RU2680494C1

RU2680494C1 - Rotation scrubber

Info

Publication number: RU2680494C1
Application number: RU2017144538A
Authority: RU
Inventors: Алексей Владимирович Цветнов; Александр Константинович Митин
Original assignee: Алексей Владимирович Цветнов
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2017-12-19
Publication date: 2019-02-21

Abstract

FIELD: oil and gas industry.SUBSTANCE: invention relates to heat and mass transfer gas cleaning devices based on rotation spraying of a spray liquid, which can be used to purify gases of chemical and petrochemical enterprises and related industries from various aerosols and gaseous compounds. Rotation scrubber includes a cylindrical body with tangentially located gas inlet and outlet nozzles, along the axis of which a liquid sprayer is located, made in the form of a spray wheel set in motion with the help of a gear motor located on the side of the cylindrical body perpendicular to its axis, at the same time in the lower part of the cylindrical body a circulation tank with a pump for supplying scrubber liquid through the circulation circuit to the spray wheel is integrated.EFFECT: technical result, which can be obtained by using this invention, is higher cleaning efficiency of high flow rates of gases.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к тепло - и массообменным газоочистным аппаратам, основанным на ротационном распылении орошающей жидкости, которое может быть использовано для очистки газов химических и нефтехимических предприятий и смежных отраслей промышленности от различных аэрозолей и газообразных соединений.The invention relates to heat and mass transfer gas cleaning devices based on rotational spraying of irrigating liquid, which can be used to purify gases of chemical and petrochemical enterprises and related industries from various aerosols and gaseous compounds.

Из уровня техники известно устройство и метод для очистки газов от газообразных соединений и твердых включений (US 4514194 А, B01D 47/16 от 30.04.1985). Устройство состоит из двух секций очистки. В первой секции осуществляется очистка от крупных частиц пыли за счет центробежных сил, возникающих благодаря тангенциальному вводу газовой фазы. Во второй секции осуществляется доочистка газовой фазы за счет увеличения скорости газа, посредством роторного устройства, вращаемого с помощью электродвигателя, что повышает степень массоотдачи.The prior art device and method for cleaning gases from gaseous compounds and solid inclusions (US 4514194 A, B01D 47/16 from 04/30/1985). The device consists of two cleaning sections. In the first section, large dust particles are cleaned due to centrifugal forces arising due to the tangential entry of the gas phase. In the second section, the gas phase is refined by increasing the gas velocity by means of a rotary device rotated by an electric motor, which increases the degree of mass transfer.

Недостатком такого устройства является низкая эффективность очистки в связи с отсутствием высокоразвитой поверхности контакта в виде капель орошающей жидкости, которая может быть создана тем же ротором. Наличие двух контуров орошающей жидкости повышает количество дополнительных единиц вспомогательного оборудования в виде насосов, приемных емкостей и обвязки, что повышает капитальные и эксплуатационные затраты на систему в целом. Двигатель находится внутри аппарата и контактирует с газовой фазой, которая на выходе насыщена влагой, а также может содержать взрывоопасные соединения при очистке, например, выбросов нефтехимических предприятий, что уменьшает срок службы двигателя, а также может послужить причиной невозможности применения данной системы в связи с высокой вероятностью наступления взрывоопасной ситуации.The disadvantage of this device is the low cleaning efficiency due to the lack of a highly developed contact surface in the form of droplets of irrigating liquid, which can be created by the same rotor. The presence of two irrigation fluid circuits increases the number of additional units of auxiliary equipment in the form of pumps, receiving tanks and piping, which increases the capital and operating costs of the system as a whole. The engine is located inside the apparatus and is in contact with the gas phase, which is saturated with moisture at the outlet, and may also contain explosive compounds during cleaning, for example, emissions from petrochemical plants, which reduces the engine's service life, and may also make it impossible to use this system due to the high the likelihood of an explosive situation.

Наиболее близко к предлагаемому изобретению относится скруббер (авторское свидетельство SU 689709 от 05.10.1979), включающийцилиндрический корпус с патрубками входа и выхода газа, закручиватель газового потока, по оси которого на валу установлен распылитель жидкости в виде дисков, между которыми расположены отражатели и трубки подачи жидкости на отражатели. Распылитель приводится во вращение электродвигателем.Closest to the proposed invention is a scrubber (certificate of authorship SU 689709 dated 10/05/1979), including a cylindrical body with gas inlet and outlet pipes, a gas flow swirl, along the axis of which a liquid atomizer is installed in the form of disks in the form of disks, between which reflectors and feed tubes liquids on reflectors. The sprayer is driven by an electric motor.

К недостаткам такого аппарата относится сложность работы с большими расходами высокозапыленных газов, содержащих в том числе смолянистые частицы, поскольку диаметр аппарата ограничен из-за необходимости увеличивать напор для достижения струями жидкости стенок аппарата, что при больших расходах газа может привести к срыву гидродинамического режима и, как следствие, прямому контактированию частиц пылей с цилиндром и его инкрустации частицами с засорением отверстий. При этом производительность и эффективность данного аппарата ограничены, поскольку эффективность улавливания частиц и абсорбция газообразных соединений пропорциональна высоте единиц переноса. Высота данного аппарата ограничена из-за соосного расположения вала распылительных дисков и электродвигателя вверху корпуса скруббера. Использование дисков в качестве оросителя увеличивает гидравлическое сопротивление аппарата, поскольку представляют собой лобовое сопротивление, а также служит дополнительной поверхностью для налипания смолянистых частиц из газовой фазы.The disadvantages of such an apparatus include the difficulty of working with high flows of highly dusty gases, including tar particles, since the diameter of the apparatus is limited due to the need to increase the pressure to reach the walls of the apparatus with liquid jets, which, at high gas flows, can disrupt the hydrodynamic regime and, as a result, direct contact of dust particles with the cylinder and its inlaid particles with clogged holes. At the same time, the productivity and efficiency of this apparatus are limited, since the efficiency of particle capture and the absorption of gaseous compounds is proportional to the height of the transfer units. The height of this unit is limited due to the coaxial arrangement of the shaft of the spray discs and the electric motor at the top of the scrubber body. The use of discs as an irrigator increases the hydraulic resistance of the apparatus, since they are frontal resistance, and also serves as an additional surface for the sticking of tar particles from the gas phase.

Задача изобретения: увеличение эффективности очистки больших расходов газов (до 120 тыс. нм³/ч) до 99,9-99,999% от аэрозолей различного размера, в том числе от нерастворимых частиц и газообразных соединений с постоянным гидравлическим сопротивлением не более 1,5 кПа.Object of the invention: increasing the efficiency of cleaning large gas flows (up to 120 thousand nm ³ / h) to 99.9-99.999% from aerosols of various sizes, including from insoluble particles and gaseous compounds with a constant hydraulic resistance of not more than 1.5 kPa .

Сущность изобретения состоит в том, что ротационный скруббер включает в себя цилиндрический корпус с тангенциально расположенными патрубками входа и выхода газа, по оси которого расположен распылитель жидкости, выполненный в виде распылительного колеса, приводимого в движение с помощью мотор-редуктора, расположенного сбоку цилиндрического корпуса перпендикулярно его оси, при этом в нижнюю часть цилиндрического корпуса интегрирована циркуляционная емкость с насосом для подачи скрубберной жидкости через циркуляционный контур на распылительное колесо.The essence of the invention lies in the fact that the rotary scrubber includes a cylindrical body with tangentially arranged gas inlet and outlet nozzles, the axis of which is a liquid atomizer made in the form of a spray wheel driven by a gear motor located perpendicular to the side of the cylindrical body its axis, while in the lower part of the cylindrical body integrated circulation tank with a pump for supplying scrubber fluid through the circulation circuit to the distribution exhaust wheel.

Кроме того, отличия состоят еще в том, что по высоте скруббера может быть дополнительно установлено от 1 до 2 независимых распылительных колес с собственными мотор-редукторами.In addition, the differences also lie in the fact that from 1 to 2 independent spray wheels with their own gear motors can be additionally installed along the height of the scrubber.

Технический результат, который может быть получен при использовании данного изобретения:The technical result that can be obtained using this invention:

- увеличение эффективности очистки больших расходов газов до 99,9% от аэрозолей различного размера, в том числе от нерастворимых частиц и газообразных соединений за счет создания высокоразвитой поверхности контакта из скрубберной жидкости с помощью распылительных колес и создания турбулентного режима течения фаз. Расположение мотор-редуктора сбоку корпуса скруббера позволяет компоновать скруббер распылительными колесами в необходимом количестве без ограничений по высоте и диаметру скруббера, что важно при очистке больших расходов газов;- an increase in the efficiency of cleaning large gas flows up to 99.9% from aerosols of various sizes, including from insoluble particles and gaseous compounds due to the creation of a highly developed contact surface from scrubbing liquid using spray wheels and the creation of a turbulent phase flow. The location of the gear motor on the side of the scrubber body allows the scrubber to be assembled with spray wheels in the required quantity without restrictions on the height and diameter of the scrubber, which is important when cleaning large gas flows;

- доведение эффективности очистки газов от аэрозолей различного размера, в том числе от нерастворимых, смолянистых частиц до 99,999% с постоянным гидравлическим сопротивлением не более 1,5 кПа за счет возможности установки одного, двух или трех распылительных колес. Дополнительная установка распылительных колес увеличивает поверхность контакта фаз, время пребывания загрязняющих веществ в массообменных зонах. При этом необходимая поверхность создается без использования живого сечения скруббера в виде дополнительных контактных устройств, а благодаря свободному сечению и наклону лопаток в распылительных колесах не происходит повышения гидравлического сопротивления.- bringing the efficiency of gas cleaning from aerosols of various sizes, including from insoluble, tar particles to 99.999% with a constant hydraulic resistance of not more than 1.5 kPa due to the possibility of installing one, two or three spray wheels. Additional installation of spray wheels increases the contact surface of the phases, the residence time of pollutants in the mass transfer zones. In this case, the necessary surface is created without using the live section of the scrubber in the form of additional contact devices, and due to the free section and tilt of the blades in the spray wheels, there is no increase in hydraulic resistance.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, на котором изображено:The invention is illustrated in the drawing, which shows:

на фиг. 1 - общий вид ротационного скруббера.in FIG. 1 is a general view of a rotational scrubber.

Ротационный скруббер состоит из цилиндрического корпуса 1 с патрубками входа и выхода газа, распылительных колес (от 1 до 3) 2, приводимых во вращательное движение для распыла скрубберной жидкости мотор-редуктором 3, расположенным сбоку цилиндрического корпуса перпендикулярно его оси, интегрированной циркуляционной емкости 4 с насосом 5 для циркуляции скрубберной жидкости.The rotary scrubber consists of a cylindrical body 1 with gas inlet and outlet nozzles, spray wheels (from 1 to 3) 2, rotationally driven to spray the scrubber liquid with a gear motor 3 located on the side of the cylindrical body perpendicular to its axis, integrated circulation tank 4 s pump 5 for circulating scrubber fluid.

Предлагаемый ротационный скруббер работает следующим образом.The proposed rotational scrubber operates as follows.

Загрязненный газ поступает в ротационный скруббер 1 тангенциально в нижнюю часть аппарата. Под действием центробежной силы начинается улавливание наиболее крупных частиц газовой фазы.Contaminated gas enters the rotary scrubber 1 tangentially in the lower part of the apparatus. Under the influence of centrifugal force, capture of the largest particles of the gas phase begins.

Затем газовый поток поднимается к областям контакта с мелкодисперсной фазой, создаваемой специальными распылительными устройствами 2. Распылительное устройство в виде распылительного колеса специальной конструкции разбрызгивает подаваемую на колесо скрубберную жидкость, за счет вращения, создаваемого с помощью мотор-редуктора 3. В этих областях создается турбулентный режим, многократно увеличивающий поверхность массообмена и конвективную диффузию. Осуществляется полное улавливание загрязняющих частиц газа созданными каплями жидкости с размером соизмеримым с размером частиц, их дальнейшая коагуляция и сепарация капель (отбрасывание) за счет гидродинамического режима и центробежных сил к стенкам аппарата, откуда пленкой скрубберная жидкость направляется в интегрированную циркуляционную емкость 4.Then the gas flow rises to the areas of contact with the finely dispersed phase created by special spraying devices 2. The spraying device in the form of a spraying wheel of a special design sprays the scrubber fluid supplied to the wheel due to the rotation created by the gear motor 3. In these areas, a turbulent mode is created , repeatedly increasing the mass transfer surface and convective diffusion. The gas particles are completely captured by the created liquid droplets with a size comparable with the particle size, their further coagulation and droplet separation (dropping) due to the hydrodynamic regime and centrifugal forces to the walls of the apparatus, from where the scrubbing liquid is directed into the integrated circulation tank by film, 4.

Основной объем скрубберной жидкости из нижней части циркуляционной емкости 4 насосом 5 направляется в циркуляционный контур ротационного скруббера с подачей на распылительные устройства 2. В зависимости от размера частиц и расхода газовой фазы для достижения заданной эффективности очистки устанавливается от одного до трех распылительных колес.The main volume of the scrubber liquid from the lower part of the circulation tank 4 by the pump 5 is directed to the circulation circuit of the rotary scrubber with the supply to the spray devices 2. Depending on the particle size and gas flow rate, from one to three spray wheels are installed to achieve the specified cleaning efficiency.

При необходимости в системе обновляется скрубберная жидкость за счет слива и добавления подпиточной жидкости.If necessary, the scrubber fluid is updated in the system by draining and adding make-up fluid.

Использование предлагаемого скруббера в народном хозяйстве (производство жирных кислот, сложных минеральных удобрений из концентрата, производство каучука и изделий из него, производство серной кислоты при утилизации высокозапыленных сернистых газов и т.п.) позволит обеспечивать высокую эффективность очистки сложных газов, содержащих аэрозоли различных размеров, в том числе нерастворимых, смолянистых частиц, и газообразные соединения, посредством улавливания частиц с одновременной абсорбцией газообразных соединений.The use of the proposed scrubber in the national economy (the production of fatty acids, complex mineral fertilizers from concentrate, the production of rubber and products from it, the production of sulfuric acid in the utilization of highly dusty sulfur dioxide, etc.) will ensure high efficiency in the treatment of complex gases containing aerosols of various sizes , including insoluble, tar particles, and gaseous compounds, by trapping the particles while absorbing the gaseous compounds.

Claims

1. A rotary scrubber, characterized in that it includes a cylindrical body with tangentially arranged gas inlet and outlet nozzles, the axis of which is a liquid atomizer made in the form of a spray wheel driven by a gear motor located on the side of the cylindrical body perpendicular to its axis at the same time, a circulation tank with a pump is integrated into the lower part of the cylindrical body to supply scrubber liquid through the circulation circuit to the spray wheels about.

2. The rotary scrubber according to claim 1, characterized in that from 1 to 2 spray wheels can be additionally installed along the height of the scrubber.