surface of the annular disk 6 and forming curved channels together with the sheet 8, overlapping them. The apparatus has several nodes, including partitions 5 with disks 6 and blades 7. Above the cover is an outlet pipe 9 for removing purified gas, and the bottom pipe 10 on the housing 1 is used to drain the washing liquid.

Заявляемый аппарат работает следующим образом.The inventive apparatus operates as follows.

Исходный сернистый газ, имеющий температуру 250-320°C и содержащий примеси в виде пыли, SO₂, SO₃, соединений As, F, возгоны металлов, поступает во входной патрубок 3 со скоростью 12 м/с, в который прямоточно с газом подается с температурой 65-67°C слабоконцентрированная серная кислота. При контакте исходного газа с орошающей кислотой идет 1-я стадия промывки и охлаждения газа в испарительном режиме с образованием сернокислотного тумана.The source of sulfur dioxide, having a temperature of 250-320 ° C and containing impurities in the form of dust, SO ₂ , SO ₃ , compounds As, F, sublimates of metals, enters the inlet pipe 3 at a speed of 12 m / s, which is fed directly with gas with a temperature of 65-67 ° C, weakly concentrated sulfuric acid. Upon contact of the source gas with irrigating acid, the 1st stage of washing and cooling the gas in the evaporative mode with the formation of sulfuric acid mist occurs.

Улавливание частиц пыли и других вредных примесей из исходного сернистого газа основано на растворении примесей в сернокислотном тумане. На выходе из объема, ограниченного вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, реализуется принцип инерционнго каплеотделения за счет резкого изменения направления движения газового потока при контакте с поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата 1, при этом капли с уловленными частицами пыли и других примесей, стремясь по инерции сохранить прежнее направление движения, высаживаются на поверхности жидкости. Наряду с этим газ, выходящий из объема, ограниченного вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, со скоростью 25-30 м/с при контакте с поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата, вызывает значительное образование брызг, которые диспергируются потоком газа, направляющегося радиально на дальнейшую очистку от примесей в горловину трубы Вентури, образованную кольцевым диском 6, установленным под углом к горизонтали, и поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата. При этом в горловине трубы Вентури создаются наиболее оптимальные условия для проведения процесса очистки газа от примесей за счет обеспечения постоянной скорости потока газа и, как следствие, максимальной диспергизации жидкости высокоскоростным потоком газа (скорость газа в горловине составляет 35-45 м/с) и создания тем самым большой поверхности контакта между газом и жидкостью, а также градиента скоростей между ними, что обуславливает высокую эффективность работы аппарата в целом по очистке газа от примесей. При увеличении содержания в газе вредных примесей возможно изменение сечения горловины за счет повышения уровня жидкости в корпусе 1, что ведет к интенсификации проходящих тепло- и массобменных процессов. На выходе из горловины газ направляется в каналы, образованные тангенциально установленными по отношению к радиальному направлению движения газа и погруженными частично в жидкость вертикальными лопатками 7 и листом 8, перекрывающими их. В каналах осуществляется выделение брызг жидкости из потока газа за счет действия центробежной силы, которая завершается на внешней поверхности кольцевых дисков 6. Очищенный от брызг газовоздушный поток направляется на следующую стадию очистки от примесей благодаря поступлению в объем, ограниченный вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой 5, к нижней части которой крепится кольцевой диск 6, установленный под углом к горизонтали, с лопатками 7 и перекрывающим их листом 8. На данную стадию очистки газа от примесей через форсунки подается на орошение охлажденная в холодильниках промывная кислота с температурой 37-40°C, что обеспечивает работу этой стадии в конденсационном режиме и, тем самым, дальнейшее охлаждение и очистку газа от примесей, после которой газ выходит из аппарата через патрубок 9.The capture of dust particles and other harmful impurities from the source of sulfur dioxide is based on the dissolution of impurities in sulfuric acid fog. At the exit from the volume bounded by a vertical annular conical partition 5, the principle of inertial droplet separation is realized due to a sharp change in the direction of gas flow in contact with the surface of the liquid located in the apparatus 1, while the droplets with trapped particles of dust and other impurities, tending by inertia maintain the previous direction of movement, are planted on the surface of the liquid. Along with this, the gas leaving the volume bounded by the vertical annular conical partition 5 at a speed of 25-30 m / s when in contact with the surface of the liquid in the apparatus body causes a significant formation of sprays that are dispersed by the flow of gas directed radially for further cleaning from impurities in the neck of the venturi, formed by an annular disk 6 mounted at an angle to the horizontal, and the surface of the liquid in the apparatus. At the same time, in the neck of the Venturi pipe, the most optimal conditions are created for the process of gas purification from impurities by ensuring a constant gas flow rate and, as a result, maximum dispersion of the liquid by a high-speed gas flow (gas velocity in the neck is 35-45 m / s) and thereby a large contact surface between the gas and the liquid, as well as a velocity gradient between them, which leads to the high efficiency of the apparatus as a whole for cleaning gas from impurities. With an increase in the content of harmful impurities in the gas, it is possible to change the neck cross section due to an increase in the liquid level in the housing 1, which leads to an intensification of the passing heat and mass transfer processes. At the outlet of the throat, gas is directed into channels formed by tangentially mounted relative to the radial direction of gas movement and vertical blades 7 partially immersed in the liquid and sheet 8 overlapping them. In the channels, liquid splashes are released from the gas flow due to the action of centrifugal force, which ends on the outer surface of the annular disks 6. The air-gas stream purified from the sprays is sent to the next stage of purification from impurities due to the inflow limited by the vertical annular conical partition 5 to the lower of the part of which an annular disk 6 is mounted, mounted at an angle to the horizontal, with blades 7 and sheet 8 covering them. At this stage, the gas is cleaned of impurities through nozzles the washing acid cooled in refrigerators with a temperature of 37-40 ° C is supplied for irrigation, which ensures the operation of this stage in the condensation mode and, thereby, further cooling and purification of gas from impurities, after which the gas leaves the apparatus through the pipe 9.

Claims

A device for washing and cooling sulphurous gases, including a housing filled with liquid, a cover with a gas supply nozzle with an irrigation nozzle and a gas outlet mounted on it, several vertical conical ring-shaped baffles, coaxially mounted to the lower part of the ring, are mounted in the casing, having vertical tangentially arranged vanes on the lower surface and a sheet covering them, characterized in that the annular disks forming the necks of the venturi together with the surface of the liquid located in the apparatus is mounted at an angle to the horizontal.