RU179468U1 - SPRAY catcher - Google Patents

Abstract

Используемые в промышленной практике сернокислотного производства волокнистые фильтры, работающие при скорости фильтрации 0,2-0,75 м/с, имеют значительную поверхность элементов, количество которых достигает более десятка штук с высотой каждого элемента 2,5-3 м, что определяет данный тип брызгоуловителя как крупногабаритный, дорогостоящий аппарат, имеющий недостаточную эффективность, поскольку в основу действия приняты броуновское движение и вероятность столкновения капель жидкости с волокном диаметром 20 микрон. Наряду с этим волокнистые фильтры в процессе эксплуатации достигают гидравлического сопротивления 250-300 мм вод. ст. и имеют отрицательное свойство вторичного брызгоуноса. Предлагаемый тип брызгоуловителя состоит из вертикальных труб и стержней, закрепленных в трубных решетках и установленных в коаксиальных рядах в шахматном порядке, работает при скорости газа 5-6 м/с, что определяет его незначительные габариты, при этом эффективность нового типа брызгоуловителя основана на действии реально возникающих в процессе очистки газа от капель жидкости инерционных сил, а также сопутствующих факторов (образование пленки жидкости на трубах, резкое изменение направления движения газа при переходе с одного ряда труб на последующий и др.), которые позволяют обеспечить степень очистки газа на трубах в диапазоне 98,8-99,2%. Наряду с этим предусмотрено вторая ступень брызгоуловителя, состоящая из стержней и работающая в поле статического электричества, позволяющего выделит из газа частицы жидкости размером в микрон и менее и достигать очистки газа в пределах 99,8-99,9% при гидравлическом сопротивлении брызгоуловителя не более 100 мм вод. ст.Used in industrial practice of sulfuric acid production, fiber filters operating at a filtration rate of 0.2-0.75 m / s have a significant surface area of elements, the number of which reaches more than a dozen pieces with a height of each element of 2.5-3 m, which determines this type a spray catcher as a large, expensive apparatus having insufficient efficiency, since the Brownian motion and the probability of a liquid droplet colliding with a fiber of 20 microns in diameter are taken as the basis of the action. Along with this, fibrous filters during operation reach hydraulic resistance of 250-300 mm of water. Art. and have the negative property of a secondary mudguard. The proposed type of spray trap consists of vertical pipes and rods, fixed in tube sheets and staggered in coaxial rows, operates at a gas speed of 5-6 m / s, which determines its small dimensions, while the effectiveness of the new type of spray trap is based on the real inertial forces arising in the process of gas purification from liquid droplets, as well as related factors (the formation of a liquid film on the pipes, a sharp change in the direction of gas movement when moving from one row of pipes for the subsequent, etc.), which make it possible to ensure the degree of gas purification on pipes in the range of 98.8-99.2%. Along with this, a second stage of the spray collector is provided, consisting of rods and working in the field of static electricity, which allows to separate liquid particles from microns in size or less and achieve gas purification within 99.8-99.9% with a hydraulic resistance of the spray collector of not more than 100 mm of water. Art.

Description

Полезная модель брызгоуловителя может быть использована в производстве серной кислоты при очистке газа от капель серной кислоты на выходе из сушильной башни или моногидратного абсорбира.A useful model of a spray trap can be used in the production of sulfuric acid when cleaning gas from droplets of sulfuric acid at the outlet of a drying tower or a monohydrate absorber.

Известны волокнистые брызгоуловители с вертикальными фильтрующими элементами, в которых используются волокна толщиной 20-25 микрон, при этом скорость газа в фильтрующих элементах составляет 0,2-0,3 м/с. Процесс выделения капель из газового потока в волокнистом брызгоуловителе достаточно сложен и включает броуновское движение и прямое касание с волокном. Недостатком известного волокнистого брызгоуловителя является высокое гидравлическое сопротивление, достигающее в процессе эксплуатации 250-300 мм вод. ст. Еще одним отрицательным свойством, присущим волокнистому брызгоуловителю, является вторичный брызгоунос, вызванный перемещением ранее высадившихся капель жидкости в слои фильтрующих элементов, граничивших с выходом газа из них, что, естественно, снижает эффективность работы брызгоуловителя в целом.Known fibrous sprays with vertical filter elements that use fibers with a thickness of 20-25 microns, while the gas velocity in the filter elements is 0.2-0.3 m / s. The process of separating droplets from a gas stream in a fiber splash trap is quite complicated and involves Brownian motion and direct contact with the fiber. A disadvantage of the known fiber splash trap is its high hydraulic resistance, which reaches 250-300 mm of water during operation. Art. Another negative property inherent in the fiber splash trap is the secondary splash collector caused by the movement of previously dropped liquid droplets into the layers of filter elements bordering the gas outlet from them, which naturally reduces the overall efficiency of the splash trap.

Наиболее близким аналогом к заявленной полезной модели является брызгоуловитель, содержащий корпус и размещенный в нем пакет параллельных пластин с расположенными в шахматном порядке трапецеидальными отверстиями с козырьками (SU 1210880 A, опубликован 15.02.1986).The closest analogue to the claimed utility model is a spray catcher containing a housing and a stack of parallel plates placed therein in a checkerboard pattern with trapezoidal openings with visors (SU 1210880 A, published 02.15.1986).

Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение гидравлического сопротивления брызгоуловителя, а также повышение эффективности его работы.The technical problem, which is aimed by the claimed utility model, is to reduce the hydraulic resistance of the spray trap, as well as to increase the efficiency of its work.

Указанный результат достигается тем, что заявляемый брызгоуловитель состоит из вертикальных труб и стержней, закрепленных в трубных решетках и выполненных в восьми коаксиальных рядах при размещении труб и стержней в рядах в шахматном порядке, при этом первые четыре ряда по направлению движения газа перпендикулярно их осям выполнены из металлических труб, тогда как последующие ряды выполнены из стержней из неметаллических материалов. Газовоздушный поток, содержащий капли серной кислоты, поступает перпендикулярно к осям труб со скоростью 5-6 м/с к первым двум рядам труб, представляющих практически сплошную поверхность, и соударяясь с ней «в лоб», за счет инерционных сил идет высаждение капель жидкости на поверхности этих труб. При этом действуют следующие факторы, повышающие эффективность осуществления процесса выделения капель из газа:The specified result is achieved by the fact that the inventive spray catcher consists of vertical pipes and rods fixed in tube sheets and made in eight coaxial rows when placing pipes and rods in rows in a checkerboard pattern, while the first four rows in the direction of gas movement perpendicular to their axes are made of metal pipes, while subsequent rows are made of rods of non-metallic materials. A gas-air stream containing drops of sulfuric acid flows perpendicularly to the pipe axes at a speed of 5-6 m / s to the first two rows of pipes representing an almost continuous surface, and colliding with it “on the forehead”, due to inertial forces, drops of liquid are deposited on the surface of these pipes. In this case, the following factors increase the efficiency of the process of separating drops from gas:

образующаяся на поверхности этих труб жидкостная пленка способствует высаждению и удержанию капель жидкости на поверхности труб;the liquid film formed on the surface of these pipes promotes the precipitation and retention of liquid droplets on the surface of the pipes;

резкое изменение направления движения газового потока при соударении его с одним рядом труб и поступлением на следующий ряд труб исключает вероятность уноса выделившихся на трубах капель жидкости;a sharp change in the direction of movement of the gas stream when it collides with one row of pipes and enters the next row of pipes eliminates the possibility of entrainment of liquid droplets released on the pipes;

значительная поверхность труб, включающая половину диаметра труб, умноженную на их высоту, а также вертикальное размещение труб позволяет снизить количество жидкости высаждающейся на единице площади, что, естественно, облегчает эвакуацию жидкости с труб брызгоуловителя;a significant surface of the pipes, including half the diameter of the pipes, multiplied by their height, as well as the vertical placement of the pipes can reduce the amount of liquid deposited per unit area, which, naturally, facilitates the evacuation of liquid from the pipes of the spray trap;

после прохождения нескольких рядов, состоящих из металлических труб, степень очистки газа от капель серной кислоты достигает 98-99%, при этом в газе могут присутствовать следы частиц жидкости размером менее микрона. Для полного завершения процесса очистки газа от этих частиц аналогично металлическим трубам установлены стержни из неметаллического материала, при прохождении которых осушенный в сушильной башне газ и освобожденный от капель серной кислоты, за счет трения о них вызывает образование заряда статического электричества, который обеспечивает высаждение мельчайших частиц жидкости на них благодаря электрическому притяжению. Таким образом, заявляемый брызгоуловитель имеет степень эффективности очистки газа от капель серной кислоты из газа, превышающую 99%, при этом гидравлическое сопротивление брызгоуловителя, имеющего в своем составе 8 рядов максимум, составляет не более 100 мм вод. ст., что существенно меньше гидравлического сопротивления волокнистого брызгоуловителя, достигающего 250-300 мм вод. ст.after passing through several rows consisting of metal pipes, the degree of gas purification from drops of sulfuric acid reaches 98-99%, while traces of liquid particles smaller than microns in size may be present in the gas. To completely complete the process of gas purification from these particles, rods of non-metallic material are installed similarly to metal pipes, during the passage of which the gas dried in the drying tower and freed from sulfuric acid droplets, due to friction against them, causes the formation of a charge of static electricity, which ensures the deposition of the smallest particles of liquid on them thanks to electric attraction. Thus, the inventive spray trap has a degree of efficiency of gas purification from droplets of sulfuric acid from gas, exceeding 99%, while the hydraulic resistance of the spray trap, having in its composition 8 rows maximum, is not more than 100 mm of water. Art., which is significantly less than the hydraulic resistance of the fiber splash trap, reaching 250-300 mm of water. Art.

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

на фиг. 1 показан фронтальный разрез брызгоуловителя;in FIG. 1 shows a frontal section of a spray catcher;

на фиг. 2 показан вид брызгоуловителя сверху.in FIG. 2 shows a top view of a spray catcher.

Заявляемый брызгоуловитель состоит из вертикальных труб 1 и стержней 2, закрепленных в трубных решетках 3 и расположенных в нескольких коаксиальных рядах при размещении труб и стержней в рядах в шахматном порядке, при этом первые ряды выполнены из металлических труб, тогда как последующие несколько рядов включают стержни из неметаллического материала.The inventive spray catcher consists of vertical pipes 1 and rods 2, mounted in tube sheets 3 and located in several coaxial rows when placing pipes and rods in rows in a checkerboard pattern, while the first rows are made of metal pipes, while the next few rows include rods of non-metallic material.

Заявляемый брызгоуловитель работает следующим образом. Осушенный газ, выходящий из сушильной башни или моногидратного абсорбера, поступает для выделения брызг серной кислоты перпендикулярно к осям к первым рядам труб со скоростью 5-6 м/с и, соударяясь с ними, за счет инерционных сил идет высаждение значительного количества брызг на поверхности труб от их общего объема (до 80-85%). Далее, поток газа резко меняя направление движения при касании с первым рядом труб, поступает в соприкосновение со следующим рядом труб, на которых также продолжает действовать эффект инерционных сил, способствующих дальнейшему высаждению брызг кислоты из газа.The inventive spray catcher operates as follows. The dried gas leaving the drying tower or the monohydrate absorber is supplied to separate the sulfuric acid spray perpendicularly to the axes to the first rows of pipes at a speed of 5-6 m / s and, colliding with them, due to inertial forces, a significant amount of spray is deposited on the pipe surface of their total volume (up to 80-85%). Further, the gas flow sharply changes the direction of movement when it touches the first row of pipes, comes into contact with the next row of pipes, which also continues to be affected by inertial forces, which further precipitate acid splashes from the gas.

Данный процесс повторяется на последующих рядах труб, при этом высаждению брызг из газа в значительной степени благоприятствует образующаяся на поверхности труб жидкостная пленка, задерживающая брызги на поверхности труб, а также определяющая легкость эвакуации жидкости из брызгоуловителя, что, в конечном итоге, обеспечивает степень выделения брызг на нескольких рядах металлических труб в диапазоне 98-99%. Пройдя несколько рядов металлических труб, газовый поток поступает на несколько рядов неметаллических стержней, на которых за счет трения осушенного газа о них, содержащего следы частиц жидкости размером менее микрона, образуются заряды статического электричества, которые обеспечивают высаждение мельчайших частиц жидкости на стержнях за счет электрического притяжения и, тем самым, достижения степени очистки газа от брызг кислоты более 99%. Следуют отметить, что практически эффективность высаждения брызг серной кислоты из газового потока при прохождении межтрубного пространства трубного пучка внешнего теплообменника контактного узла подтверждается быстрым ростом гидравлического сопротивления первых рядов межтрубного пространства за счет образования сульфатов железа при протекании реакции взаимодействия выделяющейся серной кислоты из газа со сталью труб этого теплообменника.This process is repeated on subsequent rows of pipes, and the liquid film formed on the surface of the pipes, which delays the spray on the pipe surface, and also determines the ease of evacuation of the liquid from the spray trap, which ultimately ensures the degree of separation of the spray, are largely conducive to the precipitation of the spray from the gas. on several rows of metal pipes in the range of 98-99%. Having passed several rows of metal pipes, the gas flow enters several rows of non-metallic rods, on which static electricity charges are formed due to friction of the dried gas about them containing traces of liquid particles smaller than microns in size, which ensure the deposition of the smallest particles of liquid on the rods due to electrical attraction and, thereby, achieving a degree of gas purification from acid splashes of more than 99%. It should be noted that the practical efficiency of precipitating sulfuric acid splashes from the gas stream during the passage of the annular space of the tube bundle of the external heat exchanger of the contact node is confirmed by the rapid increase in the hydraulic resistance of the first rows of the annular space due to the formation of iron sulfates during the reaction of the interaction of the released sulfuric acid from the gas with the pipe steel heat exchanger.

Claims (1)

Брызгоуловитель для очистки газа от капель серной кислоты на выходе из сушильной башни или моногидратного абсорбера, отличающийся тем, что состоит из вертикальных труб и стержней, закрепленных в трубных решетках и расположенных в восьми коаксиальных рядах при размещении труб и стержней в рядах в шахматном порядке, при этом первые четыре ряда по направлению движения газа перпендикулярно их осям выполнены из металлических труб, тогда как последующие ряды выполнены из стержней из неметаллических материалов.A spray catcher for cleaning gas from droplets of sulfuric acid at the outlet of a drying tower or a monohydrate absorber, characterized in that it consists of vertical pipes and rods fixed in tube sheets and arranged in eight coaxial rows when placing pipes and rods in rows in a checkerboard pattern, with this, the first four rows in the direction of gas movement perpendicular to their axes are made of metal pipes, while the subsequent rows are made of rods of non-metallic materials.

Images