RU2069292C1

RU2069292C1 - Set for cleaning exhaust gas from soot

Info

Publication number: RU2069292C1
Application number: RU92012410A
Authority: RU
Inventors: И.П. Слободяник
Original assignee: Кубанский государственный технологический университет
Priority date: 1992-12-16
Filing date: 1992-12-16
Publication date: 1996-11-20

Abstract

FIELD: sanitary cleaning of industrial exhaust gases of dust and toxic admixtures with recuperation of absorbent for reusing it and recovery of absorbed substances. SUBSTANCE: set has smoke stack, reflector, hood, inclined sump, horizontal torus with spraying injectors, circulating absorbent receivers, centrifugal pumps for feeding the absorbent to injectors. Set is provided with two absorbent circulating systems one of which uses high-boiling organic solvent for absorbing soot; it is connected with injectors of upper torus; second system uses circulating water as absorbent which is fed to injectors of lower torus. Set is also provided with settler for separation of water from solvent and screw feeder for discharge of soot, units for distillation of solvent from soot and units for drying soot. EFFECT: enhanced efficiency. 9 dwg

Description

Изобретение относится к области охраны воздушного бассейна от загрязнений промышленными отходами в виде твердых дисперсных частиц и вредных газовых примесей и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности. The invention relates to the field of protection of the air basin from pollution by industrial waste in the form of particulate matter and harmful gas impurities and can find application in the chemical, petrochemical, metallurgical, energy and other industries.

Известна установка для санитарной очистки газовых промышленных выбросов от пыли и вредных газовых примесей, содержащая дымовую трубу, установленный над ней отражатель, центральную трубу для подачи жидкости над отражателем, устройство для распределения жидкости, колпак, размещенный над дымовой трубой с отражателем, кольцевой поддон с наклонным днищем, слой насадки, орошаемой жидкостью для очистки газа, вытяжной вентилятор для отсасывания охлажденного очищенного газа [1]
Недостатком известной установки является низкая эффективность и экономичность очистки газа вследствие неравномерного распределения и взаимодействия жидкости и газа, высокого гидравлического сопротивления потоку газа и необходимости установки вытяжного вентилятора для отсасывания охлажденного газа.A known installation for sanitary cleaning of industrial gas emissions from dust and harmful gas impurities, containing a chimney, a reflector mounted above it, a central pipe for supplying liquid above the reflector, a device for distributing liquid, a cap placed above the chimney with a reflector, an annular pan with an inclined bottom, nozzle layer, irrigated gas cleaning liquid, exhaust fan for aspirating the cooled purified gas [1]
A disadvantage of the known installation is the low efficiency and efficiency of gas purification due to the uneven distribution and interaction of liquid and gas, high hydraulic resistance to gas flow and the need to install an exhaust fan to aspirate the cooled gas.

Как известно, в больших объемах выбросы сажи в атмосферу происходят в производстве сажи, а также в других подобных технологических процессах с образованием сажи (копоти) или мелкодисперсного технического углерода. Сажа
продукт неполного сгорания или термического разложения углеродистых веществ, представляет собой тонкий дисперсный порошок, состоящий из высокодисперсных частиц, главным образом углерода от 88,8% до 99,6% водорода от 0,1% до 1% кислорода от 0,1% до 4,5% средний размер частиц сажи составляет 10-40 нм, плотность 1750-2000 кг/м³. Сажа не смачивается водой, но благодаря сродству с углеводородами смачивается соляровым маслом (керосином), который может быть использован как абсорбент благодаря высокой температуре кипения порядка 270^o С.As you know, in large volumes, soot emissions to the atmosphere occur in the production of soot, as well as in other similar technological processes with the formation of soot (soot) or finely dispersed carbon black. Soot
the product of incomplete combustion or thermal decomposition of carbon substances, is a fine dispersed powder consisting of fine particles, mainly carbon from 88.8% to 99.6% hydrogen from 0.1% to 1% oxygen from 0.1% to 4 , 5% the average particle size of carbon black is 10-40 nm, the density of 1750-2000 kg / m ³ . Soot is not wetted by water, but due to its affinity for hydrocarbons it is wetted with hydrochloric oil (kerosene), which can be used as an absorbent due to the high boiling point of about 270 ^o C.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности и экономичности очистки газовых выбросов от сажи. The technical result of the invention is to increase the efficiency and economy of cleaning gas emissions from soot.

Технический результат достигается тем, что установка для очистки газовых выбросов от сажи, содержащая дымовую трубу, установленный над ней отражатель, колпак над дымовой трубой с отражателем, устройство для распределения жидкости с патрубком для слива жидкости, устройство для распределения жидкости выполнено в виде верхнего и нижнего горизонтальных торов, к которому сверху подсоединены центробежные распыливающие форсунки, выполненные в виде вертикальных нижних и верхних конусов, между которыми жестко закреплены горизонтальные направляющие диски с размещенными по периферии арочными прорезями выпуклостью вверх с осями, направленными под острым углом к радиусу от периферии к центру, а направление осей в смежных форсунках торов противоположное, при этом в верхних конусах сверху выполнены отверстия в виде обратного конуса, а в нижних конусах снизу выполнены отверстия для крепления форсунок к патрубкам торов, установка снабжена сборниками циркулирующего органического растворителя и циркулирующей воды, первые из которых соединены с форсунками верхнего тора, а вторые с форсунками нижнего тора, отстойником для отделения воды от органического растворителя, соединенным со сборниками циркулирующих органического растворителя и воды, перегонными аппаратами для отгонки из сажи органического растворителя с водой, конденсатором, отстойником конденсата со сборниками органического растворителя и воды, сушилок для сажи, причем сборники циркулирующего органического растворителя выполнены со шнеками для сажи, соединенными с перегонными аппаратами, а сборники циркулирующей воды снабжены верхними стеклянными фонарями, соединенными со сборниками циркулирующего органического растворителя. The technical result is achieved by the fact that the installation for cleaning gas emissions from soot containing a chimney, a reflector mounted above it, a cap above the chimney with a reflector, a device for distributing liquid with a nozzle for draining the liquid, a device for distributing liquid is made in the form of upper and lower horizontal tori, to which centrifugal atomizing nozzles are mounted on top, made in the form of vertical lower and upper cones, between which horizontal heads are rigidly fixed spacers with arched slots located on the periphery with a convexity upward with axes directed at an acute angle to the radius from the periphery to the center, and the axes in the adjacent torus nozzles are opposite, with holes in the form of a cone in the upper cones and from the top cones, and in the lower cones holes are made below for attaching nozzles to torus nozzles, the unit is equipped with collectors of circulating organic solvent and circulating water, the first of which are connected to the nozzles of the upper torus, and the second to nozzles of the lower torus, a sump for separating water from an organic solvent, connected to collectors of circulating organic solvent and water, distillation apparatus for distilling soot from an organic solvent with water, a condenser, a condensate sump with collectors of organic solvent and water, dryers for soot, and circulating collectors organic solvent are made with soot screws connected to distillation apparatuses, and circulating water collectors are provided with upper glass filters naryami connected with the collectors of the circulating organic solvent.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлена принципиальная технологическая схема установки; на фиг. 2 схематически изображен фрагмент установки, вертикальный разрез; на фиг. 3 вид по А-А фиг. 2; на фиг. 4 разрез в плоскости Б-Б фиг. 3; на фиг. 5 разрез в плоскости В-В фиг. 3; на фиг. 6 разрез в плоскости Г-Г фиг. 4; на фиг. 7 разрез в плоскости Д-Д фиг. 6; на фиг. 8 разрез в плоскости Е-Е фиг. 6; на фиг. 9 - разрез в плоскости Ж-Ж фиг. 5. The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 presents a schematic process diagram of the installation; in FIG. 2 schematically shows a fragment of the installation, a vertical section; in FIG. 3 is a view along aa of FIG. 2; in FIG. 4 is a section in the plane BB of FIG. 3; in FIG. 5 is a section in the plane BB of FIG. 3; in FIG. 6 is a section in the plane GG of FIG. 4; in FIG. 7 is a section in the plane DD of FIG. 6; in FIG. 8 is a section in the plane EE of FIG. 6; in FIG. 9 is a section in the plane FJ of FIG. 5.

Установка на дымовой трубе для очистки газовых выбросов от сажи включает (фиг. 1-9) вертикальную дымовую трубу 1 с коническим отражателем 2, установленным вершиной вверх и отстоящим от верхней кромки дымовой трубы 1 на расстоянии, равном не менее 0,25 диаметра трубы для обеспечения постоянства сечения для прохода дымовых газов, над коническим отражателем 2 осесимметрично по отношению к дымовой трубе 1 установлен цилиндрический колпак 3, нижняя кромка которого находится ниже верхней кромки дымовой трубы 1, диаметр колпака 3 принимается таким, чтобы поперечное кольцевое сечение между колпаком 3 и дымовой трубой было не меньше поперечного сечения дымовой трубой 1 расположены верхние кольцевые торы 4 в горизонтальной плоскости, соединенные с подводящими патрубками 5, ниже расположены нижние кольцевые торы 6 с подводящими патрубками 7, к кольцевым торам 4 и 6 подсоединены сверху на патрубках поочередно центробежные форсунки 8 и 9, выполненные в виде двух конусов нижнего 10 и верхнего 11, соединенных на фланцах болтами, между которыми плотно затянуты направляющие диски 12 и 13, в которых в периферийной части выполнены выпуклостью вверх арочные прорези 14 и 15, соответственно, с осями, направленными под острым углом к радиусу от периферии к центру, причем направления арочных прорезей 14 и 15 в направляющих дисках 12 и 13 противоположно в смежных по одному и тому же тору 4 или 6, в нижних конусах 10 форсунок 8 и 9 выполнены вертикальные отверстия с внутренней резьбой для крепления на патрубки торов 4 и 6, в верхних конусах 11 форсунок 8 и 9 выполнены вертикальные отверстия с коническим расширяющимся выходом вверх, под колпаком 3 к дымовой трубе 1 прикреплен кольцевой поддон 16 с наклонным дном 17, верхние кромки поддона 16 отстоят от нижних кромок колпака 3 по вертикали на расстоянии не менее 1/8 диаметра колпака, а внутренний диаметр кольцевого поддона 16 не меньше диаметра колпака 3, к нижней части дна 17 поддона 16 подсоединен патрубок 18 для отвода пульпы в отстойник 19, верхний патрубок которого соединен со сборниками органического растворителя 20 с насосами 21 для подачи органического растворителя к патрубку 5 верхнего тора 4, нижний патрубок отстойника 19 соединен со сборниками воды 22 с насосами 23 для подачи воды к патрубку 7 нижнего тора 6, к верхним частям сборников воды 22 подсоединены стеклянные фонари 24 для откачки органического растворителя насосом 25 в сборники органического растворителя 20, к верхним частям сборников органического растворителя 20 подсоединены шнеки 26 для отвода сажи в перегонные аппараты 27 для отгонки из сажи всех паров органического растворителя и воды, соединенные с конденсатором 28 для конденсации паров органического растворителя и воды, соединенным с отстойником 29, верхний патрубок которого соединен со сборником органического растворителя 30 с насосом 31 для откачки органического растворителя в сборник циркулирующего органического растворителя 20, а нижний патрубок отстойника 29 соединен со сборником воды 32 с насосом 33 для откачки воды в сборник циркулирующей воды 22, перегонный аппарат 27 снабжен насосом 34 для подачи оставшейся пульпы из сажи и воды в центрифугу 35 для отделения воды и стока ее в сборник воды 36 с насосом 37 для подачи ее в сборник циркулирующей воды 22, центрифуга 35 снабжена лотком для стока отфильтрованной сажи на транспортер 38 и подачи сажи в сушилку 39, из которой транспортером 40 сажа подается для использования по назначению. The installation on the chimney for cleaning gas emissions from soot includes (Fig. 1-9) a vertical chimney 1 with a conical reflector 2 mounted top up and spaced from the top edge of the chimney 1 at a distance equal to at least 0.25 pipe diameter for to ensure a constant cross-section for the passage of flue gases, a cylindrical hood 3 is mounted axisymmetrically with respect to the chimney 1 above the conical reflector 2, the lower edge of which is lower than the upper edge of the chimney 1, the diameter of the hood 3 is taken so that if the cross-sectional ring between the cap 3 and the chimney was not less than the cross-section of the chimney 1, the upper ring tori 4 are located in a horizontal plane connected to the inlet pipes 5, the lower ring tori 6 with the inlet pipes 7 are located below, to the ring tori 4 and 6 centrifugal nozzles 8 and 9 are alternately connected on top of the nozzles, made in the form of two cones of the lower 10 and upper 11, connected on the flanges by bolts, between which the guide discs 12 and 13 are tightly tightened, in which the arched slots 14 and 15, respectively, with axes directed at an acute angle to the radius from the periphery to the center, with the directions of the arched slots 14 and 15 in the guide disks 12 and 13 opposite in adjacent to the same torus 4 or 6, in the lower cones 10 of the nozzles 8 and 9, vertical holes are made with internal threads for fastening to the nozzles of the tori 4 and 6, in the upper cones of 11 nozzles 8 and 9 there are vertical holes with a conical expanding outlet upward, under the hood 3 to the chimney 1 P an annular pallet 16 with an inclined bottom 17 is attached, the upper edges of the pallet 16 are vertically separated from the lower edges of the cap 3 at a distance of at least 1/8 of the diameter of the cap, and the inner diameter of the annular pallet 16 is not less than the diameter of the cap 3, to the bottom of the bottom 17 of the pallet 16 a pipe 18 is connected for draining the pulp to the sump 19, the upper pipe of which is connected to the organic solvent collectors 20 with pumps 21 for supplying the organic solvent to the pipe 5 of the upper torus 4, the lower pipe of the sump 19 is connected to the water collectors 22 from us axes 23 for supplying water to the nozzle 7 of the lower torus 6, glass lights 24 are connected to the upper parts of the water collectors 22 to pump organic solvent by pump 25 into the organic solvent collectors 20, screws 26 are connected to the upper parts of the organic solvent collectors 20 to remove soot to the distillation apparatuses 27 for distillation from soot of all vapors of the organic solvent and water connected to a condenser 28 for condensation of the vapors of the organic solvent and water connected to a sump 29, the upper pipe of which is connected n with a collector of organic solvent 30 with a pump 31 for pumping the organic solvent into the collector of circulating organic solvent 20, and the lower pipe of the sump 29 is connected to the collector of water 32 with a pump 33 for pumping water into the collector of circulating water 22, the distillation apparatus 27 is equipped with a pump 34 for supplying the remaining pulp from soot and water to a centrifuge 35 to separate the water and drain it into the water collector 36 with a pump 37 for feeding it into the circulating water collector 22, the centrifuge 35 is equipped with a tray for draining the filtered soot to the conveyor rub 38 and feeding soot into dryer 39, from which soot is conveyed by conveyor 40 for intended use.

Установка для очистки газовых выбросов от сажи работает следующим образом. Installation for cleaning gas emissions from soot works as follows.

Горячие дымовые газы движутся вверх по дымовой трубе 1 (фиг. 1-9) под действием тяги, создаваемой разностью температур (а, следовательно, и плотностей) дымовых газов и окружающего воздуха, отражаются от конического отражателя 2 в кольцевое сечение между колпаком 3 и трубой 1, где движутся вниз. Hot flue gases move up the chimney 1 (Fig. 1-9) under the action of the draft created by the temperature difference (and, consequently, the densities) of the flue gases and ambient air, are reflected from the conical reflector 2 into the annular section between the cap 3 and the pipe 1, where they move down.

Циркулирующий органический растворитель подается насосом 21 из сборников 20 в верхний тор 4 по патрубку 5 и в центробежные форсунки 8 и 9, при выходе из которых органический растворитель диспергируется и взаимодействует с газовыми выбросами и захватывает и смачивает сажу, стекает вниз, взаимодействуя с диспергированной водой, которая также подается насосом 23 из сборников 22 в нижний тор 6 по патрубку 7 и в центробежные форсунки 8, 9, по выходе из которых диспергированная вода взаимодействует с газовыми выбросами и органическим растворителем, захватывает органический растворитель и сажу, так как удельные объемы воды, подаваемые на форсунки, намного больше удельных объемов органического растворителя. Вода и органический растворитель после взаимодействия с газовыми выбросами и поглощения сажи стекают в поддон 16 с наклонным дном 17 и патрубку 18 и трубопроводу в отстойник 19, из которого органический растворитель сверху отводится в сборники 20, а вода снизу отводится в сборник 22, из которых насосами 21 и 23 подаются на форсунки 8 и 9 и т.д. The circulating organic solvent is pumped 21 from the collectors 20 to the upper torus 4 through the nozzle 5 and to the centrifugal nozzles 8 and 9, at the exit of which the organic solvent is dispersed and interacts with gas emissions and captures and moistens the soot, flows down, interacting with dispersed water, which is also supplied by the pump 23 from the collectors 22 to the lower torus 6 through the nozzle 7 and to the centrifugal nozzles 8, 9, at the exit of which dispersed water interacts with gas emissions and an organic solvent, vatyvaet organic solvent and carbon black, as the specific amount of water supplied to the nozzles, a much greater specific volumes of organic solvent. Water and organic solvent, after interacting with gas emissions and soot absorption, flow into a sump 16 with an inclined bottom 17 and a pipe 18 and a pipe into a sump 19, from which the organic solvent is discharged from above into the collectors 20, and water from the bottom is discharged into the collector 22, of which by pumps 21 and 23 are fed to nozzles 8 and 9, etc.

Органический растворитель, накапливающийся в сборнике 22, через верхние фонари 24 отводится насосом 25 в сборники циркулирующего органического растворителя 20. Из верхней части сборников органического растворителя 20 сажа отводится шнеками 26 в перегонные аппараты 27, в которых из сажи отгоняется с водяным паром весь органический растворитель и часть воды, пары из перегонных аппаратов отводятся в конденсатор 28, где нацело конденсируются, конденсат стекает в отстойник 29, с верхней части которого отводится органический растворитель в сборник 30, из которого насосом откачивается в сборники циркулирующего органического растворителя 20, а из нижнего патрубка отстойника 29 отводится вода в сборник воды 32, из которого откачивается насосом 33 в сборник циркулирующей воды. Оставшаяся в перегонных аппаратах 27 пульпа из сажи и воды откачивается насосом 34 в фильтрующую центрифугу 35, в которой отфильтровывается вода, стекающая в сборник 36, откуда откачивается насосом 37 в сборник циркулирующей воды 22, а влажная сажа выгружается периодически из центрифуги 35 на транспортер 38, которым подается в сушилку 39, из которой высушенная сажа транспортером 40 подается по назначению. The organic solvent accumulating in the collection vessel 22 is discharged through the upper lanterns 24 by a pump 25 into the collectors of the circulating organic solvent 20. From the upper part of the organic solvent collectors 20, the soot is removed by screws 26 to distillation apparatuses 27, in which all the organic solvent is distilled off from the soot and water vapor part of the water, the vapors from the distillation apparatus are discharged to the condenser 28, where they completely condense, the condensate flows into the sump 29, from the upper part of which the organic solvent is discharged to the collector 30, from which the pump is pumped into the collectors of the circulating organic solvent 20, and from the lower pipe of the sump 29 water is discharged to the water collector 32, from which it is pumped by the pump 33 to the circulating water collector. The soot and water pulp remaining in the distillation apparatuses 27 is pumped out by a pump 34 to a filter centrifuge 35, in which the water flowing into the collector 36 is filtered, from where it is pumped by the pump 37 to the circulating water collector 22, and wet soot is periodically discharged from the centrifuge 35 to the conveyor 38, which is fed into the dryer 39, from which the dried carbon black is conveyed by the conveyor 40 as intended.

Сажа представляет собой мелкодисперсный материал, который при захвате органическим растворителем (соляровым маслом или дизельным топливом) частично смачивается, поэтому может значительное время плавать на поверхности органического растворителя, несмотря на относительно большую плотность сажи (около 1800 кг/м³) в плотном теле) по сравнению с органическим растворителем (в среднем 800 кг/м³).Soot is a finely dispersed material that, when trapped in an organic solvent (with solar oil or diesel fuel), is partially wetted, so it can swim for a considerable time on the surface of the organic solvent, despite the relatively high density of soot (about 1800 kg / m ³ ) in a dense body) compared with an organic solvent (average 800 kg / m ³ ).

Технические преимущества предлагаемой установки для очистки газовых выбросов из дымовых труб от сажи заключается в повышении эффективности и экономичности очистки за счет диспергирования органического растворителя при малых удельных расходах на очистку и использования циркулирующей воды для очистки регенерации растворителя, утилизации сажи. The technical advantages of the proposed installation for the purification of gas emissions from chimneys from soot is to increase the efficiency and economy of cleaning by dispersing an organic solvent at low specific costs for cleaning and using circulating water to clean the solvent regeneration, soot utilization.

Общественно полезные преимущества предлагаемой установки, вытекающие из технических преимуществ, заключаются в повышении эффективности очистки газовых выбросов от сажи, в снижении энергетических и трудовых затрат, в предотвращении загрязнения воздушного бассейна сажей по безотходной технологии. The socially useful advantages of the proposed installation, arising from technical advantages, are to increase the efficiency of purification of gas emissions from soot, to reduce energy and labor costs, and to prevent soot pollution of the air basin with non-waste technology.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения предлагаемой установки по сравнению с прототипом может быть обеспечен за счет уменьшения содержания примесей сажи в газовых выбросах, отводимых через дымовые трубы в атмосферу и предотвращения этим ущерба природе и человеку, а также за счет утилизации части сажи и использования ее по назначению. The expected economic effect of the introduction of the proposed installation in comparison with the prototype can be achieved by reducing the content of soot impurities in gas emissions discharged through chimneys into the atmosphere and preventing this damage to nature and man, as well as by utilizing part of the soot and using it for its intended purpose .

Claims

Installation for cleaning gas emissions from soot, comprising a chimney, a reflector mounted above it, a cap above a chimney with a reflector, a device for distributing liquid with melting nozzles, an annular pan with an inclined bottom with a nozzle for draining the liquid, characterized in that the device for distributing the liquid is made in the form of upper and lower horizontal tori, to which are connected centrifugal atomizing nozzles made in the form of vertical lower and upper cones, between which horizontal guide discs with arched slots located on the periphery convex upward with axes directed at an acute angle to the radius from the periphery to the center are rigidly fixed, and the axes in the adjacent torus nozzles are opposite, with holes in the form of an inverse cone on top cones, and in the lower cones from the bottom there are holes for attaching nozzles to torus nozzles, the installation is equipped with collectors of circulating organic solvent and circulating water, the first of which are connected they are equipped with nozzles of the upper torus, and the second with nozzles of the lower torus, a sump for separating water from the organic solvent, connected to collectors of circulating organic solvent and water, distillation apparatus for distilling the organic solvent from carbon black with water, a condenser, and a condensate sump with collectors of organic solvent and water, a dryer for soot, and collectors of circulating organic solvent are made with soot augers connected to distillation apparatuses, and collectors are circulated uyuschey water provided with upper glass lamps connected to collectors of the circulating organic solvent.