Патент на изобретение №2201791

(54) СПОСОБ ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к химической и металлургической промышленности, в частности к способам очистки отходящих газов от пыли или вредных компонентов путем мокрого улавливания частиц. Способ очистки отходящих газов включает циркуляцию жидкости в системе абсорбер-бак с дополнительной подачей жидкости для возмещения потерь, подачу жидкости на разных ярусах в абсорбер, разбрызгивание жидкости с образованием капель, подачу отходящих газов снизу абсорбера, поглощение вредных примесей каплями жидкости и выход очищенных газов в верхней части абсорбера. Новым является то, что размер капель жидкости при разбрызгивании поддерживают на каждом ярусе разного диаметра, причем капли большего диаметра более 3 мм – на верхнем ярусе у выхода отходящих газов. Причем расход жидкости поддерживают на постоянном уровне, осуществляя дополнительную подачу жидкости на верхний ярус абсорбера, в количестве, равном от 3 до 10 м³/ч, а расход капель большего диаметра регулируют в зависимости от скорости подачи отходящих газов. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса очистки, упростить регулировку процесса улавливания капель жидкости при изменении расхода очищаемого газа, снизить каплеунос из абсорбера орошающей жидкости. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к химической и металлургической промышленности, в частности к способам очистки отходящих газов от пыли или вредных компонентов путем мокрого улавливания частиц.

Известны способы очистки отходящих газов в распыливающих абсорберах путем распыления жидкости в массе газа на мелкие капли расположенными в несколько ярусов форсунками (кн. Рамм В.М. Абсорбция газов.- М.: Химия.-1976.-C. 11, 294-296, 531-550).

Недостатком данных способов является высокий каплеунос жидкости с очищаемыми газами, что влечет за собой необходимость устанавливать в технологической схеме газоочистки после абсорбера дополнительно каплеуловитель. Это требование усложняет аппаратурно-технологическую схему и создает трудности при компоновке газоочистного сооружения в условиях существующих производств. Кроме того, при очистке агрессивных газов повышаются капитальные вложения и эксплуатационные расходы на сооружение и обслуживание более громоздкой в аппаратурном оформлении технологической схемы. Наличие в схеме каплеуловителя обуславливает дополнительное сопротивление потоку очищаемого газа порядка 100-400 Па при инерционных и до 1500 Па при центробежных типах каплеуловителей.

Наиболее близким из известных аналогов к заявляемому изобретению по совокупности признаков и назначению является способ очистки отходящих газов (кн. Страус В. Промышленная очистка газов.- М.: Химия.-1981.-C. 126, 140-142, 392-397). Способ включает подачу жидкости на разных уровнях в абсорбер, разбрызгивание жидкости с образованием капель заданного диаметра (не более 1 мм), противоточную подачу газов с заданной скоростью и поглощение газов каплями жидкости, которая циркулирует в замкнутом контуре абсорбер-бак. В качестве жидкости используют воду, известковое молоко, аммиачный раствор и др. абсорбенты. Для поддерживания постоянного уровня жидкости осуществляют подпитку воды в бак.

Недостатком данного способа является высокий каплеунос при обработке газов каплями диаметром менее 1 мм. Мелкие капли в процессе движения захватываются твердыми частицами газов и выносятся из абсорбера. Это влечет за собой необходимость устанавливать в технологической схеме газоочистки после абсорбера дополнительно каплеуловитель, что усложняет аппаратурно-технологическую схему и создает трудности при компоновке газоочистного сооружения в условиях существующих производств. Кроме того, при очистке агрессивных газов повышаются капитальные вложения и эксплуатационные расходы на сооружение и обслуживание более громоздкой в аппаратурном оформлении технологической схемы. Наличие в схеме каплеуловителя обуславливает дополнительное сопротивление потоку очищаемого газа порядка 100-400 Па при инерционных и до 1500 Па при центробежных типах каплеуловителей.

Задачей данного изобретения является уменьшение габаритов аппаратурно-технологической схемы газоочистки за счет снижения каплеуноса, в повышении эффективности процесса очистки за счет образования крупных капель и снижения аэродинамического сопротивления газового тракта газоочистки.

Технический результат, достигаемый в заявленном изобретении, заключается в повышении эффективности процесса очистки, снижении затрат на очистку.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки отходящих газов путем противоточной подачи газов и известкового молока, циркулирующего в системе абсорбер-бак и подаваемого в абсорбер на разных уровнях, разбрызгивание и поглощение вредных примесей из газов, новым является то, что одновременно с известковым молоком на верхний ярус абсорбера дополнительно подают воду, причем расход воды поддерживают в количестве 3-10 м³/ч.

Кроме того, диаметр капель верхнего яруса поддерживают размером более 3 мм.

Установлено, что более рентабельно подавать воду непосредственно в верхний объем абсорбера одновременно с известковым молоком для создания орошения отходящих газов на выходе из абсорбера. Известно, что с увеличением расхода очищаемого газа увеличивается величина каплеуноса из скруббера. Опытным путем установлено, что дополнительная подача воды при расходе, равном от 10 м³/ч, позволяет относительно просто регулировать величину каплеуноса. Кроме того, одновременная подача воды с известковым молоком на верхний ярус абсорбера позволяет улучшить эффективность очистки газов за счет образования крупных капель. Снижаются затраты на газоочистку за счет исключения каплеуловителя из системы очистки и уменьшения солевых отложений на форсунках и трубопроводах.

Экспериментально установлено, что при орошении отходящих газов жидкостью с размерами капель разного диаметра на каждом ярусе подачи жидкости, причем на выходе из абсорбера потоком частиц более крупного диаметра, позволяет значительно снизить каплеунос жидкости из абсорбера. Это связано с тем, что мелкие капли жидкости, образующиеся на нижних ярусах абсорбера, имеют скорость витания, меньшую или равную скорости восходящего потока газа. Поднимаясь совместно с потоком газа, мелкие капли жидкости поступают в зону орошения каплями большего диаметра. При взаимодействии мелких капель с крупными каплями происходит частичная коалесценция их, и далее совместное движение вниз. Таким образом, поток капель диаметра более 3 мм обеспечивает существенное снижение уноса мелких капель жидкости с отходящими газами из абсорбера.

Кроме того, установлено, что более рентабельно подавать жидкость непосредственно в верхний объем абсорбера для создания орошения отходящих газов на выходе из абсорбера. Известно, что с увеличением расхода очищаемого газа увеличивается величина каплеуноса из скруббера. Опытным путем установлено, что дополнительная подача воды в поток жидкости, подаваемой для создания капель частиц большего диаметра, при расходе дополнительной жидкости, равном от 3 до 10 м³/ч, позволяет относительно просто регулировать величину каплеуноса.

Расход жидкости, подаваемой через верхний ярус, регулируется в зависимости от скорости подачи газов, причем при большей скорости уменьшают расход жидкости, подаваемой на верхний ярус, и тем самым увеличивают размер капель, при меньшей скорости подачи газов увеличивают расход жидкости и тем самым уменьшают размер капель жидкости на верхнем ярусе, но не менее 3 мм.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволил установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “новизна”.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию “изобретательский уровень” заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию “изобретательский уровень”.

Пример осуществления способа очистки отходящих газов (на примере очистки отходящих газов от хлора, получаемого при производстве магния электролизом расплавленных солей).

Состав отходящих газов магниевого производства: анодный хлор-газ с процесса электролиза – 75% хлора и 20% воздуха, газы сантехотсоса с процесса электролиза – содержание хлора в газах до 6 г/м³, газы с процесса хлорирования обезвоженного карналлита – содержание хлора не более 20 г/м³. Подают в абсорбер отходящие газы в количестве 120 тыс.м³/ч со скоростью 5 м/с. Очистку отходящих газов магниевого производства ведут на промышленной газоочистке, включающей в себя циркуляционные баки емкостью 35 м³, центробежные насосы типа 6НФ производительностью 450 м³/ч и полые оросительные абсорберы диаметром 2,5 м и высотой 14,7 м. В качестве жидкости использовалось известковое молоко, которое циркулировало в системе бак-абсорбер. Расход известкового молока составляет 400 м³/ч. Вход отходящих газов расположен в нижней части абсорбера, а выход – в верхней. В верхней части абсорбера расположены три яруса разбрызгивателей, через которые подавалось известковое молоко. Через верхний ярус дополнительно к известковому молоку подавали воду. Расход воды, дополнительно подаваемой на верхний ярус абсорбера, составляет от 3 до 10 м³/ч. Причем общий расход жидкости, подаваемой на верхний ярус абсорбера (известковое молоко + вода), зависит от скорости подачи отходящих газов. При повышении скорости подачи газов уменьшают расход жидкости, подаваемой на верхний ярус, и соответственно увеличивают размер капель в 2-3 раза, т.е. до 6-8 мм. При уменьшении скорости подачи газов увеличивают расход жидкости и тем самым поддерживают размер капель в пределах 3 мм. В качестве разбрызгивателя использовалось известное устройство, например отбойная тарелка типа отражательного конуса. Средний размер капель двух нижних ярусов равен 1 мм, а верхнего яруса – более 3 мм. По уровню жидкости в баке определяют расход подпиточной воды, необходимой для восполнения потерь за счет испарения. Для этого поддерживают постоянный уровень жидкости в баке. Каплеуловитель был удален из газового тракта газоочистки. Замеры показали, что каплеунос известкового молока из абсорбера составляет 0,5 м³/ч. Эффективность очистки газов в абсорбере составила 96%. Аэродинамическое сопротивление скруббера 1250 Па.

Таким образом, данное изобретение без существенных капитальных затрат позволит повысить степень очистки газов.

Формула изобретения

1. Способ очистки отходящих газов путем противоточной подачи газов и известкового молока, циркулирующего в системе абсорбер-бак и подаваемого в абсорбер на разных уровнях, разбрызгивания и поглощения вредных примесей из газов, отличающийся тем, что с известковым молоком на верхний ярус абсорбера дополнительно подают воду, причем расход воды поддерживают в количестве 3-10 м³/ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что диаметр капель верхнего яруса поддерживают, равным более 3 мм.