Технология очистки

Применение АПН в производстве брома и иода

Для получения брома используют рассолы некоторых соляных озер, буровые воды нефтеносных районов и маточные щелоки от переработки карналлита и сильвинита, содержащие 0,2-4,5 кг брома в 1 м3. В этих растворах бром содержится в виде бромидов; кроме того, в растворах содержатся хлориды, карбонаты и другие соединения. Для извлечения брома растворы подкисляют серной или соляной кислотой и вводят в них окислитель (обычно хлор) для перевода иона брома в элементарный бром, после чего бром выделяют десорбцией, продувая через раствор воздуха [167, 168]. Процесс проводят в башнях с неподвижной насадкой, работающих недостаточно эффективно, причем насадка подвержена забиванию содержащимися в растворах примесями. Аналогичным образом из соответствующих растворов извлекают иод.
Проведены исследования по применению абсорбционных аппаратов различных типов для извлечения брома и иода, в том числе АПН. В работе описаны результаты испытаний трехсекционной десорбционной колонны для воздушной десорбции брома, изготовленной из асбоцементной трубы диаметром 370 мм с высотой каждой секции около 2 м. Распределительные решетки выполнены из винипласта с долей свободного сечения около 0,35 и шириной щели 3 мм. Использовались пластмассовые шары диаметром от 16 до 37,5 мм с плотностью от 470 до 90 кг/м3. При загрузке на нижнюю решетку шаров диаметром 35,5 мм и плотностью 160 кг/м3 при высоте статического слоя 260 мм, а на Среднюю и верхнюю решетки - шаров диаметрами 16; 35,5 и 37,5 мм и плотностью 160 кг/м3; при высоте статического слоя 260 и 295 мм поддерживали скорость воздуха 2,8 м/с и плотность орошения 90-122 м/ч. При этом степень десорбции …пишите на почту.
В данном абсорбере сопротивление было довольно высоким, что объясняется малым свободным сечением решетки и сравнительно большой высотой статического слоя. В дальнейшем была испытана колонна, также изготовленная из асбоцементной трубы диаметром 375 мм общей высотой 6 м. В качестве насадки использовали полые полиэтиленовые шары диаметром 42 мм и плотностью 240 кг/м3. Высота слоя составляла 100- 150 мм. Доля свободного сечения опорно-распределительных решеток щелевого типа была равна 0,45-0,5 при ширине щелей 10-15 мм. Скорость газа изменяли от 2 до 3,5 м/с, плотность орошения от 70 до 110 м/ч. Число слоев было 4-5. Температура воздуха и рассола колебалась от 12 до 28 °С.
Эффективность оценивали общим числом единиц переноса, отнесенным к жидкой фазе К, принимая модель полного перемешивания жидкости и идеального вытеснения газа. Исследования показали, что К повышается с увеличением скорости газа и высоты статического слоя, но мало зависит от плотности орошения. Лабораторные исследования показали, что при десорбции брома сопротивление газовой фазы невелико и составляет 5-15%. Сопоставление данных лабораторных и опытно-промышленных исследований показало, что К примерно на 20% ниже расчетных значений по данным лабораторных исследований [см. уравнение (111.61)]. Автор работы объясняет это расхождение ошибками, возникающими при экстраполяции влияния некоторых параметров на процесс за пределы, изученные на лабораторной колонне, а также стесненностью движения шаров, что обусловлено сравнительно низким отношением DК/dШ и тем, что не все опыты бы ли проведены в режиме полного псеводоожижения, что объясняется большими размерами насадки. Мы полагаем, что кроме указанных причин могли быть и другие, приведшие к неточности определения K, поскольку была принята модель полного перемешивания жидкости
При десорбции йода сопротивления в каждой из фаз близки, хотя все же на жидкую фазу приходится большая доля. Влияние параметров на процесс десорбции йода аналогично влиянию в случае десорбции брома, но степень отгонки йода заметно ниже. Это объясняется тем, что константы фазового равновесия и, следовательно, движущая сила десорбции для йода значительно ниже, чем для брома. Расчеты показали, что при факторе отгонки (коэффициент избытка воздуха) *, равном двум, в десорбере с четырьмя тарелками общей высотой около 5 м при высоте статического слоя на каждой тарелке 150 мм обеспечивается степень десорбции … пишите на почту.
Другой возможной областью использования АПН является абсорбция брома из бромо-воздушных смесей, полученных при процессе десорбции брома. В качестве абсорбентов для этой цели применяют водные растворы едкого натра или бромидов железа. Исследования по поглощению брома этими абсорбентами проводили в колонне диаметром около 100 мм с насадкой из полиэтиленовых шаров диаметром 16 мм и кажущейся плотностью 250 и 500 кг/м3. Доля свободного сечения решетки составляла 0,27; скорость газа 2,3 м/с; плотность орошения 1,4-7 м/ч. При увеличении статической высоты слоя с 46 до 184 мм степень извлечения брома растворами NаОН возрастала … пишите

 

Применение АПН в производстве аммофоса

Аммофос представляет собой сложное водорастворимое удобрение, содержащее два питательных элемента: азот и фосфор. Аммофос является один из самых перспективных удобрений, и его производство с каждым годом расширяется. Аммофос получают нейтрализацией фосфорной кислоты аммиаком с последующим удалением влаги и грануляцией продукта. Имеется много различных схем получения аммофоса. Однако применяют на практике лишь несколько схем получения аммофоса.
1. Схема получения аммофоса с аммонизатором - гранулятором. В данной схеме используют концентрированную фосфорную кислоту (52 - 54% Р2О5), которую нейтрализуют в две стадии: на 70% в аммонизаторах, а затем в аммонизаторе-грануляторе, в котором происходит одновременно доаммонизация и грануляция полученного аммофоса. Сушка полученных гранул происходит в барабанной сушилке.
2. Схема получения аммофоса с распылительной сушилкой с последующей «мокрой» грануляцией. В данной схеме используют обычную неупаренную экстракционную кислоту (22 - 29% Р2О5), которую нейтра¬лизуют в аммонизаторе, куда подают весь аммиак; до 80% всей полученной пульпы поступает в распылитель¬ную сушилку, в которой получается порошковидный ам¬мофос, а остальная часть пульпы вместе с порошкообразным аммофосом поступает на грануляцию и последующую сушку продукта.
3. Схема получения аммофоса с грануляцией в БГС (барабанном грануляторе-сушилке). По данной схеме в качестве сырья может быть использована фосфорная кислота практически любой концентрации. В этом случае также происходит одностадийная аммонизация в аммонизаторах, после чего пульпу упаривают в вакуум-выпарных аппаратах до содержания влаги в пульпе 20 - 25%, затем она поступает в аппарат БГС, в котором происходит грануляция и сушка готового продукта.

Схема очистки отходящих газов производства аммофоса:

Рис. IV-5. Схема очистки отходящих газов производства аммофоса:
1.2 - сатураторы; 3 - аммонизатор-гранулятор; 4, 5, 6, 8 - абсорберы с псевдоожиженной насадкой; 7, 20 - вентиляторы; 9, 12, 13, 16 - насосы; 10, 11, 14. 15 - циркуляционные баки; 17 - батарейный циклон; 18 - топка; 19 - барабанная сушилка.
При получении аммофоса независимо от схемы производства при аммонизации фосфорной кислоты, грануляции и сушке в газовую фазу выделяются сравнительно небольшие количества фторсоединений, аммиак, количество которого может резко возрасти при нарушениях режима, и аммофосная пыль. Как правило, технологическая нитка производства аммофоса имеет две одинаковые системы очистки: одна система для очистки газа из узла сушки готового продукта, другая система объединяет все остальные технологические источники выделения вредностей. Системы очистки состоят из двух ступеней: первая служит для улавливания аммиака с возвратом отработанной жидкости в процесс и вторая - санитарная башня для очистки от фтористых соединений известковым молоком перед выбросом газов в атмосферу.
Применение АПН в производстве аммофоса целесообразно, так как степень улавливания газов, содержа¬щих аммофосную пыль, в одном аппарате может достигать 99%. Содержание пыли в газах, поступающих на абсорбцию из сушильных барабанов после очистки в циклонах и после аммонизаторов-грануляторов составляет соответственно 1-5 и 5-40 г/м3. Высокое содержание пыли в газах из аммонизатора-гранулятора обусловлено невозможностью сухой очистки, что объясняется большой влажностью пыли. На рис. IV-5 приведена схема очистки отходящих газов производства аммофоса, включающая аммонизатор-гранулятор. Опыт эксплуатации приведенной системы очистки отходящих газов на заводах, где получают аммофос с применением аммонизатора-гранулятора, показал высокую эффективность и надежность в работе АПН. Так, при использовании абсорбера диаметром 2,6 м с двумя слоями насадки средняя степень очистки аммиака при соблюдении технологических параметров (подробнее пиши на почту).
Для АПН, применяемых при очистке отходящих газов от аммиака и фтора в производстве аммофоса, можно рекомендовать следующий режим работы (подробнее пиши на почту).
Вышеприведенные схема очистки и данные могут быть использованы применительно к производству аммофоса по любой схеме, так как отходящие газы примерно одинаковы по своим характеристикам.
Наряду с аммофосом широкое применение находит также нитроаммофоска - сложное удобрение с тремя питательными элементами. В отличие от аммофоса нитроаммофоску в основном получают по схеме с аммоиизатором-гранулятором, в который подается также плав аммиачной селитры и хлористый калий. Процесс и параметры аммонизации аналогичны таковым при производстве аммофоса: кислота аммонизируется на 70%, затем поступает в аммонизатор-гранулятор, в котором доаммонизируется и смешивается с плавом аммиачной селитры и хлористым калием, после чего смесь сушится в барабанной сушилке. Отходящие газы имеют примерно одинаковый состав с газом производства аммофоса, только их количество намного больше. Так, при одной типовой технологической нитке количество газов после барабанной сушилки составляет 200-300 тыс. м3/ч.

Схема очистки отходящих газов производства нитроаммофоски:

Рис. IV-6. Схема очистки отходящих газов производства нитроаммофоски:
1, 2 - сатураторы; 3 - аммонизатор-гранулятор; 4, 10 - вентиляторы; 5, 6 - абсорберы с псевдоожиженной насадкой и двумя циклами орошения; 7 - батарейный циклон; 8 - барабанная сушилка;9 - топка; 11, 14, 15, 18 - насосы; 12, 13, 16, 17 - циркуляционные баки.
Схема очистки отходящих газов производства нитроаммофоски показана на рис. IV-6. Газы от барабанной сушилки в количестве ~ 200 000 м3/ч поступают на очистку в двухступенчатый абсорбер диаметром 5 м, состоящий из двух частей: нижней, где происходит улавливание аммиака кислыми фосфатами аммония, и верхней части для улавливания фторсоединений известковым молоком. Аналогичную схему применяют для улавливания фтора и аммиака из газов от аммонизатора-гранулятора в абсорбере диаметром 3 м. Характеристики абсорбентов и работы АПН в условиях поглощения аммиака и фтора приведены выше (см. описание схемы очистки газов при получении аммофоса с применением аммонизатора-гранулятора).

   

Применение АПН в аллюминиевой промышленности

Как уже говорилось, впервые АПН стали применять в алюминиевой промышленности. При получении метал¬лического алюминия электролизом из криолитоглино-земного расплава в газовую фазу выделяются фтористый водород в результате частичного разложения рас¬плавленного электролита, а также сернистый ангидрид и многокомпонентная полидисперсная пыль в основном от сгорания угольных электродов. Очистке подлежит значительное количество газов (в одной системе до 1 млн. м3/ч) со сравнительно невысоким содержанием вредностей. Так [8], газы, отсасываемые из электролизных ванн, содержат: 0,02 - 0,5 г/м3 фтористого водорода, 0,02 - 0,3 г/м3 сернистого ангидрида и пыль, в кг; торой находится 0,2 - 0,5 г/м3 смолистых веществ.
В одной из ранних работ [3] сообщается, что при очистке отходящих газов алюминиевого производства модельном АПН сечением 0,2 м2 и высотой 1,6 м степень улавливания фторсоединений составила 95%, а пыли улавливалось до 99%. Отмечается, что рабочая юна АПН, несмотря на наличие в газе пыли с алюминистыми веществами, оставалась совершенно чистой. Приводится также характеристика промышленного АПН D = 5,5 м, имеющего один слой насадки с H = 0,3 м; при скорости газа w = 2,5 м/с степень улавливания фторсоединений составила 95% при гидравлическом сопротивлении ~ 1000 Па.
Представлены результаты изучения абсорбции газообразного фтористого водорода в АПН диаметром 180 мм. Поглощение НF проводили содовым раствором, содержащим 4 - 5% Na2СО3; концентрацию НР варьировали в пределах 15-150 мг/м3. АПН имел две секции. Насадка - полиэтиленовые шары диаметром 15 мм. В опытах Hст изменяли от 35 до 175 мм, от 0,25 до 0,7, и от 2,2 до 31 м/ч и ш от 2,5 до 5,6 м/с. Результаты приведены в виде графических зависимостей общего числа единиц переноса от различных факторов. Несмотря на то, что общее число единиц переноса N с ростом доли свободного сечения опорно-распределительных решеток f уменьшается, уменьшается и энергетический параметр.
Приведены результаты испытаний моделей АПН диаметром от 0,4 до 2 м при очистке технологических газов алюминиевого производства. Аппараты имели два слоя шаровой насадки из полых полиэтиленовых шаров (dш = 36 мм, рш = 22б кг/м3), уложенных на опорно-распределительные решетки пруткового типа с долей свободного сечения f=0,4. В верхней части АПН находилась ограничительная решетка с f = 0,9. Аппараты орошали 2-5%-ным содовым раствором.
Имеются сведения о промышленных испытаниях Японии системы из четырех АПН с общей производительностью по газу 600 тыс. м3/ч [151]. В качестве сорбента применялся содовый раствор. Степень поглощения НF в АПН с одним слоем шаровой насадки ставила свыше 93%. По параметрам установки писать на почту.

   

Эксплуатация АПН

К абсорберам с псевдоожиженной насадкой проявляется большой интерес как со стороны проектных организаций для вновь сооружаемых газоочистных систем, так и самими предприятиями для модернизации устаревшего оборудования. Эти абсорберы позволяют без увеличения общего числа абсорберов осуществлять более глубокую очистку газа от вредных примесей. Последнее обстоятельство важно при реконструкции существующих систем очистки, когда все производственные площади уже заняты.
Первые АПН проектировали по индивидуальным проектам в зависимости от условий работы конкретного производства. Каждый раз вновь разрабатывали конструкцию АПН, что задерживало использование этих аппаратов в промышленности и иногда являлось источником неудач при промышленном освоении.
Анализ эксплуатации АПН в ряде производств основной химии позволяет выделить ряд требований при проектировании, монтаже и освоении АПН, обеспечивающих нормальную эксплуатацию этих аппаратов:
Правильный выбор конструкции решетки с обеспечением допусков на величину отверстий с тем, чтобы не допустить провал шаров через решетку. При проектировании и изготовлении решетки из пластических материалов необходимо обеспечить жесткость креплений с тем, чтобы под влиянием температуры и других факторов размеры отверстий решетки не изменялись;
- качественный монтаж опорно-распределительных и ограничительных решеток, контроль правильности монтажа и соответствия просветов решеток проектным данным и фактическим размерам насадки;
- в случае возможного забивания брызгоулавливающего устройства необходимо предусмотреть периодическую промывку брызгоуловителя;
- правильный выбор конструкций форсунок, подающих жидкость на орошение. Последние могут быть грубого распыла с диаметром выходного отверстия не менее 15 мм;
- поскольку в отдельных случаях наблюдалась работа АПН с незначительной подачей орошающей жидкости и даже работа абсорбера совсем без подачи орошения, что приводило к быстрому забиванию аппарата осадками (даже после восстановления нормального орошения не всегда удавалось смыть осадки и наладить нормальную работу абсорбера), необходим тщательный контроль количества орошения, подаваемого в абсорбер; для этого рекомендуется линии подачи жидкостей в АПН снабжать индукционными расходомерами;
- осуществлять непрерывную подачу свежего абсорбента в систему и отводить отработанный раствор, в противном случае жидкость, находящаяся в циркуляционном контуре, загустевает, что обусловлено ее самоиспарением и накоплением в ней твердых веществ, приводящих к забивке системы;
- насадка АПН должна соответствовать условиям работы схемы очистки; так, при температуре жидкости 70°С и выше применять насадку из полиэтилена нельзя, так как она размягчается и быстро выходит из строя;
- конструкция АПН должна обеспечивать легкий доступ к ней и наблюдение за работой псевдоожиженного слоя, а также возможность периодической очистки и легкой смены оросительных устройств и насадки;
- рекомендуется периодически проверять расход газа через АПН (например, пневмометрическими трубками) с тем, чтобы скорость газа в абсорбере не была ниже минимально допускаемой (см. разд. У.2). В случае невозможности повышения расхода газа от основного технологического оборудования следует газ перед АПН разбавлять, создавая организационные подсосы.
В настоящее время назрела необходимость в норма¬лизации абсорберов с псевдоожиженной насадкой. При этом необходимо учесть опыт конструирования и эксплуатации АПН в различных отраслях промышленности.

   

Принцип работы АПН

Принцип работы абсорберов с псевдоожиженной насадкой показан на рис. 1-1. Полый скруббер произвольной формы (в виде цилиндра, конуса, параллелепипеда и др.) разделен поперечными решетками на секции (на рис. 1-1 показана одна секция). В пространство между решетками помещена насадка из элементов той или иной формы. Конструкция нижней решетки, которая называется опорно-распределительной, не должна допускать провала элементов насадки, а верхняя решетка, называемая ограничительной, должна препятствовать выносу насадки за пределы секции. Если в аппарате имеется несколько секций, то часть опорно-распределительных решеток играет роль ограничительных решеток для нижележащих секций.
Если при одновременной подаче в аппарат орошающей жидкости постепенно увеличивать расход газа, то до достижения некоторой скорости газа насадка будет неподвижна (рис. 1-1, а), а затем перейдет в псевдоожиженное состояние (рис. 1-1,6), причем каждому значению скорости газа будет соответствовать определенная высота псевдоожиженного слоя. При дальнейшем увеличении скорости газа в зависимости от высоты начального неподвижного слоя насадка может переместиться («прижаться») к верхней решетке, при этом образуется плотный «плавающий» слой псевдоожиженной насадки (рис. 1-1, в).
Плавающий слой представляет собой разновидность псевдоожиженного орошаемого слоя, в котором прижатая к верхней решетке насадка приходит в движение, обусловленное орошением, под воздействием которой; насадка как бы отжимается от решетки. При этом жидкость, проходит через расширившийся слой насадки, нмшммдействуя с поступающим на очистку газом.

Рис. 1-1. Схема трехфазного псевдоожижения в АПН:
а - скорость газа ниже критической скорости псевдоожижения; б - работа в режиме турбулентно-контактного слоя (обычное псевдоожижение); в - работа в режиме плавающего слоя; 1 - секция абсорбера; 2 - опорно-распределительная решетка; 3 - ограничительная решетка.
Ниже рассмотрен ряд конструкций абсорберов, завивящих от принципа их работы, способов подачи и отвода жидкости и формы рабочей зоны аппарата.

1.2. КОНСТРУКЦИИ АБСОРБЕРОВ С ПСЕВДООЖИЖЕННОЙ НАСАДКОЙ

Абсорбер с псевдоожиженной насадкой плавающего типа является одной из первых разновидностей, нашедшей промышленное применение [3, 9]. На рис. 1-2 схематически показан двухсекционный абсорбер с плавающей насадкой. Аппарат снабжен тремя одинаковыми решетками сравнительно большого свободного сечения, между которыми помещены два слоя насадки. Высота -насадки в каждой секции составляет не менее половины расстояния между соседними решетками. Насадка после некоторого расширения перемещается (прижимается) к верхним решеткам. Однако под воздействием поступающей сверху вниз орошающей жидкости прижатый слой насадки расширяется, образуя плавающий псевдоожиженный слой.
Особенностью созданного таким образом псевдоожиженного орошаемого слоя является то, что в этом случае отсутствуют отрицательные эффекты, характерные для обычных псевдоожиженных слоев с крупными частицами, известные в практике псевдоожижения как поршневой режим» и «газовые пробки». Ни особенность обусловлена равномерностью псевдоожижения по всему слою и как следствие тесным кон-тпктом газа с жидкостью.
Для обеспечения более интенсивного движения на-гадки внутри псевдоожиженного слоя верхние решетки абсорбера устраивают изогнутой формы [23]. Для улавливания брызг в верхней части абсорбера устанавливают брызгоуловитель 4. В качестве насадки для образования плавающего слоя могут быть применены шары диаметром от 7 до 76 мм и плотностью от 20 до 400 кг/м3 [9]. В промышленном исполнении абсорберы с плавающей насадкой имеют диаметр до 5 м и высоту до 12 м [24]. Скорость газа в свободном сечении абсор¬бера составляет примерно 2,5 м/с. Плотность ороше¬ния 25-100 м/ч. Гидравлическое сопротивление одно-секционного абсорбера при плотности орошения 60 м/ч составляет примерно 1,3 кПа.
Абсорберы с псевдоожиженной насадкой плавающего типа рекомендуются для процессов пылеулавливания и

Рис. 1-2. Абсорбер с плавающей насадкой:
1 - ограничительная решетка; 2 -шаровая насадка; 3 - ороситель; 4 - брызгоуловитель.
Рис. 1-3. Абсорбер с псевдоожиженной насадкэй:
1 - опорно-распределительные решетки; 2 - шаровая насадка; 3 - ограничительная решетка; 4 - брызгоуловитель.


Турбулентно-контактный абсорбер или абсорбер с псевдоожиженной насадкой.

Первое название принято за рубежом [10], второе - получило распространение в нашей стране [15-18]. Абсорбер с псевдоожиженной на¬садкой (АПН) показан на рис. 1-3. В АПН имеется один или несколько слоев насадки (обычно два или три), расположенных на опорно-распределительных решетках 1. В верхней части абсорбера находится ограничительная решетка 3 с большим живым сечением, которая предотвращает унос насадки с газом из аппарата. Насадка может псевдоожижаться, не прилипая к ограничитель¬ной решетке при изменении скорости газа в широких пределах, что обусловлено большим расстоянием между решетками (высота неподвижной насадки составляет 0,1-0,2 высоты секции). При работе АПН насадка находится не в виде плотного плавающего слоя, а представляет собой сильно разреженный слой, поскольку скорость газа достигает 6 м/с. В качестве насадки могут применяться шары из пластмасс диаметром до 100 мм и плотностью от 10 до 900 кг/м3. Скорость газа в аппарате может изменяться от 1,5 до 9 м/с, плотность орошения от 5 до 200 м/ч [10].

Рис. 1-4. Схема абсорбера АПН фирмы «Исикавадзяма Харима Дзюкогё Кабусики Кайся».

Рис. 1-5. АПН с прямоточной подачей фаз снизу вверх:

а - с подачей жидкости под решетку, б - с подачей жидкости на некотором расстоянии от решетки; в - с подачей жидкости на решетку; 1 - опорно-распределительная решетка; 2 - псевдоожиженная насадка; 3 - брызгоуловитель.

АПН промышленного исполнения имеет следующую характеристику (двухсекционные аппараты): скорость газа в свободном сечении 4,5-5,0 м/ч, расход газа до 200000 м/ч. Гидравлическое сопротивление абсорбера при плотности орошения 40 м/с составляет 1,4 кПа. Аппараты такого типа применяют для абсорбции и тепло¬обмена. В табл. 1-2 и 1-3 приведены основные данные [24] АПН, выпускаемых фирмой «КАВАГ» (ФРГ) и «Исикавадзима Харима Дзюкогё Кабусики Кайся» (Япония).
Абсорбер с «зажатыми» кипящими слоями предложен для процессов тепло- и массообмена, а также пылеочистки. В конструктивном отношении аналогичен аппарату, показанному на рис. 1-2. Абсорбер работает мри расходах газа и жидкости, обеспечивающих заполнение насадкой всего объема секции без образования плотного плавающего псевдоожиженного слоя. По принципу действия абсорбер с зажатыми кипящими слоями соответствует абсорберу, занимающему промежуточное положение между абсорбером с плавающей насадкой [9] и турбулентно-контактным абсорбером [10].

Абсорбер с псевдоожиженной насадкой и прямоточной подачей фаз (снизу вверх). На рис. 1-5 показан аппарат такого типа с подачей жидкости под решетку (рис. 1-5, а) или на некотором расстоянии от нее (рис. 1-5,6). В последнем случае нижнюю часть аппарата выполняют расширяющейся кверху. В аппаратах обоих видов жидкость вместе с газом снизу вверх поступает в псевдоожижеиный слой насадки, в котором они взаимодействуют. Режим работы указанных абсорберов таков, что отработанная жидкость не достигает верха нсевдоожиженного слоя и проваливается через опорно-распределительную решетку. В аппаратах такого типа резко уменьшается брызгоунос, и они могут работать без брызгоуловителей (роль брызгоуловителей играет всрхняя часть псевдоожиженного слоя). Кроме тоге, исключается возможность налипания твердых частиц на нижнюю часть опорно-распределительной решетки. К недостаткам данной конструкции можно отнести слабое перемешивание жидкости, поступающей в слой, поэтому контакт жидкости с газом является недостаточным, а также необходимость интенсивного распыливания жидкости при подаче под решетку, что затруднено при работе с жидкостями, содержащими твердые взвеси.

Рис. 1-6. Абсорбер с псевдоожнженной насадкой и организованной подачей газа:
1 - газораспределительная тарелка с дутьевыми колпачками; 2 - тарелка провального типа; 3 - насадочные тела; 4 - плоско-параллельная насадка.
Рис. 1-7. Абсорбер с псевдоожиженной насадкой фонтанирующего типа:
а - односекционный аппарат; б - аппарат с несколькими вертикальными секциями; 1- подвод газа и жидкости; 2 - опорная решетка; 3 – кольцевой желоб; 4 - брызгоулозитель.

Предложен еще один вид такого аппарата - прямо¬точный абсорбер с псевдоожиженной насадкой [27], из которого вся Жидкость, поступающая в аппарат, выно¬сится и, отделяясь в циклоне, расположенном вне абсорбера, вновь возвращается в абсорбер для повторного использования (рис. 1-5, в).
Абсорбер с псевдоожиженной насадкой и организованной подачей газа под опорно-распределительную решетку [28]. На рис. 1-6 показан абсорбер с провальной тарелкой, на которой для интенсификации массообмена расположены элементы насадки, находящиеся в псевдоожиженном состоянии. Для подачи газа и отвода жидко¬сти под провальной тарелкой установлены дутьевые колпачки. Абсорбер снабжен брызгоуловйтелем в виде плоскопараллельной насадки.

Абсорбер с псевдоожиженной насадкой фонтанирующего типа [29].

В рассмотренных выше видах АПН опорно-распределительные решетки по отношению к жидкости и газу работали как тарелки провального типа, т. е. через одни и те же отверстия поступал газ на абсорбцию и «проваливалась» жидкость. Для обеспечения более полного устойчивого контакта между фазами и уменьшения количества жидкости, подаваемой на оро¬шение аппарата, предложена конструкция АПН [29], в которой часть опорно-распределительной решетки служит только для отвода отработанной жидкости, а через основную часть решетки поступает в псевдоожиженный слой прямотоком газовая и жидкая фазы. Для создания высокой турбулизации потоков часть рабочей зоны вы¬полнена в виде конуса, способствующего образованию -фонтанирующего слоя насадки.
На рис. 1-7, а показана одна из конструкций такого аппарата. Газ и жидкость прямотоком поступают через отверстие 1 в рабочую зону аппарата и благодаря большой линейной скорости (свыше 10 м/с) поднимаются вместе с шарами до ограничительной решетки 2, которая отклоняет поток к боковой поверхности рабочей зоны. Жидкость и шары опускаются вниз, причем шары скатываются к центру опорно-распределительной решетки и снова увлекаются газожидкостным потоком вверх, а отработанная жидкость через кольцевой желоб выхо¬дит из аппарата (при этом часть отработанной жидкости может находиться в циркуляционном контуре, создавая дополнительную поверхность контакта). Для улучшения циркуляции насадки ограничительная решетка 2 выполнена изогнутой и перед ней установлены направляющие пластины. При больших расходах газа в один корпус помещают несколько параллельно работающих аппаратов (рис. 1-7, б].
В аппаратах указанного типа в качестве насадки служат шары диаметром от 30 до 50 мм и массой от 2,5 до 10 г; высота одной секции (камеры) находится в пре¬делах от 0,8 до 2,5 м, скорость газа при входе в псевдоожиженный слой составляет от 10 до 30 м/с. Расход жидкости на 1 м3 перерабатываемого газа меняется в широких пределах: от 0,05 до 10 л/м3. Гидравлическое сопротивление зависит от изменения параметров процесса и составляет от 200 до 3000 Па. К недостаткам таких аппаратов можно отнести значительный рост гидравлического сопротивления с увеличением расхода газа. Так, при изменении расхода газа на 30% гидравлическое сопротивление увеличивается до 70% от первоначальных значений [29]. Аппараты рассмотренной конструкции рекомендуются для осуществления тепло-массообмена и пылеулавливания. Степень улавливания пыли зависит от перепада давления в аппарате. Так, степень улавливания доломитовой пыли (стандартной) при перепаде давления 500 Па составляет 70% и при 2500 Па она достигает 92%.

Рис. 1-8. Конический абсорбер с псевдоожиженной насадкой:
а - форсуночный вариант; б - эжекционный вариант; 1-опорная решетка; 2 - шаровая насадка; 3 - брызгоулавливающий слой шаров; 4 – сборник жидкости.
Рис. 1-9. АПН с высокой пропускной способностью по газу:
1 - опорно-распределительная решетка; 2 - наклонная ограничительная ре¬шетка; 3 - перегородка; 4 - шаровая насадка.

Конические абсорберы с псевдоожиженной насадкой (КСШ). На рис. 1-8. изображены два вида конического аппарата с псевдоожиженной насадкой [30]. В этих аппаратах корпус имеет форму перевернутого усеченного конуса, причем в нижнем основании конуса скорость газа должна быть достаточной для псевдоожижения насадки (рекомендуется б-10 м/с). В верхнем основа¬нии конуса скорость газа снижают до 1-2 м/с для обеспечения минимального уноса брызг. Наиболее интенсивное псевдоожижение происходит вблизи нижнего основания, постепенно затухая по высоте, причем верхние малоподвижные слои насадки служат для улавливания образующихся в нижней части брызг. В таких аппаратах по сравнению с абсорберами, имеющими постоян¬ное поперечное сечение, насадка псевдоожижается в более плотный слой, что, по мнению авторов работы [30], ведет к лучшему распределению жидкости в насадке, более тесному контакту газа и жидкости, а также допускает широкое варьирование скорости газа. Статиче¬ская высота слоя составляет 0,5-0,8 м.
В абсорбере, показанном на рис. 1-8, а, орошение жидкостью происходит так же, как и в вышеописанных абсорберах, представленных на рис. 1-2 и 1-3, т. е. жидкость подается сверху и движется вниз, противотоком по отношению к газу. В абсорбере, показанном на рис. 1-8, б, жидкость эжектируется газом из нижнего сборника 4, в котором поддерживается постоянный уровень. Эжекция происходит по оси аппарата, так как здесь скорость газа наибольшая. По периферии, где скорость газа наименьшая, жидкость стекает обратно в сборник 4. Аппараты эжекционного типа более просты в работе, так как они не требуют насосов для подачи орошающей жидкости. Такие аппараты целесообразно применять при температуре газа выше 100°С, так как газы соприкасаются с жидкостью еще в сборнике 4, и насадка предохранена от воздействия высокой температуры. К недостаткам аппаратов эжекционного типа следует отнести трудность эксплуатации при колебаниях расходов жидкости и газа.

АПН с высокой пропускной способностью по газовой фазе [31] показан на рис. 1-9. В рабочей зоне абсорбера происходит циркуляция псевдоожиженной насадки при скоростях газа в свободном сечении аппарата, превышающих скорости в прочих конструкциях, что обеспечивается организацией направленных потоков газа и жидкости. Для этого предусмотрены наклонная ограничительная решетка и сплошная перегородка, разделяются зону контакта на две зоны. В основной зоне, занимающей большую часть аппарата, происходит абсорбция, в другой - циркуляция насадки под эжектирующим воздействием подаваемой в зону вспомогательной жидкости. Скорость газа в такой колонне может достигать 8,6 м/с, плотность орошения 180 м/ч.

Рис. 1-10. Абсорбер со смещенными по оси аппарата коническими слоями
псевдоожиженной насадки:
1 - опорные решетки: 2 - насадка; 3 - брызгоуловитель.
Рис. 1-11. Абсорбер с расположением шаровой насадки на упругих нитях:
1 - опорные решетки; 2 - секция аппарата с горизонтально расположенными нитями; 3 - то же, с вертикальным расположением нитей; 4 - брызгоуловитель.
Абсорбер со смещенными по оси аппарата коническими слоями псевдоожиженной насадки. Предложен аппарат [32], в котором для уменьшения брызгоуноса конические слои насадки смещены по оси аппарата так, чтобы брызги из предыдущего слоя не попадали на опорно-распределительную решетку последующего слоя (рис. 1-10).
Другие виды АПН. Для интенсификации массообменных процессов предложен аппарат [33], в котором опорно-распределительная решетка снабжена специальными дутьевыми патрубками для придания насадке вращательного движения.
При колеблющемся расходе газа и жидкости через абсорбер можно использовать абсорбер [19] с опорно-распределительной решеткой и поплавковыми клапанами. Предложена конструкция АПН [34] с опорно-распределительными решетками зигзагообразной формы, выполненными сплошными на выступающих сверху участках и перфорированными на остальной части. По мнению авторов изобретения, это ведет к повышению эффективности работы и уменьшению гидравлического сопротивления.
Для увеличения пропускной способности АПН и уменьшения гидравлического сопротивления предложено шаровую насадку располагать на упругих нитях [35] в продольном и поперечном сечениях аппарата (рис. 1-11).
Предложен абсорбер с внутренним контуром орошения, не требующий насосов для осуществления рециркуляции [36] - инерционно-турбулентный аппарат с подвижной насадкой (ИТПН). ИТПН сочетает в себе две зоны: одну, по принципу действия аналогичную скрубберу Дойля [I, с. 540], и другую, представляющую собой обычный слой насадки в АПН, орошаемый жидкостью, эжектированной из первой зоны.

   

Cтраница 5 из 6

Яндекс.Метрика Rambler's Top100