RU135532U1

RU135532U1 - MOBILE SCRUBBER

Info

Publication number: RU135532U1
Application number: RU2013122139/05U
Authority: RU
Inventors: Александр Борисович Голованчиков; Николай Анатольевич Меренцов; Наталия Александровна Дулькина; Яна Александровна Орлянкина; Сергей Алексеевич Фоменков; Максим Геннадьевич Рязанов
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2013-12-20

Abstract

Скруббер с подвижной насадкой, содержащий корпус с патрубками исходного и очищенного газа, оросительное устройство, брызгоуловитель, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю распределительную тарелку, между которыми расположен слой насадки в виде колец, причем обе тарелки и кольца насадки выполнены из упругих материалов, на тарелках установлены вибраторы, а внутри каждого кольца насадки установлена распорка, так, что длина распорки и внутреннего диаметра кольца насадки определяется отношениемгде L и d - соответственно длина распорки и внутреннего диаметра кольца насадки, отличающийся тем, что каждая распорка выполнена в виде оси, жестко закрепленной внутри кольца насадки на середине его высоты, а на каждой оси с возможностью свободного вращения установлена пропеллерная мешалка.A scrubber with a movable nozzle, comprising a housing with nozzles of the source and purified gas, an irrigation device, a spray catcher, a lower support and distribution plate and an upper distribution plate, between which there is a nozzle layer in the form of rings, both plates and nozzle rings made of elastic materials, on vibrators are installed on the plates, and a spacer is installed inside each nozzle ring, so that the length of the spacer and the inner diameter of the nozzle ring is determined by the ratio where L and d are respectively spores and the inner diameter of the nozzle ring, characterized in that each spacer is made in the form of an axis rigidly fixed inside the nozzle ring at the middle of its height, and a propeller stirrer is installed on each axis with the possibility of free rotation.

Description

Предлагаемое техническое решение относится к тепломассообменным насадочным колоннам и может найти применение в химической, нефтехимической, легкой, пищевой, металлургической, машиностроительной, медицинской, горноперерабатывающей и других отраслях промышленности, а также в экологических процессах при очистке дымовых газов, вентиляционных выбросов и сточных вод от вредных примесей.The proposed technical solution relates to heat and mass transfer packed columns and can be used in chemical, petrochemical, light, food, metallurgical, engineering, medical, mining and other industries, as well as in environmental processes in the treatment of flue gases, ventilation emissions and wastewater from harmful impurities.

Известны насадочные тела в виде колец, имеющие внутри неподвижные перегородки в виде одной, двух или трех спиралей. (Рамм, В.М. Абсорбция газов // В.М. Рамм; под ред. В.М. Рамм. - 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Химия, 1976. С.313; Насадки масообменных колонн / Б.А. Сокол [и др.]; под ред. Д.А. Баранова. - М.: ЗАО «Инфохим», 2009. С.40).Known nozzle bodies in the form of rings having inside the fixed partitions in the form of one, two or three spirals. (Ramm, V.M. Gas Absorption // V.M. Ramm; edited by V.M. Ramm. - 2nd ed., Revised and enlarged. - M.: Chemistry, 1976. P.313; Nozzles of mass transfer columns / B.A. Sokol [et al.]; Edited by D. A. Baranov. - M .: CJSC Infokhim, 2009. P. 40).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата относится малый свободный объем, не позволяющий, вести тепломассообменные процессы при высоких скоростях жидкости и газа, что снижает интенсивность тепломассобменных процессов на граанице раздела фаз.The reasons that impede the achievement of a given technical result include a small free volume that does not allow heat and mass transfer processes to be carried out at high liquid and gas velocities, which reduces the intensity of heat and mass transfer processes at the phase boundary.

Известна насадка в виде колец Палля, представляющая собой цилиндр с высотой равной наружному диаметру. На боковых стенках сделаны прямоугольные надреззы, лепестки которых отгибаются во внутрь кольца (патент Великобритании №1573745, 1980).Known nozzle in the form of Pall rings, which is a cylinder with a height equal to the outer diameter. Rectangular incisions are made on the side walls, the petals of which are bent into the inside of the ring (UK patent No. 1573745, 1980).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится недостаточная интенсивность тепло- и массобпереноса из-за малых скоростей жидкой и газовых фаз, взаимодействующих между собой внутри и снаружи колец на их неподвижных поверхностях.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the insufficient intensity of heat and mass transfer due to the low velocities of the liquid and gas phases interacting with each other inside and outside the rings on their fixed surfaces.

Наиболее близким техническим решением по совокупности признаков к заявленному объекту и принятому за прототип является скруббер с подвижной насадкой содержащий корпус с патрубками для запыленного и очищенного газа, оросительное устройство, брызгоуловитель и устройство для отвода шлама, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю распределительную тарелку, между которыми расположен слой насадки в виде цилиндрических колец, причем обе тарелки и кольца насадки выполнены из упругих материалов, а на тарелках установлены вибраторы, при этом внутри каждого кольца насадки дополнительно установлены распорки в виде крестовины с различной длиной взаимно перпендикулярных плеч, так что длинное плечо каждой крестовины в два раза больше короткого плеча, а отношение длинного плеча крестовины к внутреннему диаметру кольца насадки определяется соотношениемThe closest technical solution for the totality of features to the claimed object and adopted as a prototype is a scrubber with a movable nozzle containing a housing with nozzles for dusty and purified gas, an irrigation device, a spray catcher and a device for removing sludge, a lower support and distribution plate and an upper distribution plate, between which are the nozzle layer in the form of cylindrical rings, and both plates and nozzle rings are made of elastic materials, and vibrators are installed on the plates, at the same time, spacers in the form of a cross with different lengths of mutually perpendicular shoulders are additionally installed inside each nozzle ring, so that the long shoulder of each cross is twice as long as the short shoulder, and the ratio of the long cross arm to the inner diameter of the nozzle ring is determined by the ratio

где L и d - соответственно длина длинного плеча насадки и внутренний диаметр кольца (Описание патента на полезную модель РФ №107963, B01D 53/18, 2011).where L and d are, respectively, the length of the long shoulder of the nozzle and the inner diameter of the ring (Description of the patent for a utility model of the Russian Federation No. 107963, B01D 53/18, 2011).

К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится невысокая скорость и амплитуда колебаний жидкости и газа на границе раздела их фаз даже при применении вибраторов, установленных на тарелках, что приводит к пленочному течению газовой и жидкой фаз внутри цилиндрических колец насадки и снижению интенсивности тепломассообменных процессов между этими фазами.The reasons that impede the achievement of a given technical result include the low velocity and amplitude of the fluid and gas vibrations at the interface between their phases even when using vibrators mounted on plates, which leads to a film flow of gas and liquid phases inside the cylindrical rings of the nozzle and a decrease in the intensity of heat and mass transfer processes between these phases.

Техническим результатом предлагаемого технического решения является увеличение интенсивности тепломассообменных процессов между жидкой и газовой фазами за счет динамического перемешивания капель и пузырьков этих фаз внутри насадки.The technical result of the proposed technical solution is to increase the intensity of heat and mass transfer processes between the liquid and gas phases due to the dynamic mixing of drops and bubbles of these phases inside the nozzle.

Поставленный технический результат достигается тем, что в скруббере с подвижной насадкой, содержащем корпус с патрубками исходного и очищенного газа, оросительное устройство, брызгоуловитель, нижнюю опорно-распределительную тарелку и верхнюю распределительную тарелку, между которыми расположен слой насадки в виде колец, причем обе тарелки и кольца насадки выполнены из упругих материалов, на тарелках установлены вибраторы, а внутри каждого кольца насадки установлена распорка, так, что длина распорки и внутреннего диаметра кольца насадки определяется отношениемThe technical result is achieved by the fact that in a scrubber with a movable nozzle containing a housing with nozzles of the source and purified gas, an irrigation device, a spray catcher, a lower support and distribution plate and an upper distribution plate, between which there is a nozzle layer in the form of rings, both plates and nozzle rings are made of elastic materials, vibrators are installed on the plates, and a spacer is installed inside each nozzle ring, so that the length of the spacer and the inner diameter of the nozzle ring ki is determined by the relation

где L и d - соответственно длина распорки и внутреннего диаметра кольца насадки,where L and d are, respectively, the length of the spacer and the inner diameter of the nozzle ring,

при этом каждая распорка выполнена в виде оси, жестко закрепленной внутри кольца насадки на середине его высоты, а на каждой оси с возможностью свободного вращения установлена пропеллерная мешалка.each spacer is made in the form of an axis rigidly fixed inside the nozzle ring at the middle of its height, and a propeller stirrer is installed on each axis with the possibility of free rotation.

Выполнение каждой распорки в виде оси, жестко закрепленной внутри кольца насадки на середине его высоты с соотношением длины распорки и внутреннего диаметра кольца насадки, подчиняющимся условию (1), позволяет создать кольцо бочкообразной формы, скорость вибропсевдоожижения которого под действием напора газа в скруббере и работы вибраторов может быть гораздо больше, чем для колец цилиндрической формы, что интенсифицирует тепломассообменные процессы.The execution of each spacer in the form of an axis, rigidly fixed inside the nozzle ring at the middle of its height with the ratio of the length of the spacer and the inner diameter of the nozzle ring, subject to condition (1), allows you to create a barrel-shaped ring whose vibro-fluidization rate under the influence of gas pressure in the scrubber and the operation of vibrators can be much larger than for cylindrical rings, which intensifies heat and mass transfer processes.

Установка на каждой оси пропеллерной мешалки с возможностью вращения заставляет пропеллерную мешалку вращаться под действием потока газа, создающего псевдоожиженный слой внутри скруббера, что приводит к разбрызгиванию жидкости, движущейся пленкой по внутренней поверхности каждого кольца насадки, а значит увеличению поверхности контакта фаз и интенсифицирует тепломассообменные процессы между жидкой и газовой фазами. Кроме того, пропеллерная мешалка, создавая при вращении осевой, окружной и радиальные потоки газа внутри колец насадки предотвращает образование застойных зон в жидкой и газовых фазах, что также интенсифицирует тепломассообменные процессы в скруббере.Rotary installation of the propeller stirrer on each axis causes the propeller stirrer to rotate under the action of a gas stream creating a fluidized bed inside the scrubber, which leads to spraying of the fluid moving by the film on the inner surface of each nozzle ring, which means an increase in the phase contact surface and intensifies heat and mass transfer processes between liquid and gas phases. In addition, the propeller stirrer, creating axial, circumferential and radial gas flows inside the nozzle rings during rotation, prevents the formation of stagnant zones in the liquid and gas phases, which also intensifies heat and mass transfer processes in the scrubber.

Таким образом, выполнение каждой распорки в виде оси, жестко закрепленной внутри кольца насадки на середине его высоты и установка на каждой оси с возможностью свободного вращения пропеллерной мешалки позволяет интенсифицировать процессы тепло- и массопередачи между газовой и жидкой фазами за счет увеличения поверхности контакта фаз и скорости вибропсевдоожижения при работе вибраторов.Thus, the implementation of each spacer in the form of an axis, rigidly fixed inside the nozzle ring at the middle of its height and installation on each axis with the possibility of free rotation of the propeller stirrer, makes it possible to intensify the processes of heat and mass transfer between the gas and liquid phases by increasing the contact surface of the phases and speed vibration fluidization during the operation of vibrators.

На фиг.1 изображен скруббер с подвижной насадкой, на фиг.2 - насадка в виде кольца с установленной внутри него в середине высоты осью, на которой закреплена с возможностью свободного вращения пропеллерная мешалка.Figure 1 shows a scrubber with a movable nozzle, figure 2 - nozzle in the form of a ring with an axis mounted inside it in the middle of the height, on which the propeller mixer is mounted with free rotation.

Скруббер с подвижной насадкой содержит корпус 1 с патрубками 2 и 3 соответственно для исходного и очищенного газа, оросительное устройство 4, нижнюю опорно-распределительную тарелку 5 и верхнюю ограничительную тарелку 6, между которыми расположен слой колец насадки 7, брызгоуловитель 8 и устройство для отвода жидкости 9 (фиг.1). Нижняя 5 опорно-распределительная и верхняя 6 ограничительные тарелки и насадка 7 выполнены из упругих материалов. На нижней опорно-распределительной тарелке 5 и на верхней ограничительной тарелке 6 могут быть установлены вибраторы (на чертеже не показаны).The scrubber with a movable nozzle contains a housing 1 with nozzles 2 and 3, respectively, for the source and purified gas, an irrigation device 4, a lower support and distribution plate 5 and an upper restriction plate 6, between which there is a layer of nozzle ring 7, a spray trap 8 and a device for draining the liquid 9 (FIG. 1). The lower 5 supporting distribution and upper 6 limit plates and nozzle 7 are made of elastic materials. On the lower support-distribution plate 5 and on the upper restrictive plate 6 can be installed vibrators (not shown).

Насадка 7 выполнена в виде колец, внутри каждого из которых установлена распорка в виде оси 10, жестко закрепленная на середине высоты кольца внутри него так, что длина распорки и внутреннего диаметра кольца насадки подчиняются условию (1). На каждой оси 10 с возможностью свободного вращения установлена пропеллерная мешалка 11.The nozzle 7 is made in the form of rings, inside each of which a spacer is installed in the form of an axis 10, rigidly fixed at the middle of the height of the ring inside it so that the length of the spacer and the inner diameter of the nozzle ring obey condition (1). A propeller mixer 11 is mounted on each axis 10 with the possibility of free rotation.

Кольца насадки 7 нарезают из отработанных шлангов или трубок из резины или мягких полимерных материалов: полиэтиленовых, полипропиленовых, полиуретановых, в том числе армированных.The nozzle rings 7 are cut from waste hoses or tubes made of rubber or soft polymeric materials: polyethylene, polypropylene, polyurethane, including reinforced.

Распорки в виде осей 10 изготавливают при вторичной переработки термопластов путем штамповки или из обрезной проволоки. Каждую ось 10 устанавливают с натягом внутри кольца насадки 7 обеспеченным заданное отношение (1) размеров оси 10 и внутреннего диаметра кольца насадки. На каждой оси 10 перед установкой ее с натягом внутри кольца насадки 7 в середине его высоты закрепляют с возможностью вращения пропеллерную мешалку 11, выполненную из жести. Затем кольца насадки 7 с осями 10 и пропеллерными мешалками 11 в навал или упорядочено загружают внутрь скруббера.Spacers in the form of axes 10 are made during the recycling of thermoplastics by stamping or from edged wire. Each axis 10 is installed with an interference fit inside the nozzle ring 7, a predetermined ratio (1) of the dimensions of the axis 10 and the inner diameter of the nozzle ring is provided. On each axis 10, before installing it with an interference fit inside the nozzle ring 7 in the middle of its height, a propeller stirrer 11 made of tin is rotatably fixed. Then the nozzle rings 7 with axes 10 and propeller stirrers 11 are loaded in bulk or in an orderly manner inside the scrubber.

Скруббер с подвижной насадкой работает следующим образом. Поток газа поступает в корпус 1 через патрубок 2 и проходит в зазорах насадки 7, которая смачивается жидкостью (водой, или другим адсорбентом) из оросительного устройства 4 опускается вниз и удаляется из аппарата по устройству для отвода жидкости 9. При установке вибраторов (на чертеже не показаны) на нижней опорно-распределительной тарелке 5 и верхней ограничительной тарелке 6 слой колец насадки 7 переходит в вибропсевдоожиженное состояние, что интенсифицирует гидродинамические и тепло - и массообменные процессы. Так как насадка 7 выполнена из упругого материала, то колебания ее поверхности еще более интенсифицирует вышеназванные процессы, а бочкообразная поверхность колец насадки 7 при установке в ней осей 10 с размерами подчиняющимися соотношению (1), приводит к возрастанию инерционных сил и увеличению скоростей тепло- и массопереноса через границу раздела фаз потока газа и жидкости. Кроме того вращение пропеллерной мешалки 11 внутри каждого кольца насадки 7 от набегающего на лопатки потока газа увеличивает поверхность контакта фаз жидкости и газа за счет турбулизации поверхности их раздела, образование дополнительных капель и пузырьков газа, что также интенсифицирует тепло - и массоперенос.A scrubber with a movable nozzle operates as follows. The gas flow enters the housing 1 through the nozzle 2 and passes in the gaps of the nozzle 7, which is wetted by a liquid (water, or other adsorbent) from the irrigation device 4, is lowered down and removed from the apparatus through the device for removing the liquid 9. When installing vibrators (not shown shown) on the lower support-distribution plate 5 and the upper restrictive plate 6, the layer of nozzle rings 7 goes into a vibro-fluidized state, which intensifies hydrodynamic and heat - and mass transfer processes. Since the nozzle 7 is made of elastic material, the oscillations of its surface intensify the above processes even more, and the barrel-shaped surface of the rings of the nozzle 7 when axes 10 are installed in it with dimensions obeying relation (1) leads to an increase in inertial forces and an increase in the heat and mass transfer across the phase boundary of a gas and liquid flow. In addition, the rotation of the propeller stirrer 11 inside each ring of the nozzle 7 from the gas flow incident on the blades increases the contact surface of the liquid and gas phases due to turbulence of the interface, the formation of additional drops and gas bubbles, which also intensifies heat and mass transfer.

Таким образом, предлагаемая конструкция колец насадки позволяет изготовить ее из отходов резины или полимеров, отработанных или бракованных шлангов или трубок. Дополнительно вводимые в конструкцию колец насадки элементы в виде оси и пропеллерной мешалки также могут быть изготовлены из отходов металлической проволоки и жести. Все вышесказанное упрощает изготовление, эксплуатацию и замену колец насадки и сокращает их стоимость при сохранении основных технологических характеристик - свободного объема и удельной поверхности, но главное интенсифицирует тепло - и массообменные процессы за счет бочкообразной формы колец насадки и вращения пропеллерной мешалки внутри этих колец.Thus, the proposed design of the nozzle rings allows it to be made from waste rubber or polymers, spent or defective hoses or tubes. Additionally introduced into the design of the nozzle rings, elements in the form of an axis and a propeller stirrer can also be made of waste metal wire and tin. All of the above simplifies the manufacture, operation and replacement of nozzle rings and reduces their cost while maintaining the main technological characteristics - free volume and specific surface area, but most importantly it intensifies heat and mass transfer processes due to the barrel-shaped shape of the nozzle rings and the rotation of the propeller stirrer inside these rings.

Claims

A scrubber with a movable nozzle, comprising a housing with nozzles of the source and purified gas, an irrigation device, a spray catcher, a lower support and distribution plate and an upper distribution plate, between which there is a nozzle layer in the form of rings, both plates and nozzle rings made of elastic materials, on vibrators are installed on the plates, and a spacer is installed inside each nozzle ring, so that the length of the spacer and the inner diameter of the nozzle ring is determined by the ratio

where L and d are, respectively, the length of the spacer and the inner diameter of the nozzle ring, characterized in that each spacer is made in the form of an axis rigidly fixed inside the nozzle ring in the middle of its height, and a propeller stirrer is installed on each axis with the possibility of free rotation.