RU2038123C1

RU2038123C1 - Vortex apparatus for cleaning gas

Info

Publication number: RU2038123C1
Authority: RU
Inventors: Л.М. Останин; А.Ф. Махоткин; И.Н. Хапугин; А.Ф. Коновалов; А.М. Шамсутдинов
Original assignee: Казанский инженерный центр "Промэкология"
Priority date: 1992-01-04
Filing date: 1992-01-04
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: removing toxicity liquids from gases. SUBSTANCE: swirling device of the apparatus is provided with a cylindrical member whose height is equal to 0.7-1.5 of its diameter and which is mounted above the swirling device. A set of additional members are mounted inside the top part of the housing and arranged over the periphery ring with respect to the assembly of filtering members. The cylindrical member is provided with space for collecting cleaned gas at its top part. Openings can be made in the top part of the cylindrical member. The cloth of the plate can have a space for supplying a heat carrier. In addition, the 0.6-07 ratio of the filtering area of the assembly of filtering members to the filtering area of the additional members is preferable. EFFECT: improved quality of cleaning. 4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки газовых выбросов от паров и тумана агрессивных жидкостей и может быть использовано в химической и других областях промышленности. The invention relates to a device for cleaning gas emissions from vapors and fog of aggressive liquids and can be used in chemical and other industries.

Известен аппарат газоочистки, содержащий контактное устройство, выполненное в виде стакана из двух частей [1] Нижняя часть стакана выполнена в виде завихрителя с тангенциальными соплами для закрутки газожидкостного потока, а верхняя часть выполнена гофрированной из волокнистого материала и снабжена глухим верхним основанием. В этом аппарате газожидкостный поток, попадая в контактное устройство, закручивается и, поднимаясь вверх по стакану, отфильтровывается сквозь гофрированную стенку из волокнистого материала. A known gas purification apparatus comprising a contact device made in the form of a glass of two parts [1] The lower part of the glass is made in the form of a swirler with tangential nozzles for swirling the gas-liquid flow, and the upper part is corrugated from fibrous material and provided with a deaf upper base. In this apparatus, the gas-liquid flow, entering the contact device, is twisted and, rising up the glass, is filtered through a corrugated wall of fibrous material.

Однако в этом аппарате вся масса улавливаемой жидкости пропускается через фильтрующую поверхность. Основная масса жидкости скапливается в нижней части фильтрующей поверхности, выводя ее из рабочего состояния. Фильтрование происходит только в верхней части, что значительно увеличивает гидравлическое сопротивление контактного элемента. Повышается также скорость фильтрации, что приводит к вторичному брызгоуносу с наружной стороны фильтрующей поверхности и быстрому механическому разрушению фильтрующего слоя. Все это снижает эффективность очистки газового потока и надежность работы аппарата. However, in this apparatus, the entire mass of trapped liquid is passed through the filter surface. The bulk of the liquid accumulates in the lower part of the filtering surface, bringing it out of operation. Filtering occurs only in the upper part, which significantly increases the hydraulic resistance of the contact element. The filtration rate also increases, which leads to secondary spraying from the outside of the filter surface and the rapid mechanical destruction of the filter layer. All this reduces the efficiency of cleaning the gas stream and the reliability of the apparatus.

Известен вихревой аппарат газоочистки, в котором контактный элемент выполнен из нижней закручивающей части и верхней фильтрующей части [2] Верхняя часть выполнена из набора фильтрующих элементов, установленных с зазором по отношению к закручивающей части. Это позволяет отделить от газового потока основную массу жидкости перед поступлением его в фильтрующие элементы. Газовый поток с частицами тумана кислоты и микробрызгами жидкости, не отделившимися под действием центробежных сил в зазоре между закручивающей и фильтрующей частями, распределяется между фильтрующими элементами, где и происходит дальнейший процесс очистки. Known vortex gas purification apparatus in which the contact element is made of a lower twisting part and an upper filter part [2] The upper part is made of a set of filter elements installed with a gap with respect to the twisting part. This allows you to separate the bulk of the liquid from the gas stream before it enters the filter elements. The gas stream with particles of acid mist and microsprays of liquid, which did not separate under the action of centrifugal forces in the gap between the swirling and filtering parts, is distributed between the filtering elements, where the further cleaning process takes place.

Однако эффективная работа аппарата по очистке отходящих газов может быть неустойчивой, особенно при больших нагрузках по жидкости, так как возможна неравномерность подачи жидкости на фильтрующие элементы. Из-за этого отдельные фильтрующие элементы имеют малоорошаемую поверхность, что приводит к вторичному парообразованию, а с фильтрующих элементов, работающих при очень большом орошении, происходит вторичный унос капель газовым потоком. Это снижает степень газоочистки. However, the effective operation of the apparatus for purification of exhaust gases can be unstable, especially at high loads on the liquid, since uneven flow of liquid to the filter elements is possible. Because of this, individual filter elements have a poorly irrigated surface, which leads to secondary vaporization, and secondary removal of droplets by a gas stream occurs from filter elements operating with very large irrigation. This reduces the degree of gas cleaning.

В основу изобретения положена задача создать аппарат газоочистки, работающий с высокой эффективностью газоочистки и надежность в эксплуатации при любых соотношениях контактирующих фаз. The basis of the invention is the task of creating a gas purification apparatus operating with high gas purification efficiency and operational reliability at any ratios of the contacting phases.

Для этого в вихревом аппарате газоочистки, содержащем корпус, разделенный тарелкой на две камеры: нижнюю с закручивающей частью и верхнюю, выполненную из набора фильтрующих элементов, установленных над закручивающей частью с зазором, а также патрубки подвода и отвода фаз, согласно изобретению закручивающая часть снабжена установленным над ней цилиндрическим элементом, высота которого равна 0,7-1,5 его диаметра, внутри верхней части корпуса по периферийному кольцу по отношению к набору фильтрующих элементов установлен ряд дополнительных фильтрующих элементов, в своей верхней части снабженных полостью для отвода очищенного газа. To this end, in a gas purification vortex apparatus comprising a housing divided by a plate into two chambers: a lower one with a screw part and an upper one made of a set of filter elements mounted above the screw part with a gap, and also the phase inlet and outlet pipes, according to the invention, the screw part is equipped with an installed above it a cylindrical element, the height of which is 0.7-1.5 of its diameter, a number of additional elements are installed inside the upper part of the housing along the peripheral ring with respect to the set of filter elements Filtering elements at its upper part provided with a cavity for discharging purified gas.

Целесообразно, чтобы отношение площади фильтрации набора фильтрующих элементов к площади фильтрации дополнительных элементов было равно 0,6-0,7. It is advisable that the ratio of the filtering area of the set of filter elements to the filtering area of the additional elements is equal to 0.6-0.7.

В верхней части цилиндрического элемента могут быть выполнены отверстия. Holes can be made in the upper part of the cylindrical element.

Преимущество предлагаемого аппарата заключается в том, что набор фильтрующих элементов в нем работает в режиме орошаемого фильтра, что способствует эффективному улову тумана и паров кислот при фильтрации. Образующиеся при этом микробрызги улавливаются в дополнительном наборе фильтрующих элементов. Это повышает эффективность газоочистки отходящих газов и способствует полному улову отработанных кислот, повышению надежности аппарата при любых соотношениях контактирующих фаз. The advantage of the proposed apparatus is that the set of filter elements in it operates in the irrigated filter mode, which contributes to the effective capture of fog and acid fumes during filtration. The resulting microsprays are captured in an additional set of filter elements. This increases the efficiency of gas purification of exhaust gases and contributes to the complete capture of spent acids, increasing the reliability of the apparatus at any ratios of the contacting phases.

Выбор отношения высоты цилиндрического элемента, установленного над завихрителем, к его диаметру (0,7-41,5) определяется условием формирования закрученной жидкостной струи, т.е. при таком соотношении размеров элемента вся жидкость успевает отжаться к внутренней стенке элемента и превратиться в пленку, при этом угол раскрытия выходящей из элемента жидкостной струи строго определен. The choice of the ratio of the height of the cylindrical element mounted above the swirl to its diameter (0.7-41.5) is determined by the condition for the formation of a swirling liquid jet, i.e. with this aspect ratio of the element, all the liquid manages to squeeze out to the inner wall of the element and turn into a film, while the opening angle of the liquid stream emerging from the element is strictly defined.

Выбор отношения площадей фильтрации набора фильтрующих элементов и набора дополнительных перфорированных элементов, равного 0,6-0,7, определяется тем, что скорость фильтрации газового потока через периферийные элементы была в 1,5 раза ниже, чем основных. В этом случае даже при повышении расхода газа через аппарат скорость фильтрации через периферийные элементы не будет превышать расчетной и не будет образовываться вторичный капельный унос жидкости с их поверхности. The choice of the ratio of the filtering areas of the set of filtering elements and the set of additional perforated elements equal to 0.6-0.7 is determined by the fact that the filtration rate of the gas flow through the peripheral elements was 1.5 times lower than the main ones. In this case, even with an increase in gas flow through the apparatus, the filtration rate through the peripheral elements will not exceed the calculated one and secondary drip entrainment of liquid from their surface will not form.

На чертеже представлен продольный разрез вихревого аппарата. The drawing shows a longitudinal section of a vortex apparatus.

Вихревой аппарат газоочистки содержит корпус 1, разделенный тарелкой 2 на две камеры нижнюю и верхнюю. Нижняя камера аппарата содержит закручивающее устройство (завихритель) 3, выполненный из набора тангенциально установленных пластин. Верхняя камера содержит набор фильтрующих элементов 4, установленных с зазором 5 по отношению к тарелке 2. Фильтрующие элементы 4 выполнены в виде патронов, обернутых слоем фильтрующего материала, открытых к зазору 5 и заглушенных сверху. В верхней камере в зазоре 5 установлен над закручивающим устройством 3 цилиндрический элемент 6, высота которого равна 0,7-1,5 его диаметра. В верхней камере цилиндрического элемента 6 могут быть выполнены отверстия 7. В верхней камере аппарата по периферийному кольцу по отношению к набору фильтрующих элементов 4 установлен ряд дополнительных фильтрующих элементов 3, выполненных в виде патрона с фильтрующим слоем с открытым концом сверху и глухим основанием снизу, снабженным патрубком отвода отделившейся жидкости через гидрозатвор. В верхней камере набора дополнительных фильтрующих элементов 8 расположена полость 9 для отвода очищенного газа. Аппарат снабжен патрубками 10-14 входа газа в нижней части, выхода газа из полости 9, ввода жидкости, вывода жидкости с поверхности тарелки 2 и вывода жидкости после фильтрования соответственно. Для подогрева жидкости тарелка 2 может быть выполнена с полостью 15 для подвода теплоносителя через патрубок 16. The gas purification vortex apparatus comprises a housing 1 divided by a plate 2 into two chambers lower and upper. The lower chamber of the apparatus contains a swirling device (swirl) 3 made of a set of tangentially mounted plates. The upper chamber contains a set of filter elements 4 installed with a gap 5 in relation to the plate 2. The filter elements 4 are made in the form of cartridges wrapped with a layer of filter material, open to the gap 5 and muffled from above. In the upper chamber in the gap 5, a cylindrical element 6 is installed above the twisting device 3, the height of which is 0.7-1.5 of its diameter. Apertures 7 can be made in the upper chamber of the cylindrical element 6. In the upper chamber of the apparatus along the peripheral ring with respect to the set of filter elements 4, a number of additional filter elements 3 are installed, made in the form of a cartridge with a filter layer with an open end at the top and a blind base at the bottom, equipped with a branch pipe for separating the separated liquid through the hydraulic lock. In the upper chamber of the set of additional filtering elements 8 there is a cavity 9 for the removal of purified gas. The apparatus is equipped with nozzles 10-14 of the gas inlet at the bottom, gas outlet from the cavity 9, liquid inlet, liquid outlet from the surface of the plate 2 and liquid outlet after filtering, respectively. To heat the liquid plate 2 can be made with a cavity 15 for supplying a coolant through the pipe 16.

Вихревой аппарат газоочистки работает следующим образом. The vortex gas treatment apparatus operates as follows.

Подлежащий очистке газ, содержащий пары и туман неорганических кислот, в частности азотной кислоты, через патрубок 10 поступает в контактную зону завихрителя 3. Жидкость поступает в контактную зону завихрителя через патрубок 12. В контактном устройстве 3 закрученный газовый поток подхватывает, раскручивает и диспергирует жидкость. Центробежные силы отжимают частицы к тангенциальным пластинам. Ударясь о них, капли жидкости обновляют свою поверхность, сливаясь и вновь дробясь. В завихрителе 3 за счет высокой турбулизации фаз происходит улов паров кислот и части тумана. Образовавшийся закрученный газожидкостный поток поднимается и попадает в цилиндрический элемент 6 в виде обечайки. Центробежные силы отжимают жидкость к внутренней стенке обечайки, где образуется вращающаяся пленка. На выходе из обечайки жидкость срывается, в зазоре 5 достигает стенок корпуса 1 и сливается на тарелку 2, а затем отводится из аппарата через патрубок 13. При больших расходах жидкой фазы в обечайке могут быть предусмотрены отверстия 7, через которые отводиться часть жидкости с внутренней стенки обечайки на тарелку 2. Оставшаяся часть жидкости в виде микробрызг и тумана поступает в фильтрующие элементы 4, работающие в режиме орошаемого фильтра, где происходит практически полное улавливание жидкой фазы. Капли жидкости, сорвавшиеся с наружной поверхности фильтрующих элементов 4, особенно при больших расходах газовой фазы (вторичный унос) улавливаются в дополнительных периферийных фильтрующих элементах 8, через которые проходит газовый поток. Отделившаяся в фильтрующей ступени жидкость, стекая с фильтрующих элементов 4 и 8, отводится через патрубок 14. Газовый поток из внутренней полости фильтров поступает в полость 9 и отводится из аппарата. The gas to be cleaned containing vapors and a mist of inorganic acids, in particular nitric acid, enters the contact zone of the swirler 3 through the pipe 10. The liquid enters the contact zone of the swirler through the pipe 12. In the contact device 3, the swirling gas stream picks up, unwinds and disperses the liquid. Centrifugal forces squeeze particles to tangential plates. Hitting them, liquid droplets renew their surface, merging and crushing again. In swirler 3, due to the high turbulization of the phases, acid vapor and part of the mist are captured. The resulting swirling gas-liquid flow rises and enters the cylindrical element 6 in the form of a shell. Centrifugal forces squeeze the liquid to the inner wall of the shell, where a rotating film is formed. At the outlet of the shell, the liquid breaks off, in the gap 5 reaches the walls of the housing 1 and drains onto the plate 2, and then is discharged from the apparatus through the nozzle 13. At high flow rates of the liquid phase, openings 7 can be provided in the shell, through which part of the liquid is drained from the inner wall shells on the plate 2. The remaining part of the liquid in the form of microsprays and fog enters the filter elements 4, operating in the irrigated filter mode, where almost complete capture of the liquid phase occurs. Drops of liquid that have torn from the outer surface of the filter elements 4, especially at high gas phase flow rates (secondary entrainment), are captured in additional peripheral filter elements 8 through which the gas stream passes. The liquid separated in the filter stage, flowing down from the filter elements 4 and 8, is discharged through the pipe 14. The gas stream from the inner cavity of the filters enters the cavity 9 and is discharged from the apparatus.

Таким образом, достигается наиболее полное улавливание жидкой фазы и ступенчатый вывод ее из рабочей зоны аппарата. Thus, the most complete capture of the liquid phase and its stepwise withdrawal from the working area of the apparatus is achieved.

Благодаря предложенной совокупности существенных признаков аппарата достигается высокая эффективность газоочистки и надежность работы при эксплуатации при любых соотношениях контактирующих фаз. Thanks to the proposed combination of essential features of the apparatus, high gas cleaning efficiency and operational reliability are achieved during operation at any ratios of the contacting phases.

Claims

1. VORTEX GAS PURIFICATION APPARATUS, comprising a housing with inlet and outlet branch pipes, divided by a plate into the upper and lower chambers, filter elements installed in the upper chamber with a clearance to the twisting device located in the lower chamber, characterized in that the apparatus is equipped with a cylindrical element, installed above the swirling device, and additional filtering elements with a cavity for removing purified gas in the upper part, while additional filtering elements are placed in the upper chamber ring on the outside of the filter elements, and the height of the cylindrical element is 0.7 1.5 of its diameter.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the ratio of the filtering area of the filtering elements to the filtering area of the additional filtering elements is 0.6 0.7.

3. The device according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the cylindrical element in the upper part is made with holes.

4. The apparatus according to claims 1 to 3, characterized in that it is provided with a cavity for supplying a coolant located in the plate cloth.