RU2717058C1 - Gas processing apparatus - Google Patents

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to mass exchange devices of rotor structure and can be used in chemical, petrochemical, gas, gas processing and other industries for gas treatment with liquid.

EFFECT: maintaining the normalized capacity of the gas treatment apparatus during long-term operation with a given quality of cleaning by eliminating destruction of the porous film covering the metal plates of the filtering drum by separating solid particles of contaminants in the gas inlet nozzle in the form of a convergent nozzle.

1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к массообменным устройствам роторной конструкции и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой, газоперерабатывающей и других отраслях промышленности для обработки газа жидкостью.The invention relates to mass transfer devices of a rotor design and can be used in chemical, petrochemical, gas, gas processing and other industries for gas processing by liquid.

Известен аппарат для обработки газа (см., патент РФ на изобретение №2627898 МПК B01D 53/18, B01D 45/08 опубл. 14.08.2017. Бюл.№ 23), содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, внутри которого на валу установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин, каждая из которых покрыта пористой плёнкой, а корпус аппарата на 0,3-0,35 объёма заполнен абсорбирующей жидкостью и имеет каплеуловители, установленные на одном уровне с осью вала, при этом штуцер входа газа имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла, при этом наружная поверхность вала фильтрующего барабана выполнена с покрытием из наноматериала в виде стеклообразной плёнки, причём каплеуловитель выполнен в виде полусферы со смещением центральной оси в сторону внутренней боковой поверхности корпуса, кроме того у основания полусферы расположен желобообразный сборник каплеобразной абсорбирующей жидкости, соединенный с вертикальным каналом ее слива в днище корпуса.A known apparatus for processing gas (see, RF patent for the invention No. 2627898 IPC B01D 53/18, B01D 45/08 publ. 08/14/2017. Bull. No. 23), comprising a housing with gas and liquid inlet and outlet fittings, inside of which a filter drum is installed on the shaft, made in the form of radially arranged metal plates, each of which is covered with a porous film, and the casing of the device is 0.3-0.35 volume filled with absorbent liquid and has droplet eliminators installed at the same level with the axis of the shaft, while the gas inlet fitting has the shape of a tapering nozzle, on the inside the surface of which is made of curved grooves longitudinally located from the inlet to the outlet of the tapering nozzle, while the outer surface of the filter drum shaft is made of a nanomaterial coating in the form of a glassy film, and the droplet eliminator is made in the form of a hemisphere with the central axis shifting towards the inner side surface of the housing in addition, at the base of the hemisphere there is a gutter-shaped collector of a drop-shaped absorbent liquid connected to its vertical channel with liva in the bottom of the body.

Недостатком является снижение качества очистки газа в результате отклонения нормированного температурного режима процесса абсорбции из-за наличия плёночной конденсации на поверхности желобообразного сборника, что приводит к значительному увеличению его термического сопротивления подачи тепла в окружающую среду и, как следствие, способствует изменению температурных полей в целом во внутреннем объёме корпуса аппарата.The disadvantage is a decrease in the quality of gas purification as a result of deviation of the normalized temperature regime of the absorption process due to the presence of film condensation on the surface of the gutter-shaped collector, which leads to a significant increase in its thermal resistance to heat supply to the environment and, as a result, contributes to a change in temperature fields as a whole the internal volume of the apparatus.

Известен аппарат обработки газа (см., патент РФ на изобретение №2686151 МПК B01D 53/18, опубл. 24.04.2019 Бюл.№ 12), содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, внутри которого на валу установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин, каждая из которых покрыта пористой пленкой, а корпус аппарата на 0,3-0,35 объема заполнен абсорбирующей жидкостью и имеет каплеуловители, установленные на одном уровне с осью вала, при этом штуцер входа газа имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла, кроме того, наружная поверхность вала фильтрующего барабана выполнена с покрытием из наноматериала в виде стеклообразной пленки, причём каплеуловитель выполнен в виде полусферы со смещением центральной оси в сторону внутренней боковой поверхности корпуса, кроме того у основания полусферы расположен желобообразный сборник каплеобразной абсорбирующей жидкости, соединенный с вертикальным каналом ее слива в днище корпуса, причем кривизна желобообразного сборника каплеобразной абсорбирующей жидкости выполнена по линии циклоида как брахистохрона.A known gas processing apparatus (see, RF patent for the invention No. 2686151 IPC B01D 53/18, publ. 04.24.2019 Bull. No. 12), comprising a housing with gas and liquid inlet and outlet fittings, inside which a filter drum is installed on the shaft, made in the form of radially arranged metal plates, each of which is covered with a porous film, and the apparatus body is 0.3-0.35 volume filled with absorbent liquid and has droplet eliminators installed at the same level with the axis of the shaft, while the gas inlet fitting has the form of a tapering nozzles on the inside on top which has curved grooves longitudinally spaced from the tapering nozzle inlet to the outlet, in addition, the outer surface of the filter drum shaft is coated with nanomaterial in the form of a glassy film, and the droplet eliminator is made in the form of a hemisphere with a central axis shifted towards the inner side surface of the housing in addition, at the base of the hemisphere there is a trough-like collector of a drop-shaped absorbing liquid connected to a vertical channel for its discharge in beggar of the housing, and the curvature of the trough-shaped collector of a drop-shaped absorbent liquid is made along the line of the cycloid as a brachistochron.

Недостатком является снижение производительности аппарата для обработки газа при длительной эксплуатации из-за разрушения пористой пленки, покрывающей металлические пластины фильтрующего барабана, под ударным воздействием твердых частиц, загрязнений, сопутствующих обрабатываемому газу и выбрасываемых из штуцера входа газа в виде суживающегося сопла и бомбардирующих пористую пленку. В результате, активная часть по обработке газа абсорбирующей поверхности фильтрующегося барабана резко уменьшается, снижая в целом производительность аппарата.The disadvantage is the decrease in the performance of the gas processing apparatus during long-term operation due to the destruction of the porous film covering the metal plates of the filter drum under the impact of solid particles, contaminants associated with the processed gas and ejected from the gas inlet in the form of a tapering nozzle and bombarding the porous film. As a result, the active gas processing portion of the absorbent surface of the filter drum sharply decreases, reducing the overall performance of the apparatus.

Технической задачей предлагаемого изобретения является поддержание нормированной производительности аппарата для обработки газа при длительной эксплуатации с заданным качеством очистки путем устранения разрушения пористой пленки, покрывающей металлические пластины фильтрующего барабана, за счет отделения твердых частиц загрязнений в штуцере ввода газа в виде суживающегося сопла. The technical task of the invention is to maintain the normalized performance of the apparatus for processing gas during long-term operation with a given cleaning quality by eliminating the destruction of the porous film covering the metal plates of the filter drum due to the separation of solid particles of contaminants in the gas inlet in the form of a tapering nozzle.

Технический результат достигается тем, что аппарат для обработки газа, содержит корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, внутри которого на валу установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин, каждая из которых покрыта пористой пленкой, а корпус аппарата на 0,3-0,35 объема заполнен абсорбирующей жидкостью и имеет каплеуловители, установленные на одном уровне с осью вала, при этом штуцер входа газа имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла, кроме того, наружная поверхность вала фильтрующего барабана выполнена с покрытием из наноматериала в виде стеклообразной пленки, причём каплеуловитель выполнен в виде полусферы со смещением центральной оси в сторону внутренней боковой поверхности корпуса, кроме того у основания полусферы расположен желобообразный сборник каплеобразной абсорбирующей жидкости, соединенный с вертикальным каналом ее слива в днище корпуса, причем кривизна желобообразного сборника каплеобразной абсорбирующей жидкости выполнена по линии циклоида как брахистохрона, при этом криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстиям суживающегося сопла, выполнены с профилем в виде «ласточкина хвоста», а у входного отверстия суживающегося сопла выполнена круговая канавка, соединенная с грязесборником.The technical result is achieved by the fact that the apparatus for processing gas contains a housing with fittings for the inlet and outlet of gas and liquid, inside of which a filter drum is mounted on the shaft, made in the form of radially arranged metal plates, each of which is covered with a porous film, and the housing of the apparatus is 0 , 3-0.35 of the volume is filled with absorbent liquid and has droplet eliminators installed at the same level with the axis of the shaft, while the gas inlet fitting has the form of a tapering nozzle, on whose inner surface there are curves linear grooves longitudinally located from the inlet to the outlet of the tapering nozzle, in addition, the outer surface of the filter drum shaft is made of a nanomaterial coating in the form of a glassy film, and the droplet eliminator is made in the form of a hemisphere with a central axis shifted towards the inner side surface of the housing, in addition at the base of the hemisphere there is a trough-like collector of a drop-shaped absorbent liquid connected to a vertical channel of its discharge in the bottom of the body, and the curvature the groove-like collector of the droplet-shaped absorbing liquid is made along the line of the cycloid as a brachistochron, while the curved grooves longitudinally located from the inlet to the outlet openings of the tapering nozzle are made with a dovetail profile, and at the inlet of the tapering nozzle a circular groove is made connected to the dirt collector .

На фиг.1 показан аппарат для обработки газа с барабаном, покрытым наноматериалом, на фиг. 2 – разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3 – внутренняя поверхность суживающегося сопла с криволинейными канавками, на фиг.4 – каплеуловитель, выполненный в виде полусферы со смещением центральной оси в сторону внутренней боковой поверхности корпуса, на фиг. 5 – кривизна желобообразующего сборника каплеобразной абсорбирующей жидкости выполнена по линии циклоида как брахистохрона, на фиг. 6 – профиль в виде «ласточкина хвоста» криволинейных канавок.1 shows a gas processing apparatus with a drum coated with nanomaterial; FIG. 2 is a section AA of FIG. 1, in FIG. 3 - the inner surface of the tapering nozzle with curved grooves, FIG. 4 - drop eliminator, made in the form of a hemisphere with a displacement of the Central axis toward the inner side surface of the housing, FIG. 5 - the curvature of the trough-forming collector of a drop-shaped absorbent liquid is made along the line of the cycloid as a brachistochron; FIG. 6 is a dovetail profile of curved grooves.

Аппарат для обработки газа состоит из корпуса 1 со штуцером входа 2 и выхода 3 газа, входа 4 и выхода 5 абсорбирующей жидкости, внутри которого на валу 6 установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин 7, покрытых пористой пленкой 8, при этом металлические пластины 7 укреплены на валу 6 посредством ребер 9. В корпусе 1 установлены каплеуловители 10 на одном горизонтальном уровне с осью 11 вала 6. Штуцер входа 2 имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки 12. В корпусе 1 расположены застойные зоны 13.The gas treatment apparatus consists of a housing 1 with a gas inlet 2 and gas outlet 3, an inlet 4 and an outlet 5 of absorbent liquid, inside of which a filter drum is installed on the shaft 6, made in the form of radially arranged metal plates 7 coated with a porous film 8, while metal plates 7 are mounted on the shaft 6 by means of ribs 9. Drop eliminators 10 are installed in the housing 1 at the same horizontal level with the axis 11 of the shaft 6. The inlet fitting 2 has the shape of a tapering nozzle, on the inner surface of which are curved e grooves 12. In the housing 1 are stagnant zones 13.

Наружная поверхность 14 вала фиксирующего барабана, выполнена с покрытием из наноматериала 15 в виде стеклообразной пленки 16 (см., например, Киш. А. Кинетика электрохимического растворения металлов. М.: Мир, 1990. -272 с.). Каплеуловители 10 выполнены в виде полусферы 17 со смещением центральной оси 18 в сторону внутренней боковой поверхности 19 корпуса 1, причем у основания 20 полусферы 17 расположен желобообразный сборник 21 каплеобразной абсорбирующей жидкости, соединенный с вертикальным каналом 21 ее слива в днище 23 корпуса 1.The outer surface 14 of the shaft of the fixing drum is made with a coating of nanomaterial 15 in the form of a glassy film 16 (see, for example, Kish. A. Kinetics of electrochemical dissolution of metals. M: Mir, 1990. -272 p.). The droplet eliminators 10 are made in the form of a hemisphere 17 with a displacement of the central axis 18 towards the inner side surface 19 of the housing 1, and at the base 20 of the hemisphere 17 there is a trough-like collector 21 of a droplet-shaped absorbent liquid connected to a vertical channel 21 of its discharge in the bottom 23 of the housing 1.

Кривизна 24 желобообразного сборника 21 каплеобразной абсорбирующей жидкости выполнена по линии 25 циклоида как брахистохрона.The curvature 24 of the trough-like collector 21 of the droplet-shaped absorbent liquid is made along line 25 of the cycloid as a brachistochron.

Криволинейные канавки 12, продольно расположенные от входного 26 к выходному 27 отверстиям штуцера входа 2 в форме суживающегося сопла, выполнены с профилем 28 в виде «ласточкина хвоста», а у входного отверстия 26 выполнена круговая канавка 29, соединенная с грязесборником 30.Curved grooves 12, longitudinally located from the inlet 26 to the outlet 27 holes of the inlet fitting 2 in the form of a tapering nozzle, are made with a dovetail profile 28, and at the inlet 26 there is a circular groove 29 connected to the dirt collector 30.

Аппарат для обработки газа работает следующим образом.Apparatus for processing gas works as follows.

Твердые частицы загрязнений постоянно находятся в потоке обрабатываемого газа в виде ржавчины, окалины, а также сопутствующих различных технологических примесей, возникающих при добыче, производстве и транспортировке газа и поступают в штуцер входа 2 аппарата обработки.Solid particles of contaminants are constantly in the stream of the treated gas in the form of rust, scale, as well as various technological impurities that arise during the extraction, production and transportation of gas and enter the inlet nipple 2 of the processing apparatus.

В связи с тем, что масса каждой из твердых частиц загрязнений, находящихся в обрабатываемом газе, существенно превышает массу любого из газовых, парообразных и мелкодисперсных каплеобразных компонентов газового потока, поступающего в штуцер входа 2, твердые частицы, закручиваясь при перемещении по криволинейным канавкам 12 суживающегося сопла, на выходе из него накапливают значительную кинетическую энергию, которая переходит в энергию удара с последующим разрушением пористой пленки 8 фильтрующего барабана. В результате уменьшается активная поглощающая поверхность металлических пластин 7, покрытых пористой пленкой 8 и, как следствие, снижается и производительность по очистке аппарата для обработки газа. Due to the fact that the mass of each of the solid particles of contaminants in the processed gas significantly exceeds the mass of any of the gas, vaporous, and finely divided drop-like components of the gas stream entering the inlet fitting 2, the solid particles twist when moving along curved grooves 12 of the tapering nozzles at the exit from it accumulate significant kinetic energy, which goes into impact energy, followed by the destruction of the porous film 8 of the filter drum. As a result, the active absorbing surface of the metal plates 7 coated with the porous film 8 decreases and, as a result, the cleaning performance of the gas treatment apparatus decreases.

При выполнении криволинейных канавок 12 с полостями, имеющими профиль 28 в виде «ласточкина хвоста» твердые частицы в процессе вращательного движения при перемещении от входного 26 к выходному 27 отверстиям штуцера входа 2, смещаются к периферии суживающегося сопла и заполняют полости в виде «ласточкина хвоста» 28. Под действием центробежных сил твердые частицы из полостей с профилем в виде «ласточкина хвоста» 28 криволинейных канавок 12 перемещаются к входному отверстию 26 и в круговую канавку 29 с последующим накоплением в грязесборнике 30 для выброса вручную или автоматически (на фиг. не показано).When making curved grooves 12 with cavities having a dovetail profile 28, solid particles rotate when moving from the inlet 26 to the outlet 27 of the inlet 2 nozzle, are shifted to the periphery of the tapering nozzle and fill the dovetail cavity 28. Under the action of centrifugal forces, solid particles from cavities with a dovetail profile 28 of curved grooves 12 are moved to the inlet 26 and into the circular groove 29, followed by accumulation in the dirt collector 30 for ejection manually or automatically (in Fig. not shown).

В результате твердые частицы не поступают во внутренний объем корпуса 1 и, соответственно не бомбардируют пористую пленку 8 и, как следствие, поддерживается постоянство активной абсорбирующей поверхности фильтрующего барабана с заданной производительностью аппарата для обработки газа при длительной эксплуатации в условиях изменяющейся концентрации твердых частиц загрязнений, поступающих в штуцер входа 2.As a result, solid particles do not enter the internal volume of the housing 1 and, accordingly, do not bombard the porous film 8 and, as a result, the active absorbent surface of the filter drum is maintained constant with a given productivity of the gas processing apparatus during long-term operation under conditions of varying concentration of solid particles of contaminants entering into the inlet fitting 2.

Мелкодисперсные каплеобразующие частицы абсорбирующей жидкости, при выходе металлических пластин 7 после восстановления пористой плёнки 8, скользят по поверхности полусферы 17 к основанию 20 и далее в желобообразном сборнике 21, где после коагуляции и укрупнения в виде конденсатной плёнки перемещаются к вертикальному каналу 22 с последующим сливом в днище 23 корпуса 1 аппарата для обработки газа.The finely divided droplet-forming particles of the absorbing liquid, when the metal plates 7 exit after the restoration of the porous film 8, slide along the surface of the hemisphere 17 to the base 20 and then in the gutter-like collector 21, where after coagulation and coarsening in the form of a condensate film they move to the vertical channel 22 with subsequent discharge to the bottom 23 of the housing 1 of the apparatus for processing gas.

Наличие конденсатной плёнки в желобообразном сборнике 21 снижает интенсивность теплообмена в 10-15 раз по сравнению с капельной конденсацией (см., например, стр. 248 Исаченко В.П. и др. Теплопередача М.: Энергоиздат, 1981. -416 с., ил.)The presence of a condensate film in the gutter-shaped collector 21 reduces the heat transfer intensity by 10-15 times compared with drip condensation (see, for example, p. 248 Isachenko V.P. et al. Heat Transfer M .: Energoizdat, 1981. -416 pp., ill.)

Следовательно, плёнка из соединившихся мелкодисперсных капелек абсорбционной жидкости, перемещающейся по желобообразному сборнику 21 создаёт локальное снижение тепломассообменных параметров процесса абсорбции (см., например, стр. 254 Цой П.В. Методы расчёта отдельных задач тепломасссопереноса. М.: Энергия, 1971. -384 с., ил.) и, как следствие, приводит к изменению температурных полей, гидрации, растворения, разбавления и конденсации во всём внутреннем объёме аппарата для обработки газа.Consequently, a film of connected fine droplets of absorption liquid moving along the trough-like collector 21 creates a local decrease in the heat and mass transfer parameters of the absorption process (see, for example, p. 254 P. Choi, P. Methods for the calculation of individual heat and mass transfer problems. M .: Energia, 1971. - 384 s., Ill.) And, as a result, leads to a change in temperature fields, hydration, dissolution, dilution and condensation in the entire internal volume of the gas treatment apparatus.

При выполнении кривизны 24 желобообразного сборника 21 по линии 25 циклоида как брахистохрона мелкодисперсные каплеобразные частицы абсорбирующей жидкости ускоренно, за кратчайшее время (см., например, стр. 802. Некоторые замечательные кривые М.Я. Выгодский. Справочник по высшей математике. М.: Наука, 1969. -872 с., ил) из начальной точки А (место соединения полусферы 17 и основания 20) в конечную точку В (место соединения желобообразного сборника 21 с вертикальным каналом 22) с центром кривизны в точке К перемещаются без образования плёнки из каплеуловителя 10 в днище 23 корпуса 1.When curvature 24 of the trough-like collector 21 is performed along line 25 of the cycloid as a brachistochrone, finely dispersed droplet-like particles of absorbing liquid are accelerated in the shortest time (see, for example, p. 802. Some remarkable curves by M.Ya. Vygodsky. Handbook of higher mathematics. M .: Nauka, 1969. -872 p., Sludge) from the starting point A (the junction of the hemisphere 17 and the base 20) to the end point B (the junction of the gutter-shaped collector 21 with the vertical channel 22) with the center of curvature at point K they move without forming a film from drop catches To 10 in the bottom 23 of the housing 1.

В результате осуществляется капельное перемещение абсорбирующей жидкости и, соответственно, устраняется локальное увеличение термического сопротивления в корпусе аппарата и в его внутреннем объёме поддерживается нормированный тепломассообменный режим абсорбирующей очистки газа с получением качественного готового продукта.As a result, droplet movement of the absorbing liquid is carried out and, accordingly, the local increase in thermal resistance in the apparatus is eliminated and the normalized heat and mass transfer regime of the absorbing gas purification is maintained in its internal volume to obtain a high-quality finished product.

При выходе металлических пластин 7 после восстановления пористой пленки 8 из абсорбирующей жидкости, зеркало которой находится ниже горизонтального уровня, соответствующего оси вала 6, капельки жидкости с каплеуловителя 10 под действием силы тяжести спадают вниз и захватываются движущимся потоком обрабатываемого газа. Следовательно, наблюдается витание мелкодисперсных каплеобразных частиц над зеркалом абсорбирующей жидкости, что увеличивает аэродинамическое сопротивление аппарата для обработки газа и, следовательно, мощность на привод устройства подачи газа в корпус 1 достигает 20-25% (см., например, Курчавин В.М., Мезенцев А.П. Экономия тепловой и электрической энергии в поршневых компрессорах.- Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 81 с.: ил.).When the metal plates 7 exit after the restoration of the porous film 8 from the absorbing liquid, the mirror of which is below the horizontal level corresponding to the axis of the shaft 6, droplets of liquid from the droplet eliminator 10 fall down under the action of gravity and are captured by the moving stream of the treated gas. Therefore, there is a wandering of finely dispersed droplet-like particles above the mirror of the absorbing liquid, which increases the aerodynamic resistance of the gas processing apparatus and, therefore, the power to drive the gas supply device into the housing 1 reaches 20-25% (see, for example, Kurchavin V.M., Mezentsev A.P. Saving thermal and electric energy in reciprocating compressors.- L .: Energoatomizdat, 1985. - 81 pp., Ill.).

Для устранения «витания» мелкодисперсных каплеобразных частиц абсорбирующей жидкости, хаотически сбрасываемых с каплеуловителя 10, он выполнен в виде полусферы 17. Тогда мелкодисперсные каплеобразные частицы под совместным действием сил сцепления и тяжести в результате смещения центральной оси 18, каплеуловителя 10 в сторону боковой поверхности 19 корпуса 1, перемещаются к основанию 20 в желобообразный сборник 20, где коагулируют, укрупняются и по вертикальному каналу 22 сливаются в днище 23 корпуса 1 аппарата для обработки газа.To eliminate the “soaring” of fine droplet-like particles of absorbent liquid, randomly discharged from the droplet eliminator 10, it is made in the form of a hemisphere 17. Then finely dispersed droplet-like particles under the combined action of the adhesion and gravity forces as a result of the displacement of the central axis 18, droplet eliminator 10 towards the side surface 19 of the housing 1, are moved to the base 20 in a gutter-shaped collector 20, where they coagulate, enlarge and merge along the vertical channel 22 into the bottom 23 of the body 1 of the gas processing apparatus.

В результате устраняется «витание» мелкодисперсных частиц над зеркалом абсорбирующей жидкости, то есть поддерживается нормированное аэродинамическое сопротивление корпуса 1 и, как следствие, заданная мощность на привод устройства по подаче газа на обработку.As a result, the "wandering" of fine particles over the mirror of the absorbing liquid is eliminated, that is, the normalized aerodynamic drag of the housing 1 is maintained and, as a result, the specified power to the drive of the device for supplying gas for processing is maintained.

Перемещение обрабатываемого газа повышенного влагосодержания в корпусе 1 сопровождается выделением теплоты гидрации, растворения, разбавления и конденсации, обусловливающим суммарный тепловой эффект сорбции(см., например, Коун А.А., Резенфанд Ф.С. Очистка газа. М.: Химмаш, 1998. - 198 с.). Это приводит к интенсивному испарению абсорбционной жидкости, в результате чего осуществляется контакт с нижней стороны наружной поверхности 14 вала 6, находящейся по мере вращения фильтрующего барабана на пути перемещающегося насыщенного мелкодисперсной влагой испаряющегося потока. При этом налипающая на наружную поверхность 14 мелкодисперсная влага коагулирует, укрупняется и коррозирует металл вала 6.The movement of the treated gas of increased moisture content in the housing 1 is accompanied by the release of heat of hydration, dissolution, dilution and condensation, which determine the total thermal effect of sorption (see, for example, Koun A.A., Rezenfand F.S. Gas purification. M .: Himmash, 1998 . - 198 p.). This leads to intensive evaporation of the absorption liquid, as a result of which contact is made from the lower side of the outer surface 14 of the shaft 6, which is located as the filter drum rotates along the path of the moving saturated with finely dispersed moisture vaporizing stream. At the same time, finely dispersed moisture adhering to the outer surface 14 coagulates, coarsens and corrodes the metal of the shaft 6.

Одновременно на выходе штуцера 2 входа газа в виде суживающегося сопла осуществляется внезапное расширение в корпусе 1 обрабатываемого воздуха повышенного влагосодержания со снижением температуры насыщения пара с последующей конденсацией монодисперсной влаги, налипающей на верхнюю сторону внешней поверхности 14 вала 6 (эффект Джоуля-Томсона, см., например, Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача М.: Высш. школа. 1980. -469 с.). В результате пузырьки пара, соприкасаясь с верхней стороной внешней поверхности 14 сжимаются до высоких давлений и быстро распадаются, приводя к разрушению металла вала 6, т.к. наблюдается явление локальной кавитации.At the same time, at the outlet of the gas inlet nozzle 2 in the form of a tapering nozzle, a sudden increase in moisture content in the body 1 of the treated air takes place with a decrease in the vapor saturation temperature, followed by condensation of monodispersed moisture adhering to the upper side of the outer surface 14 of the shaft 6 (Joule-Thomson effect, see. for example, Nashchokin V.V. Technical Thermodynamics and Heat Transfer M .: Higher School. 1980. -469 p.). As a result, the vapor bubbles in contact with the upper side of the outer surface 14 are compressed to high pressures and quickly disintegrate, leading to the destruction of the metal of the shaft 6, because the phenomenon of local cavitation is observed.

Совместное коррозионное и кавитационное воздействие на наружную поверхность 14 вала 6 приводит к разрушению его с последующим ремонтом или заменой и, соответственно, к внеплановым демонтажным работам, что, как следствие, способствует возрастанию энергозатрат на процесс очистки газа.The combined corrosion and cavitation effects on the outer surface 14 of the shaft 6 leads to its destruction with subsequent repair or replacement and, accordingly, to unscheduled dismantling, which, as a result, contributes to an increase in energy consumption for the gas purification process.

Для устранения разрушающего действия коррозии и кавитации на наружную поверхность 14 вала 6 наносится покрытие, выполненное из наноматериала 15 с образованием стеклоподобной пленки 16. В результате не осуществляется налипание как мелкодисперсных частиц абсорбционной жидкости с нижней стороны, так и конденсирующихся капелек пара с верхней стороны наружной поверхности 14 вала 6. Следовательно, практически отсутствуют коррозийные и кавитационные воздействия, и вал 6 с фильтрующим барабаном эксплуатируется в заданном временном режиме по условию нормативного ремонта или замены.To eliminate the damaging effects of corrosion and cavitation, a coating made of nanomaterial 15 is formed on the outer surface 14 of the shaft 6 to form a glass-like film 16. As a result, fine particles of the absorption liquid do not stick on the lower side or condensed vapor droplets on the upper side of the outer surface 14 of the shaft 6. Therefore, there are practically no corrosive and cavitation effects, and the shaft 6 with a filter drum is operated in a predetermined time mode according to the conditions vii regulatory repair or replacement.

Обрабатываемый газ с нормированными параметрами по расходу подают в корпус 1 через штуцер входа 2 с криволинейными канавками 12. В результате перемещения потока обрабатываемого газа от входного отверстия штуцера входа 2, выполненного в форме суживающегося сопла, по продольно расположенным криволинейным канавкам 12, он закручивается и в виде вихревого потока (см., например, Меркулов А.П. Вихревой эффект и его использование в технике. Куйбышев, 1969. - 369 с.) поступает в полость очистки газа корпуса 1 аппарата. Наличие вихревого потока в полости корпуса 1 приводит к образованию в застойных зонах 13 микровихрей, в результате чего в застойных зонах 13 ламинарный режим движения газа в пограничном слое (место контакта внутренней поверхности корпуса 1 и обрабатываемого газа) переходит в турбулентный (см., например, А.Д. Альтшуль и др. Аэродинамика и гидравлика. М.: 1975. -438 с.). В результате весь объем газа, поступающий в корпус 1, участвует в процессе абсорбционной обработки. Обрабатываемый газ по мере перемещения в корпусе 1 воздействует на металлические пластины 7, перпендикулярно расположенные к направлению движения обрабатываемого газа. Так как металлические пластины 7 укреплены на валу 6, то последние начинают вращаться на оси 11. По мере перемещения металлических пластин 7 из горизонтального положения в вертикальное изменяется площадь контакта абсорбирующей поверхности в виде смоченной абсорбирующей жидкостью пленки 8, и, следовательно, осуществляется переменный по времени процесс абсорбционного отделения от газа вредных загрязнений, определяемых абсорбирующей способностью жидкости, находящейся в полости корпуса 1.The processed gas with normalized flow parameters is fed into the housing 1 through the inlet fitting 2 with curved grooves 12. As a result of the flow of the processed gas from the inlet of the inlet fitting 2, made in the form of a tapering nozzle, along the longitudinally arranged curved grooves 12, it is twisted into in the form of a vortex flow (see, for example, Merkulov A.P. The vortex effect and its use in technology. Kuibyshev, 1969. - 369 p.) enters the gas purification cavity of body 1 of the apparatus. The presence of a vortex flow in the cavity of the casing 1 leads to the formation of 13 microvortices in the stagnant zones, as a result of which in the stagnant zones 13 the laminar regime of gas movement in the boundary layer (the contact point between the inner surface of the casing 1 and the gas being processed) becomes turbulent (see, for example, A.D. Altshul et al. Aerodynamics and Hydraulics. M.: 1975. -438 p.). As a result, the entire volume of gas entering the housing 1 is involved in the absorption processing. The processed gas as it moves in the housing 1 acts on the metal plate 7, perpendicular to the direction of movement of the treated gas. Since the metal plates 7 are mounted on the shaft 6, the latter begin to rotate on the axis 11. As the metal plates 7 move from horizontal to vertical, the contact area of the absorbent surface changes in the form of a film 8 moistened with absorbent liquid, and, therefore, a time-varying effect occurs the process of absorption separation of harmful contaminants from gas, determined by the absorption capacity of the liquid in the cavity of the housing 1.

Наибольшая интенсивность абсорбционной очистки газа происходит на пористой пленке 8, когда металлическая пластина 7 занимает верхнее вертикальное положение. По мере вращения вала 6 на оси 11 площадь контакта абсорбирующей поверхности пористой пленки 8 вновь уменьшается, и очищенный закрученный газ огибает металлическую пластину 7, в застойной зоне 13, находящейся перед штуцером выхода 3 полости корпуса 1, ламинарный режим в пограничном слое преобразуется в турбулентный, в результате чего весь объем газа, поступающий в корпус 1, участвует в процессе абсорбционной очистки.The highest intensity of gas absorption cleaning occurs on the porous film 8, when the metal plate 7 occupies the upper vertical position. As the shaft 6 rotates on the axis 11, the contact area of the absorbent surface of the porous film 8 decreases again, and the clean swirling gas goes around the metal plate 7, in the stagnant zone 13 located in front of the outlet fitting 3 of the cavity of the housing 1, the laminar regime in the boundary layer is transformed into turbulent, as a result, the entire volume of gas entering the housing 1 is involved in the absorption cleaning process.

Синусоидальный характер абсорбционной очистки газа от вредных частиц 20 обеспечивает высокое качество очистки с минимизацией затрат абсорбирующей жидкости (см., например, Берман Л.Д. О теплообмене при пленочной конденсации движущегося пара//Теплообмен, температурный режим и гидродинамика при генерации пара-Л.: Наука, 1981.-С. 93-102.).The sinusoidal nature of the absorption purification of gas from harmful particles 20 provides a high quality of purification while minimizing the costs of the absorbing liquid (see, for example, L. Berman, On heat transfer during film condensation of moving steam // Heat transfer, temperature, and hydrodynamics during generation of para-L. : Science, 1981.- S. 93-102.).

Истощенная в результате контакта с обрабатываемым газом пористая пленка 8 по мере перемещения металлических пластин 7 погружается в абсорбирующую жидкость, где восстанавливается и, выходя из жидкости, зеркало которой находится ниже горизонтального уровня, соответствующего оси 11 вала 6 на величину, определяемую заполнением внутренней полости корпуса 1, после каплеуловителей 10 вновь переходит в рабочее состояние для последующего контактного взаимодействия с обрабатываемым потоком газа. Процесс обновления абсорбирующей жидкости в корпусе 1 осуществляется или постоянно, путем подачи жидкости через штуцер 5 выхода, или периодически по мере необходимости так же через штуцеры входа 4 и выхода 5 жидкости.Depleted as a result of contact with the treated gas, the porous film 8 is immersed in the absorbing liquid as the metal plates 7 move, where it is restored and, leaving the liquid, the mirror of which is below the horizontal level corresponding to the axis 11 of the shaft 6 by an amount determined by filling the inner cavity of the housing 1 , after the droplet eliminators 10 it reverts to the operating state for subsequent contact interaction with the gas stream being processed. The process of updating the absorbent liquid in the housing 1 is carried out either continuously by supplying liquid through the outlet nozzle 5, or periodically as necessary through the nozzles of the inlet 4 and the outlet 5 of the liquid.

При незначительном увеличении расхода обрабатываемого газа, например, по производственной необходимости, но с соблюдением заданной степени абсорбционной обработки, осуществляется поворот металлических пластин 7 в ребрах 9 на угол от 15° до 25° (большему значению увеличения расхода соответствует большее значение угла —Поворота). В этом случае обрабатываемый газ входит через штуцер 2 и, проходя корпус 1, воздействует на абсорбирующую поверхность металлической пластины 7, частично сходя по ней под углом к плоскости вращения, т.е. усилие на металлическую пластину 7 с возрастанием расхода обрабатываемого газа практически не увеличивается, а время его контакта с абсорбирующей поверхностью пористой пленки 8 остается неизменным и, соответственно, качество очистки газа от загрязнений не ухудшается. Величина угла поворота металлических пластин 7 на ребрах 9 от 15° до 25° позволяет при увеличении расхода обрабатываемого газа до 20% поддерживать заданное качество очистки путем постоянной скорости вращения вала 6 (в пределах изменения расхода обрабатываемого газа от нормативного до увеличенного на 20%), т.е. достигается равенство нахождения по времени металлических пластин 7 с пористой пленкой 8 как в режиме контакта с обрабатываемым газом, так и с абсорбирующей жидкостью.With a slight increase in the flow rate of the treated gas, for example, due to production needs, but subject to a given degree of absorption treatment, the metal plates 7 in the ribs 9 are rotated by an angle of 15 ° to 25 ° (a larger value of the flow rate corresponds to a larger rotation angle). In this case, the gas to be treated enters through the nozzle 2 and, passing through the housing 1, acts on the absorbent surface of the metal plate 7, partially descending along it at an angle to the plane of rotation, i.e. the force on the metal plate 7 practically does not increase with increasing consumption of the treated gas, and the time of its contact with the absorbing surface of the porous film 8 remains unchanged and, accordingly, the quality of gas purification from pollution does not deteriorate. The angle of rotation of the metal plates 7 on the ribs 9 from 15 ° to 25 ° allows, with an increase in the flow rate of the treated gas to 20%, to maintain the specified cleaning quality by constant rotation speed of the shaft 6 (within the range of the flow rate of the processed gas from standard to increased by 20%), those. the equality in time of metal plates 7 with a porous film 8 is achieved both in contact with the treated gas and with the absorbing liquid.

Заполнение корпуса 1 абсорбирующей жидкостью обусловлено необходимостью стекания с пористых пленок 8 абсорбирующей жидкости до перехода металлических пластин 7 в горизонтальное положение, и расположение каплеуловителей 10 на одном горизонтальном уровне с осью 11 вала 6 устраняет возможность захвата обрабатываемым потоком газа каплеобразующих частиц с зеркала абсорбирующей жидкости.The housing 1 is filled with absorbent liquid due to the necessity of dripping absorbent liquid from the porous films 8 until the metal plates 7 move to a horizontal position, and the arrangement of droplet eliminators 10 at the same horizontal level with the axis 11 of the shaft 6 eliminates the possibility of droplet particles being captured by the processed gas stream from the mirror of the absorbent liquid.

Оригинальность предложенного изобретения заключается в том, что поддерживается постоянство производительности по готовому продукту с заданным качеством аппаратом для обработки газа при длительной эксплуатации в условиях изменяющейся концентрации твердых частиц. Это осуществляется за счет устранения разрушения пористой пленки фильтрующего барабана, бомбардирующим воздействием загрязнений, путем выполнения профиля криволинейных канавок в виде «ласточкина хвоста» и расположения у входного отверстия штуцера входа круговой канавки, соединенной с грязесборником, являющимся накопителем твердых частиц.The originality of the proposed invention lies in the fact that the constancy of the productivity of the finished product with a given quality of the apparatus for processing gas during long-term operation under conditions of varying concentrations of solid particles is maintained. This is done by eliminating the destruction of the porous film of the filter drum by the bombarding effect of contaminants by performing a dovetail profile of curved grooves and arranging a circular groove at the inlet of the inlet fitting connected to the dirt collector, which is a storage of solid particles.

Claims (1)

Аппарат для обработки газа, содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа и жидкости, внутри которого на валу установлен фильтрующий барабан, выполненный в виде радиально расположенных металлических пластин, каждая из которых покрыта пористой пленкой, а корпус аппарата на 0,3-0,35 объема заполнен абсорбирующей жидкостью и имеет каплеуловители, установленные на одном уровне с осью вала, при этом штуцер входа газа имеет форму суживающегося сопла, на внутренней поверхности которого выполнены криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла, кроме того, наружная поверхность вала фильтрующего барабана выполнена с покрытием из наноматериала в виде стеклообразной пленки, причём каплеуловитель выполнен в виде полусферы со смещением центральной оси в сторону внутренней боковой поверхности корпуса, кроме того, у основания полусферы расположен желобообразный сборник каплеобразной абсорбирующей жидкости, соединенный с вертикальным каналом ее слива в днище корпуса, причем кривизна желобообразного сборника каплеобразной абсорбирующей жидкости выполнена по линии циклоида как брахистохрона, отличающийся тем, что криволинейные канавки, продольно расположенные от входного к выходному отверстию суживающегося сопла, выполнены с профилем в виде «ласточкина хвоста», а у входного отверстия суживающегося сопла выполнена круговая канавка, соединенная с грязесборником. Apparatus for processing gas, comprising a housing with gas and liquid inlet and outlet fittings, inside of which a filter drum is mounted on the shaft, made in the form of radially arranged metal plates, each of which is covered with a porous film, and the apparatus body is 0.3-0.35 volume is filled with an absorbent liquid and has droplet eliminators installed at the same level with the axis of the shaft, while the gas inlet fitting has the form of a tapering nozzle, on the inner surface of which curvilinear grooves are made, longitudinally located e from the inlet to the outlet of the tapering nozzle, in addition, the outer surface of the filter drum shaft is coated with nanomaterial in the form of a glassy film, and the droplet eliminator is made in the form of a hemisphere with a central axis shifted towards the inner side surface of the housing, in addition, at the base of the hemisphere there is a gutter-shaped collector of a drop-shaped absorbent liquid connected to a vertical drain channel in the bottom of the housing, and the curvature of the gutter-shaped collector of a drop-shaped bsorbiruyuschey liquid is formed by a cycloid lines like brachistochrone, characterized in that the curved grooves longitudinally extending from the inlet to the outlet of a tapered nozzle formed with a profile in the form of a "dove-tail", while the inlet of a tapered nozzle formed a circular groove connected to the dirt collection container.

Images