RU160486U1

RU160486U1 - DEVICE FOR DRYING SULFUR GAS AND ABSORPTION OF SULFUR ANHYDRIDE

Info

Publication number: RU160486U1
Application number: RU2015144615/05U
Authority: RU
Inventors: Кирилл Сергеевич Паникаровских
Original assignee: Кирилл Сергеевич Паникаровских
Priority date: 2015-10-16
Filing date: 2015-10-16
Publication date: 2016-03-20

Abstract

Аппарат для осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида, включающий корпус, заполненный жидкостью, крышку с входным патрубком и форсункой для орошения и отводящим газ штуцером, коаксиально размещенные в корпусе аппарата несколько вертикальных кольцевых конусообразных перегородок, к нижним частям которых крепятся горизонтально установленные кольцевые диски, на последнем по ходу газа кольцевом диске размещены тангенциально расположенные лопатки с листом, перекрывающим их, отличающийся тем, что исходный газ поступает одновременно в объемы, ограниченные несколькими вертикальными кольцевыми конусообразными перегородками, работающими параллельно, при этом относительно минимальное расстояние между вертикальными кольцевыми конусообразными перегородками обеспечивает равную площадь поперечного сечения между ними, причем на входе в объемы, ограниченные вертикальными кольцевыми конусообразными перегородками, установлены тангенциально лопатки.Apparatus for drying sulfur dioxide gas or absorbing sulfuric anhydride, including a housing filled with liquid, a cover with an inlet pipe and an nozzle for irrigation and a gas outlet fitting, several vertical annular conical partitions coaxially placed in the apparatus body, to the lower parts of which horizontally mounted annular disks are attached, tangentially located vanes with a sheet overlapping them are located on the last annular disk along the gas path, characterized in that the source gas flows simultaneously in the volumes bounded by several vertical annular conical baffles operating in parallel, while the relatively minimal distance between the vertical annular conical baffles provides an equal cross-sectional area between them, and tangentially blades are installed at the entrance to the volumes bounded by the vertical annular conical baffles.

Description

Полезная модель аппарата для осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида может быть использована в сернокислотном производстве, в котором осуществляется утилизация отходящих сернистых газов предприятий цветной металлургии. Известны сернокислотные производства, в которых процессы осушки сернистого газа и абсорбции серного ангидрида осуществляются в традиционного типа трубах Вентури (комбинат «Электроцинк», г. Владикавказ).A useful model of an apparatus for drying sulfur dioxide or absorbing sulfuric anhydride can be used in sulfuric acid production, which utilizes waste sulfur dioxide from non-ferrous metallurgy enterprises. Sulfuric acid production is known in which the processes of drying sulfur dioxide and absorption of sulfuric anhydride are carried out in the traditional type of Venturi pipes (Electrozinc plant, Vladikavkaz).

Наиболее близким по техническим решениям является аппарат для промывки и охлаждения сернистых газов, имеющий патент РФ на полезную модель №147796 от 16.10.2014 г. Основным недостатком применяемых труб Вентури традиционного типа и принятой в качестве прототипа полезной модели по патенту РФ №147796 от 16.10.2014 г. является недостаточный контакт жидкой и газовой фаз, вызванный осаждением значительной части орошающей кислоты на 1-ой стадии абсорбции, проходящей в вертикальной конусообразной перегородки, на стенках последней, в то время как большая часть объема газа идет по центру объема, ограниченного вертикальной кольцевой конусообразной перегородкой, что обуславливает низкую эффективность проведения процессов тепло - и массообмена.The closest in technical solutions is the apparatus for washing and cooling sulfur dioxide, which has a patent of the Russian Federation for utility model No. 147796 dated October 16, 2014. The main disadvantage of the traditional Venturi pipes used and adopted as a prototype utility model according to the patent of the Russian Federation No. 147796 of 16.10. 2014 is an insufficient contact of the liquid and gas phases, caused by the deposition of a significant part of the irrigating acid at the first absorption stage, which takes place in a vertical conical septum, on the walls of the latter, while most the volume of gas goes to the center of the volume bounded by a vertical annular conical partition, which leads to low efficiency of the processes of heat and mass transfer.

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель аппарата, является повышение эффективности проведения процессов теплообмена и массообмена путем повышения степени контакта между газовой и жидкой фазами. Указанный результат достигается тем, что заявляемая полезная модель аппарата включает корпус, заполненный жидкостью, крышку с установленными на ней подводящим газ патрубком с форсункой для орошения и отводящим газ штуцером, коаксиально размещенные в корпусе аппарата несколько вертикальных кольцевых конусообразных перегородок, имеющих по две стенки каждая с нанесенными на их поверхностях гофрами и образующих замкнутые объемы, в которые подается охлажденная оборотная вода, с прикрепленными к нижним частям вертикальных кольцевых конусообразных перегородок горизонтально установленными кольцевыми дисками, а исходный газ поступает одновременно в объемы, ограниченные несколькими кольцевыми конусообразными перегородками, работающими параллельно, при этом расстояние между вертикальными кольцевыми перегородками обеспечивает равную площадь поперечного сечения для прохода газа, при чем на входе в объемы, ограниченные вертикальными кольцевыми конусообразными перегородками, установлены тангенциально к направлению движения газового потока лопатки. Подача исходного газа одновременно между несколькими вертикальными кольцевыми конусообразными перегородками и уменьшение расстояния между ними до относительно минимального позволяет существенно увеличить контакт между кислотой, стекающей по стенкам этих перегородок, и газом, чему способствует высокая турбулизация газового потока, обеспечиваемая гребнями гофр, выполненных на поверхности стенок вертикальных кольцевых конусообразных перегородок, а также лопатками, установленными между ними. Ход газа совместно с орошающей его концентрированной кислотой осуществляется в режиме прямотока с охлажденной оборотной водой, имеющей минимальную температуру, что при высокой скорости теплоносителей, турбулизации их и развитой площади теплообмена позволяет обеспечить максимальные значения коэффициентов абсорбции и теплопередачи, что, в конечном итоге, дает возможность повысить степень абсорбции паров воды концентрированной кислотой при проведении процесса осушки сернистого газа, либо степень абсорбции серного ангидрида при использовании аппарата для реализации процесса абсорбции серного ангидрида.The technical problem to be solved by the claimed utility model of the apparatus is to increase the efficiency of heat transfer and mass transfer by increasing the degree of contact between the gas and liquid phases. The specified result is achieved by the fact that the claimed utility model of the apparatus includes a housing filled with liquid, a cover with a gas supply pipe with an irrigation nozzle and a gas outlet installed on it, several vertical annular conical partitions coaxially placed in the device body, each having two walls each with corrugations deposited on their surfaces and forming closed volumes into which cooled circulating water is supplied, with vertical annular cones attached to the lower parts shaped baffles by horizontally mounted annular disks, and the source gas enters simultaneously into volumes bounded by several annular conical baffles operating in parallel, while the distance between the vertical annular baffles provides an equal cross-sectional area for gas passage, and at the entrance to the volumes bounded by vertical annular conical baffles installed tangentially to the direction of motion of the gas flow of the scapula. The supply of the source gas simultaneously between several vertical annular conical baffles and reducing the distance between them to a relatively minimum allows to significantly increase the contact between the acid flowing along the walls of these partitions and the gas, which is facilitated by the high turbulence of the gas flow provided by corrugation ridges made on the surface of the walls of the vertical annular conical partitions, as well as blades installed between them. The gas flow together with concentrated acid irrigating it is carried out in a direct-flow mode with chilled circulating water, which has a minimum temperature, which, at a high speed of heat carriers, turbulization of them, and a developed heat exchange area, allows for maximum absorption and heat transfer coefficients, which ultimately makes it possible increase the degree of absorption of water vapor by concentrated acid during the process of drying sulfur dioxide, or the degree of absorption of sulfuric anhydride when used the use of an apparatus for implementing the process of absorption of sulfuric anhydride.

Наиболее интенсивно идут процессы осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида в горловинах аппарата, образованных кольцевыми дисками, прикрепленными к нижним частям вертикальных кольцевых конусообразных перегородок, и поверхностью жидкости, находящейся в корпусе аппарата, за счет максимальной диспергизации жидкости высокоскоростным потоком газа, направляющимся в горловины и таким образом образующим орошение горловин. На выходе из последней по ходу газа горловины газ направляется в криволинейные каналы, образованные тангенциально установленными по отношению к радиальному направлению движения газа и погруженными частично в жидкость вертикальными лопатками и листом, перекрывающих их. В каналах идет выделение брызг жидкости, а затем газ выходит из аппарата.The most intensive processes are drying of sulfur dioxide or absorption of sulfuric anhydride in the necks of the apparatus, formed by ring disks attached to the lower parts of the vertical annular conical partitions, and the surface of the liquid located in the device’s body due to the maximum dispersion of the liquid by a high-speed gas flow directed to the necks and thus forming the irrigation of the necks. At the outlet of the last throat along the gas, the gas is directed into curvilinear channels formed by tangentially mounted relative to the radial direction of gas movement and vertical blades and a sheet overlapping them partially immersed in the liquid. Liquid is sprayed out in the channels, and then the gas exits the apparatus.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, где:The utility model is illustrated by drawings, where:

- на фиг. 1 показан фронтальный разрез аппарата;- in FIG. 1 shows a frontal section of the apparatus;

- на фиг. 2 показан вид аппарата сверху.- in FIG. 2 shows a top view of the apparatus.

Аппарат включает корпус 1 и крышку 2, по центру которой расположен патрубок 3 с форсункой для орошения 4. В корпусе аппарата установлено несколько вертикальных кольцевых конусообразных перегородок 5, имеющих по две стенки каждая, образующих замкнутые объемы, при этом на стенках нанесены гофры, расположенные тангенциально по отношению к оси аппарата и имеющие гребни на наружных поверхностях стенок и каналы на внутренних поверхностях. В верхней части вертикальных кольцевых конусообразных перегородок 5, на входе в объемы между ними, установлены тангенциально к направлению движения газа направляющие лопатки 6, а к нижней части вертикальных кольцевых перегородок 5 крепятся горизонтально размещенные кольцевые диски 7. На последнем по ходу газа кольцевом диске 7 в конечной его части установлены тангенциально по отношению к радиальному направлению движения газа в горловине вертикальные лопатки 8, выходящие на верхнюю поверхность кольцевого диска 7 и образующие криволинейные каналы совместно с листом 9, перекрывающим их. На крышке 2 расположен выходной штуцер 10 для выхода газа из аппарата, а донный патрубок 11 на корпусе 1 служит для отвода жидкости.The apparatus includes a housing 1 and a cover 2, in the center of which there is a nozzle 3 with a nozzle for irrigation 4. Several vertical annular conical partitions 5 are installed in the housing of the apparatus, each having two walls forming closed volumes, with corrugations located tangentially on the walls in relation to the axis of the apparatus and having ridges on the outer surfaces of the walls and channels on the inner surfaces. In the upper part of the vertical annular conical partitions 5, at the entrance to the volumes between them, guide vanes 6 are installed tangentially to the direction of gas movement, and horizontally placed annular disks 7 are attached to the bottom of the vertical annular partitions 5. At the last annular disk 7 along the gas the final parts thereof are installed tangentially with respect to the radial direction of gas movement in the neck vertical blades 8, extending to the upper surface of the annular disk 7 and forming curvilinear e channels together with sheet 9, overlapping them. On the cover 2 there is an outlet fitting 10 for the gas to exit the apparatus, and the bottom pipe 11 on the housing 1 serves to drain the liquid.

Заявляемая полезная модель работает следующим образом. Сернистый газ после очистки от вредных примесей в промывном отделении поступает на осушку, либо газовоздушная смесь, содержащая серный ангидрид, после контактного аппарата направляется на абсорбцию во входной патрубок 3 аппарата, орошаемого концентрированной кислотой через форсунку 4, а затем поступает со скоростью 20 м/с одновременно в объемы, ограниченные несколькими кольцевыми вертикальными кольцевыми конусообразными перегородками 5, работающими параллельно, при этом относительно минимальное расстояние между ними обеспечивает равную площадь поперечного сечения для прохода газа, что, естественно, определяет идентичный скоростной режим газа в объемах между вертикальными кольцевыми перегородками 5 при практически полном соприкосновении газа со стенками их, орошаемых концентрированной кислотой. Наряду с этим тангенциально установленные по отношению к изначальному направлению движения газожидкостного потока лопатки 6 на входе в объемы, ограниченные вертикальными кольцевыми конусообразными перегородками 5, также ведут к приобретанию газом криволинейного, касающегося стенок, движения. И, наконец, благодаря гофрам, нанесенным тангенциально по отношению к оси аппарата в направлении, противоположном направлению движения газожидкостного потока, и образующими гребни на наружных поверхностях стенок перегородок вызывают большую турбулизацию газожидкостного потока, что ведет к еще большему контакту между газовой и жидкой фазами. Благодаря криволинейным каналам, образованным гофрами и расположенным на внутренних поверхностях стенок перегородок 5, по которым осуществляется движение охлажденной оборотной воды прямотоком с направлением движения газожидкостного потока при перекрестном движении этих теплоносителей, возникает возможность в условиях высокой скорости движения газожидкостного потока и его турбулизации, а также низкой температуры охлажденной оборотной воды в диапазоне 20-24°C обеспечить конденсацию паров воды на наружных поверхностях стенок вертикальных кольцевых конусообразных перегородок 5 и одновременно абсорбцию крепкой кислотой капель жидкости в случае применения аппарата для осушки сернистого газа, или существенно снизить температуру крепкой кислоты, орошающей газ, содержащий SO₃ при его абсорбции, что, в конечном итоге, определяет максимальные значения коэффициентов абсорбции и теплопередачи и, тем самым, дает возможность эффективному проведению процессов массопередачи и теплообмена. Далее процессы осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида идут в горловинах аппарата, образованными кольцевыми дисками 7, прикрепленными к нижней части вертикальных кольцевых конусообразных перегородок 5 и поверхностью жидкости, находящейся в корпусе 1 аппарата, при этом уровень жидкости может регулироваться, обеспечивая оптимальные условия осуществления процессов осушки или абсорбции в зависимости от содержания паров воды или серного ангидрида в перерабатываемом газе.The inventive utility model works as follows. Sulfur gas after purification from harmful impurities in the washing compartment is sent for drying, or the air-gas mixture containing sulfuric anhydride, after the contact apparatus, is sent for absorption to the inlet pipe 3 of the apparatus, which is irrigated with concentrated acid through nozzle 4, and then enters at a speed of 20 m / s simultaneously into volumes bounded by several annular vertical annular conical-shaped partitions 5 operating in parallel, while the relatively minimal distance between them ensures equal the cross-sectional area for the gas passage, which, of course, determines the identical gas velocity in the volumes between the vertical annular partitions 5 with almost complete contact of the gas with their walls irrigated with concentrated acid. Along with this, the blades 6 tangentially set with respect to the initial direction of motion of the gas-liquid flow at the entrance to the volumes bounded by vertical annular conical partitions 5 also lead to the acquisition by the gas of a curvilinear motion touching the walls. And, finally, thanks to the corrugations applied tangentially with respect to the axis of the apparatus in the direction opposite to the direction of gas-liquid flow and forming ridges on the outer surfaces of the walls of the partitions, they cause greater turbulence of the gas-liquid flow, which leads to even greater contact between the gas and liquid phases. Due to the curved channels formed by the corrugations and located on the inner surfaces of the walls of the partitions 5, through which the cooled recirculated water flows in the direct flow with the direction of gas-liquid flow during the cross-movement of these fluids, it becomes possible under conditions of a high velocity of gas-liquid flow and its turbulization, as well as low the temperature of the cooled circulating water in the range of 20-24 ° C to ensure the condensation of water vapor on the outer surfaces of the walls of the vertical ring conical septa 5 and at the same time absorption of liquid droplets with strong acid in the case of using an apparatus for drying sulfur dioxide, or substantially lowering the temperature of strong acid irrigating a gas containing SO ₃ during its absorption, which ultimately determines the maximum values of the absorption coefficients and heat transfer and, thus, makes it possible to efficiently conduct mass transfer and heat transfer processes. Further, the processes of drying sulfur dioxide or absorption of sulfuric anhydride are in the necks of the apparatus, formed by circular disks 7 attached to the bottom of the vertical annular conical partitions 5 and the surface of the liquid located in the housing 1 of the apparatus, while the liquid level can be adjusted, providing optimal conditions for the implementation of the processes drying or absorption depending on the content of water vapor or sulfuric anhydride in the processed gas.

Газожидкостный поток, выходя из вертикальных кольцевых конусообразных перегородок со скоростью 25-27 м/с, ударяется о поверхность жидкости, образуя большое количество брызг, которые диспергируются потоком газа, направляющимся в горловины. При скорости газа в горловинах 35-45 м/с образуется развитая высокодисперсная поверхность контакта между газом и жидкостью, что обеспечивает высокую эффективность осуществления процессов осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида. На выходе из последней по ходу газа горловины газожидкостный поток проходит криволинейные каналы, образованные тангенциально установленными лопатками 8 на нижней поверхности кольцевого диска 7 и частично погруженными в жидкость, выходящие на наружную поверхность диска 7, и листом 9, перекрывающих их, где идет выделение брызг кислоты из газа. После очистки газожидкостного потока от брызг кислоты в криволинейных каналах, газ выходит из аппарата через штуцер 10.The gas-liquid flow, leaving the vertical annular conical partitions at a speed of 25-27 m / s, hits the surface of the liquid, forming a large number of sprays that are dispersed by the gas stream directed to the necks. At a gas velocity in the necks of 35-45 m / s, a developed finely dispersed contact surface between gas and liquid is formed, which ensures high efficiency of the processes of drying sulfur dioxide or absorption of sulfur dioxide. At the outlet of the last throat gas, the gas-liquid flow passes through curved channels formed by tangentially mounted blades 8 on the lower surface of the annular disk 7 and partially immersed in the liquid, extending to the outer surface of the disk 7, and a sheet 9 covering them, where acid splashes out from gas. After cleaning the gas-liquid stream from acid splashes in curved channels, the gas exits the apparatus through the nozzle 10.

Claims

Аппарат для осушки сернистого газа или абсорбции серного ангидрида, включающий корпус, заполненный жидкостью, крышку с входным патрубком и форсункой для орошения и отводящим газ штуцером, коаксиально размещенные в корпусе аппарата несколько вертикальных кольцевых конусообразных перегородок, к нижним частям которых крепятся горизонтально установленные кольцевые диски, на последнем по ходу газа кольцевом диске размещены тангенциально расположенные лопатки с листом, перекрывающим их, отличающийся тем, что исходный газ поступает одновременно в объемы, ограниченные несколькими вертикальными кольцевыми конусообразными перегородками, работающими параллельно, при этом относительно минимальное расстояние между вертикальными кольцевыми конусообразными перегородками обеспечивает равную площадь поперечного сечения между ними, причем на входе в объемы, ограниченные вертикальными кольцевыми конусообразными перегородками, установлены тангенциально лопатки.

Apparatus for drying sulfur dioxide gas or absorbing sulfuric anhydride, including a housing filled with liquid, a cover with an inlet pipe and an nozzle for irrigation and a gas outlet fitting, several vertical annular conical partitions coaxially placed in the apparatus body, to the lower parts of which horizontally mounted annular disks are attached, tangentially located vanes with a sheet overlapping them are located on the last annular disk along the gas path, characterized in that the source gas flows simultaneously in the volumes bounded by several vertical annular conical baffles operating in parallel, while the relatively minimal distance between the vertical annular conical baffles provides an equal cross-sectional area between them, and tangentially blades are installed at the entrance to the volumes bounded by the vertical annular conical baffles.