Способ очистки газовых смесей от вредных примесей и устройство для его осуществления

Номер патента: 1827847

Авторы: Потапкин, Фридман, Гуцевич, Василевский, Русанов

Скачать ZIP архив.

Текст

) б В 010 34 оюз советскихОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИКсудмственное пАтентноеОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СС ГОВед СР)ор ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН О ИВ б,б,бо 1трубов бКроме тучасткедля подстепенькоа коэфгает 100ляет 104ноаи про(72) Василевский В.В:, Гуцевич ЕИПотапкин Б.В Русанов ВД Фридман АА(56) Патент США й 4043886, кл. ЗИ.1, 1977.0 и) спосОБ очистки гдзовых смесей от ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к технологии очистки газов, в частности природного газа от вредных примесей Целью изобретения является повышение степени очистки, коэффициента использования из - лучения и удельной производительности. Дпя решения поставленной задачи процесс селективной диссоциации примесей ведут при облучении потока очищаемого газа ультрафиолетовым излучением во встречном направлении, причем, интенсивность потока ультафиолетового излучения и скорости потока очищаемого газа выбирают из условияОф 3ом-- длительность импульса ультрафиолетог и вого излучения выбирают из условия т =1о плотность молекул примесей в потоке очищаемого газа выбирают иэ условия ч ч частоту импульсовд гультрафиолетового излучения выбирают из условия2 2.ЬО ол; где ч - скорость потока очищаемогоГгаза 6 - фотохимический выход продукт диссоциации, - интенсивность потока УФ-излучения, ло- ппоЬость молекул примесей в газе, о - сечение фотодиссоциации молекул примесеи ч - скорость диффузии молекул примесей в газе, д - коэффициент диффузии молекул примесей в газе. Устрой - ство для осуществления способа содержит реак-ционный объем с входным и выходным патрубками, источники ультрафиолетового излучения уловитель продуктов диссоциации. Источники ультрафиолетового излучения размещены по периферии крышки устройства представляющего две встречно вставленные друг в друга воронки разных размеров, причем прямолинейный участок большой воронки завершен патрубком входа На раструбе меньшей воронки выполнены отверстия для пропускания ультрафиолетового излучения ориентированные на плоскость горловины большой в прямолинейной части меньшей воронки за уповителем расположен патрубок очищенного газа. Размеры устройствад бвыбраныг из соотношения 15 - 3, гдео о - диаметры прямолинейного участка расольшой и малой воронок соотвтетственно. ого, за патрубком ввода в прямолинейном большой воронки размещен теплообменник огрева газа По сравнению с прототипом очистки повышается на несколько порядФициент использования излучения дости- %, удельная производительность состава+10 величаю удельной производительтотипа 2 сл.ф-лы и 2 злф-лы, 1 ил.Изобретение относится к технологииочистки газов, в частности природного газа,от вредных примесей.Цель изобретения - повышение степени очистки, коэффициента использования иудельной производительности;П р и м е р 1, Устройство для осуществления заявленного способа очистки изображено на чертеже 1.Источники УФ-излучения 1 расположены на крышке реакционной камеры 2, представляющей собой две встречновставленные друг в друга воронки разныхразмеров - малая 3 и большая 4, причемпрямолинейный участок большой воронкизаканчивается патрубком входа 5, впередикоторого помещается теплообменник б дляподдержания технологической температуры газовой смеси, т.к., в частности, при температурах меньших температурыконденсации (Т 120 С), сера конденсируется на стенках устройства, а при температурах600 С в зоне диссоциациивозможно образование серосодержащихорганических газов. На раструбе малой воронки; приваренной к раструбу большой воронки изнутри, сделаны отверстия 7 дляпропускания световых лучей 8. Газоваясмесь, содержащая серу, после зоны диссоциации попадает в малую воронку, в прямолинейной части которой расположенуловитель продуктов диссоциации, в данном случае конденсатор-коагулятор 9 серы,где происходит отделение серы от газовогопотока. Прямолинейный участок малой воронки заканчивается выходным патрубком10; На крышке устройства предусматривается система нагретого нейтрального газа11 в буферный объем 12 под давлением,превышающим динамическое давление вреакционной зоне 13, для защиты выходного окошка источника от конденсации серына них, Для работы теплообменника 6, конденсатора-коагулятора 9 и системы подачинагретого нейтрального газа 11 используется тепло, выделяющееся при работе источников,П р и м е р 2. Устройство работает следующим образом.Очищаемый газ через входной патрубок5 и теплообменник б подается в плоскостьгорловины большой воронки 4, уда одновременно от источников 1, расположенныхна крышке через отверстия 7 на раструбемалой воронки 3, подается УФ-излучение 8,которое в слое газа толщиной д бо поглощается и диссоциирует молекулы сероводорода на водород и серу. Полученная такимобразом газовая смесь с температурой Т-200 С, содержащая элементарную серу, непрерывно удаляется иэ реакционной зоны 13 толщиной д, замещаясь очищаемым газом и через раструб малой воронки попадает в конденсатор - коагулятор серы 9, где происходит отделение серы. Очищенный таким образом газ через патрубок 1 О подается к потребителю. Система подачи нагретого нейтрального газа 11 в буферный объем 12 включается до начала процесса очистки, Исходная смесь: газовая смесь при атмосферном давлении и температуре Т - 20 Ссодержанием метана псн 4- 2,7 10 см и сероводорода пнгз - 2,7 10 см (1 об,). Интенсивность потока Уф-излучения длиной волны1800 Л 2200 А гсм фсдлительность импульса излучения Тс; частота следования импульсов -1,50 кГц,Объем, в котором происходит диссоциация молекул сероводорода равенЧ = Бо = - О,ББсм, ,где Б = -1Б з и г4 о Габаритные размеры устройства производительностью 10 м /ч для очистки природ ного газа с содержанием 1 НгЯследующие: диаметр прямолинейного участка .бо " 1 м, диаметр раструба большой воронки 61 = 2,5 м, диаметр малой воронки бг 1,5 м. Длина устройства 4 - 5 м. Производительность очистки равназг см 1я = Ч Б = 4,210 Б чтодаетг сследующее значение удельной производи тельности 0 = 840 с, на несколько порядковпревышающую удел ьную и роизводител ьность прототипа 0 0,03 с .Очистка газовой смеси практическиполная, т.к. количество фотонов, поглощае мых в объеме Ч, равно количеству молекулсероводорода в нем. Коэффициент использования излучения 100.П р и м е р 3. Условия работы и исходнаясмесь те же, Размеры устройства бо - 1 м, 6-2,5 м,бг=1 м,т.е. =1. В этомслучаебомалая воронка является продолжением прямолинейной части большой воронки, поэтому газовый поток после зоны диссоциации полностью попадает в конденсатор-коагулятор и основные характеристики устройства остаются прежними.П р и м е р 4. Условия работы те же,Исходная смесь: газовая смесь при тех же=6,3 10смси иэ того, что достигнута. такая величинапотока и источник доступен).3) Сечение горловины Р гаБ = -уф 4 ф 10410 см1 гд 50 4) Скорость газового потока еУ = - = = 7,5 10 см/секс Э 10 г4 10 условиях с содержанием 1 об,% ЗОг. Размеры установки б, - 1 м, бг" 1,5 м, бд - 3 м,бдт.е. - " 3.боВ этом случае основные характеристикипроцесса очистки существенно не изменятся, т.к. в выбранном диапазоне длин волнизлучения сечение поглощения ЗОг приблизительно равно сечению поглощения НгЯ.Углы раструба воронок меньше 30, срыва "Оструи с угла воронки при выбранной скоростипотока газов не происходит и поток сохраняется ламинарным, вследствие чего произво-дительность устройства сохраняется.П р и м е р 5. Исходная смесь: газоваясмесь при атмосферном давлении с содержанием вуздузха и закиси азота МОг пйОг,7 10 см (1 об,%).Производительность устройства 3 10см" /с. Интенсивность потока УФ-излучения 20длиной волны 180А 420 нм - 10 гэВ/см с длительность импульса т.г,6 10 с, частота следования импульсов 11,5 кГц.Параметры устройства выбраны исходя 25из следующих расчетов:1) Мощность УФ- источникаР = пс 1 Еф = 2,710 Э 10 БУФ4 10 гф эВЗОсЕф = 53 В (для А)2) Интенсивность потока излучениягд эБ1 = 10 г (выбран таким, чтосм сг0 оиС она не выходит за пределы условия формулыlгЧД=710271003 -5 см/сек.5) Длительность импульса излучения1 1тО, 247,2101010610 с 6) Частоту из условий технической доступности с целью уменьшения габаритов устройства выбирает 1 - 1,5 кГц, что находится в прегделах условия формулы,1(ст) 0-(72 10 27 10 )гОЗ 1 Гц.Под действием излучения в области длин волн 400 нм закись азота с фотохимическим выходом 0,24 малек/эВ диссоциируьи 1етпо реакции ИО -Ю + 20г 2 гОбразующая молекула ИО нестабильна и под действием излучения в области длин волн 190 км по следующей суммарной реак+Оцииг г разлагается на два нетоксичных соединения.Объем реакционной зоны из-за меньшего сечения поглощения ЙОг увеличивается в лять раз, однако вследствие того, что необходимость в теплообменнике и уловителе продуктов очистки в этом случае отпадает, длина устройства по сравнению с примером 1 уменьшится в несколько раз (например 1,5-2 мм для производительности 10 м /ч), Остальные характеристики, приведенные в примере 1, сохраняются, Степень очистки п/п 0 по сравнению с прототипом (0,1+0,2) повышается на несколько порядков и составляет "0,0002, Коэффициент использования излучения составляет 99.99% (в прототипе менее 10%), Удельная производительность 0" 1500 с, а в прототипе О - 0,03 с .П р и м е р 5 д Очистка воздуха от паров Н пн - 2,7 10 см (1 об.%), Интенсивность потока УФ-излучения в области длин волн 207+282 нм - 10 э 8/см с: длительг,ность импульса т 10 с; частота сле 4дования импульсов 1 1,5 кГц.В этом случае по реакции 2 Н 1-"э Н 1 примесь разлагается на водород и йод. ля поддержания технологического режима необходимо поддерживать температуру газового потока на входе Т 120 С, а для удаления йода из газового потока на выходе необходим уловитель йода (например конденсатор).1827847 По сравнению с прототипом степень очистки повышается на несколько порядков, коэффициентов использования излучеФормула изобретенияСПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ОТ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ1. Способ очистки газовых смесейот токсичных примесей, включающий ихселективную диссоциацию под воздействием ультрафиолетового излучения с последующим удалением продуктов диссоциации, отличающийся тем, что, сцелью повышения степени очистки, диссоциацию ведут при облучении газа вовстречном направлении, причем скорость потока. газа соответствует условиюСфоЧ 5 - ;г Ьдлительность импульса излучения определяют по формуле1и СфОоплотность молекул примесей в потоке газа соответствует условиюЧ,Чв частоту импульсов излучения выбирают из условияО, 2,где Чг - скорость потока очищаемогогаза;6 - фотохимический вывод продуктовдиссоцивции;о - интенсивность потока ультрафиолетового излучения;и - плотность молекул примесей вгазе;гп . длительность импульса ультрафиолетового излучения;и - сечение фотодиссоциации молекулпримесей в газе; ния достигает 100, удельная производительность составляет 10 + 10 величины4удельной производительности прототипа,5 1 - частота импульсов ультрафиолетового излучения;О - коэффициент диффузии молекулпримесей в газе,2. Устройство для очистки газовыхсмесей от токсичных примесей, содержащее реакционную камеру с входными выходным патрубками, источники ультрафиолетового излучения и уловительпродуктов диссоциации, отличающеесятем, что, с целью увеличения его производительности, реакционная камеравыполнена в виде двух встречно установленных друг в друга воронок разных20 размеров, причем цилиндрическая частьбольшой воронки завершена входнымпатрубком, а на раструбе меньшей воронки выполнены отверстия для пропускания ультрафиолетового излучения,25 ориентированные на плоскость горловины большой воронки, в цилиндрическойчасти меньшей воронки расположен выходной патрубок газа, причем источникиизлучения размещены по периферии30 крышки реакционной камеры.3. Устройство по п.2, отличающеесятем, что размеры его выбирают из условияЭ 55 - 5 - ( 3,б (о огде бо - диаметр цилиндрическихучастков;б, б 2 - диаметры раструбов большойи малой воронок соответственно,4, Устройство по пп, 2 и 3, отличающееся тем, что за входным патрубкомв цилиндрическом участке большой во 45 ронки размещен теплообменник для подогрева газа.1827847 Составитель В. МаксимовТехред М.Моргентал Корректор М, Петрова Заказ 406 Тираж Подписно НПО "Поиск" Роспатента13035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 1

Смотреть

Заявка

4629745/26, 02.01.1989

Василевский В. В, Гуцевич Е. И, Потапкин Б. В, Русанов В. Д, Фридман А. А

МПК / Метки

МПК: B01D 59/34

Метки: смесей, примесей, газовых, вредных

Опубликовано: 27.05.1995

Код ссылки

<a href="http://patents.su/5-1827847-sposob-ochistki-gazovykh-smesejj-ot-vrednykh-primesejj-i-ustrojjstvo-dlya-ego-osushhestvleniya.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ очистки газовых смесей от вредных примесей и устройство для его осуществления</a>

Похожие патенты