Абсорбционная колонна

ВСЮ П ИСАЯМ ОБРЕТЕН И 1922 Союз СоветскиеСоциалистическиеРеспублик ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 6) ) Дополнительное к авт, сниц-вугКл,10 53/18)Заявлено 30.10.75 (2 ) 2186344/ присоединением заявк Гаеуднрстеенный камнтет СССР но делам изобретений( 088. 8) арытнй Дата опубликован писания 28(72) Автор изобрете Е, Шербак 7) Заявите ИОНН 54) А ПОНН о увеличивает вре т0 оэникает необхочество тарелок. димость увеличив рован гаемому олонна,ия окисл и плас прев астиду та тв вн остьо, преотере сИзобретение относится к химическому машиностроению, а именно к конструкции тарельчатых колонн для проведения процессов тепло-массообмена между газом и жидкостью, преимущественно для улавливания окислов азота, и может найти применение в химической, рациокимической и других отраслях промышленности, где существует необходимость очистки газов от окислов азота и полу чения азотной кислоты. Известны колонны для контакти газа с жидкостью, включающие зак ленные в корпусе перфорированные тины (тарелки) с направленными от стиями и плоские кольцеобраэные пл ны, установленные коаксиально ме перфорированными пластинами и обо щие зазор с корпусом аппарата 11 Однако смещение газа в простр между тарелками снижает интенси массообмена на тарелке, Кроме тог ращение подачи газа приводит к итарелками жидкости, чтмя залуска аппарата,Известен барботажный адсорбер, включающий тарелку с колпачком и устройство для перелива жидкости 21.Недостаток этого устройства определяется невысокой интенсивностью процессов массообмена на тарелке, вследствие продольного перемешивания жидкости на е и перемешивания газа при олпачок, из-за чего в Наиболее близка к предла изобретению абсорбционная к имущественно для улавливан азота, включающая корпус, с релки, под каждой иэ которь на присоециненная к корпусу перегородка, На ситчатых та новлены стаканы с отверстия перечным перегородкам прис патрубки, входящие в стакан положенных тарелок 3. итчатые х устано попереч релкак у ми, а к оединень ы нижера3 7419Однако перемешивание газа при движении по кольцевому зазору между ста- каном и патрубком перегородки и в самом патрубке снижает интенсивность массообмена на вышележащей тарелке.Кроме того, в стакане происходит смешение жидкости с разной концентрацией, после чего она поступает на ситчатую тарелку, что также снижает концентрацию кислоты на выходе с тарелки и, со ответственно, интенсивность процесса массообмена.Цель изобретения - интенсификация процесса путем поддержания большей концентрации абсорбируемого компонента газа с поглощающей жидкостью.Это достигается тем, что известная абсорбционная колонна, включающая корпус, ситчатые тарелки, под каждой из которых установлена присоединенная к корпусу поперечная перегородка, снабжена коаксиально расположенными колпаками, один из которых присоединен к та; релке - к поперечной перегородке и имеет отверстие, расположенное по оси колонны, и установленной между колпаками смежных тарелок вертикальной перегородкой, проходящей через отверстие колпака поперечной перегородки.Такая конструкция позволяет уменьшить обратное перемешивание жидкости на тарелке и перемешивание газа в межтарелочном пространстве и обеспечивает поддержание большей концентрации абсорбируемого компонента газа с поглощающей жидкостью на тарелке. Это интенсифицирует процесс массообмена, а также позволяет сохранить жидкость на тарелках при отключении газа и сократить время запуска колонны, 40На фиг. 1 изображена предлагаемая колонна, разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 2,45Абсорбционная колонна включает корпус 1, патрубок 2 входа газа, проходящий под распределительным устройством 3 до его центра; присоединенную к корпусу 1 поперечную перегородку 4 с коаксиально расположенным колпаком 5 с отверстием а" по оси колонны, перфорированную ситчатую тарелку 6 с коаксиально расположеннйм колпаком 7; патрубок 8 выхода газа; патрубок 9 подачи55 орошающей жидкости (воды), На ситчатой тарелке 6 расположены перегородки 10- 16, причем перегородки 12, 14, 16 равны по высоте и установлены вплотную 22 4яс ситчатой тарелке 6, а перегородки11, 13, 15 выше перегородок 12, 14,16, определяющих уровень жидкости натарелке 6 и установлены с зазором сней,Перегородка 10 равна по высоте илибольше перегородок 11, 13, 15, Перегородки 10-16 установлены вплотную к корпусу 1 и колпаку 7, а в пространствемежду перегородками 10 и 11, 12 и 13,14 и 15, 16 и 10 ситчатая тарелка 6перфорации для. прохода газа не имеет.Жидкость с тарелки стекает по трубе 17перелива, расположенной под углом близким к 45 о, один конец которой присоединен к ситчатой тарелке 6 и поперечнойперегородке 4, а другой конец опущендо ситчатой тарелки 6, расположеннойниже, и частично перекрыт пластиной1 8 для создания гидрозатвора,В нижнюю часть колонны жидкостьстекает по трубе 19 перелива, нижнийконец которой также частично перекрытпластиной 18, Колонна включает трубу20 с трубой 21 слива жидкости (кислоты), причем оба конца трубы 20 открыты.В межтарелочном пространстве установлена вертикальная перегородка 22,проходящая через отверстие "а" колпака5 поперечной перегородки 4 и располагающаяся между колпаками 7 смежныхтарелок 6.Необходимость в перегородках 12-15возникает в случае, когда диаметр колонны превышает 800-1500 мм,Поток очищаемого газа поступает вколонну через патрубок 2 под распределительное устройство 3 и движется внаправлении от центра колонны к корпусу1 до края распределительного устройства 3. Затем поток газа изменяет направление и движется к центру колонныв кольцевом пространстве, образованном распределительным устройством 3и поперечной перегородкой 4 с коаксиально расположенным колпаком 5 с отверстием "а" по оси колонны, Через отверстие газ попадает в кольцевое пространство между колпаками 5 и 7, причем вертикальной перегородкой 22 потокгаза делится на три части (количествочастей может быть больше и определяется конструкцией перегородки 22).Перегородка 22 препятствует смешению частей потока газа при его движе,нии в центральной части колонны и привходе в отверстие "а" колпака 5,741922 6разрыва сплошности потока пены на сит-й чатой тарелке 6, что в сочетании с"гашением пены позволяет уменьшитьперепад уровня жидкости, возникающийпри ее течении по тарелке 6, Это повышает равномерность распределения газапо ситчатой тарелке 6 и увеличиваетинтенсивность массообмена,После "гашения пены светлая жидо кость вытекает через зазор между ситчатой тарелкой 6 я перегородками 13,15 на ее перфорированную часть. Жидкость вновь вспенивается потоком газа,причем высота слоя пены у перегородок1 1, 13 и 15 практически одинакова,поскольку расходы и жидкости и газаодинаковы.Жидкость уходит с ситчатой тарелки6 через перегородку 16 по трубе 17перелива , нижний конец которой частично перекрыт пластиной 18, для созданиянадежного гидрозатвора при запуске иработе колонны, и попадает на ситчатуютарелку 6, расположенную ниже,д Наклон переливной трубы 17 и установка перегородки 10 обеспечивают движение жидкости на всех тарелках в одном направлении (в рассматриваемомслучае против хода стрелки часов).Зо По мере движения жидкости по ситчатой тарелке 6 концентрация азотнойкислоты в ней возрастает и на выходе старелки у перегородки 16 существенноотличается от концентрации на входе уперегородки 1 1. Этому способствуеть- уменьшение продольного перемешиванияжидкости на ситчатой тарелке 6 в промежутках между перегородками 11-12,13-14, 15-16 вслецствие того, что40 ширина ситчатой тарелки 6 в 5-10 разменьше диаметра колонны, а наличиеперегородок 12 и 15 полностью исключает продольное перемешивание жидкостимежду указанными промежутками. При дальнейшем движении газ попадает под ситчатую тарелку 6, на которонаходится жидкость ( кислота) (на фиг. 14 не показано), проходит перфорациюситчатой тарелки 6 и барботирует черезжидкость. При этом происходит абсорбция двуокиси азота жидкостью (водой,кислотой) и в результате химическойреакции образуется азотная кислота иокись азота, не взаимодействующая сводой, Выделяющееся при этом теплоотводится охлаждающей водой, подаваемой в трубчатый холодильник, расположен,ный на ситчатой тарелке 6 (на фиг. 1-4не показано).Окись азота переходит в газовыйпоток и окисляется кислородом до двуокиси в пространстве между смежнымиситчатыми тарелками 6. Необходимоедля этого время обеспечивается при заданном массовом расхоце газа определенным объемом межтарелочного пространства и направлением движения газа,преимущественно перпендикулярно осиколонны,Оптимальные условия барботажа длятепло-массообмена на ситчатой тарелке6 обеспечиваются ее шириной, определяющей необходимую линейную скорость газа перед ситчатой тарелкой 6, С этойцелью ширина этой тарелки в верхнейчасти колонны может быть принята меньшей, чем в нижней части, посколькуобъемный расход газа уменьшается помере его движения снизу вверх, вследствие поглощения двуокиси азота и умещения количества кислорода из. за окисления окиси азота до двуокиси.Перед выходом из колонны через патрубок 8 газ проходит через сепараторкапель (на фиг, 1-4 не показано).Орошающая жидкость (вода) поступаеет через патрубок 9 на ситчатую тарелку 6 в пространство, ограниченное перегородками 10 и 11 (см, фиг. 2),Далее жидкость движется через зазор между перегородкой 11 и ситчатойтарелкой 6 и встречается с газом, поднимающимся снизу через перфорацию тарелки 6. При взаимодействии газа сжидкостью образуется газожидкостнаяпена, которая движется по ситчатой тарелке 6 в сторону перегородки 16, Научастках ситчатой тарелки 6 между перегородками 12 и 13, 14 и 15 проис 55ходит "гашение" пены, переливающейсячерез верхний край перегородок 12 и;.14 (см. фиг, 4)Последние служат для Существование четко выраженного градиента концентрации азотной кислоты в жидкости на ситчатой тарелке 6 приводит к появлению в газе градиента концентрации двуокиси азота, который сохраняется в пространстве между смежными ситчатыми тарелками 6 установкой вертикальной перегородки 22, препятствующей перемешиванию газа.Наличие этой перегородки и однонаправленного движения жидкости по всем ситчатым тарелкам 6 обеспечивает поддержание большей концентрации абсорбируемого компонента газа с поглошающей жидкостью. Это повышает количество абсорбированной двуокиси азота жид костью на тарелке и увеличиваетконцентрацию кислоты на выходе.Концентрированная азотная кислота стекает с первой ( по ходу газа) тарелки через перегородку 16 по переливной трубе 19 в нижнюю часть корпуса 1. Избыток кислоты отводится по трубе 20 через трубу 21 слива жидкости, которые 1 о обеспечивают сохранение определенного уровня жидкости в нижней части корпуса 1.При отклонении газа жидкость стекает. с ситчатой тарелки 6 на поперечную перегородку 4 с колпаком 5 и удерживается ими, При подаче газа жид- кость выдавливается на ситчатую тарелку 6, Поэтому запуск колонны после остановки происходит практически мгновенно. 20Благодаря коаксиально расположенным колпакам, присоединенным к тарелке и поперечной перегородке, создается возможность проведения процесса тепло-массообмена между газом и жидкостью на д тарелке в оптимальном режиме по скорости газа, уменьшении "вредного" про-дольного перемешивания жидкости на тарелке и получения на выходе более кон центрированной кислоты, Установка верти-Зп кальной перегородки между колпаками смежных тарелок предотвращает перемешивание газа при его движении в центральной части колонны и позволяет интенсифицировать процессы массообмена Зна тарелке за счет поддержания большой концентрации абсорбируемого компонента, газа с поглощающей жидкостью. Это позволяет увеличить степень поглощения абсорбируемого компонента ( двуокиси щ азота) и снизить его концентрацию в от ходящих из колонн газах. При этом на выходе иэ колонны получается более концентрированная кислота.Предлагаемая конструкция позволяет 4 при заданном окислительном объеме умень" шить высоту аппарата за счет увеличения его диаметра, причем с увеличением диаметра возрастает эффективность работы аппарата, так как при этом уменьшается перемешивание газа в межтарелочном пространстве, где отсутствует вертикальная перегородка. Уменьшение высоты аппарата целесообразно, например, в случае очистки сбросных газов от окислов азота, выделяющихся при переработке радиоактивных отходов, так как в этом случае аппарат размещают в специальном помещении, обеспечивающем биологическую защиту от радиоактивного излучения.Годовой экономический эффект от внедрения изобретения составит около 100000 руб.формула изобретенияАбсорбционная колонна, преимущественно. для улавливания окислов азота, включающая корпус, ситчатые тарелки, подкаждой иэ которых установлена присоединенная к корпусу поперечная перегородка, о т л и ч а ющ а я с я тем, что,с целью интенсификации процесса путемподдержания большей концентрации абсорбируемого компонента газа с поглошаюшей жидкостью, абсорбционная колоннаснабжена коаксиально расположеннымиколпаками, один из которых присоединенк тарелке, а другой - к поперечной перегородке и имеет отверстие, расположенноепо оси колонны, и установленной междуколпаками смежных тарелок вертикальной перегородкой, проходящей через отверстие колпака поперечной перегородки,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР420306, кл. В 01 0 3/22, 1971,2, Чернобыльский И. И. и др, Машиныи аппараты химическй промышленности.М.: Машгиэ, 1962, с. 234, рис. 94 в.3. Авторское свидетельство СССР257440, кл, В 01 Э 3/22, 1968.аковКорректор А. Гриценк едактор Тир Государств елам .изобре ва, Ж, к илиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная,э 3348/5ДНИИПпо д113035, Мо аж 809 Подписноеенного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5