Абсорбер

(71) Заявитель Открытое акционерное общество Гродно Азот(72) Авторы Агеев Вячеслав Васильевич Лакомкин Александр Андреевич Патутин Дмитрий Анатольевич Останин Алексей Николаевич(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество Гродно Азот(57) 1. Абсорбер, включающий корпус, состоящий из цилиндрических вертикальных секций с диаметрами, уменьшающимися по высоте корпуса, с размещенной внутри секций массообменной насадкой, ороситель, размещенный над насадкой верхней секции и соединенный со штуцером ввода жидкости, штуцера ввода и вывода газа, штуцер вывода жидкости, отличающийся тем, что насадка в верхней секции выполнена из эрозионностойкого материала, а ороситель выполнен в виде усеченного конуса, ориентированного вершиной вниз, при этом боковая поверхность конуса и вершина перфорированы. 2. Абсорбер по п. 1, отличающийся тем, что насадка выполнена из металла или из пластмассы. 3. Абсорбер по п. 1, отличающийся тем, что перфорация на боковой поверхности конуса выполнена в виде однонаправленных щелевых прорезей. 4. Абсорбер по п. 1, отличающийся тем, что перфорация на боковой поверхности конуса размещена поярусно. 5. Абсорбер по п. 1, отличающийся тем, что ороситель установлен соосно корпусу.(56) 1. Рамм В.М. Абсорбция газов. - М. Химия, 1986 (рис. - на с. 532 - аналог). 2. Егоров Н.Н. Охлаждение газов в скрубберах. - М. Государственное научнотехническое издательство химической литературы, 1954 (рис. 4 на с. 19 - аналог). 3. Справочник азотчика (Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических газов. Очистка технологических газов. Синтез аммиака). - М. Химия, 1986 (рис. -51 на с. 287 - прототип). Полезная модель относится к аппаратам для проведения тепло-массообменных процессов в системе газ-жидкость, а также для очистки газов от газообразных примесей и может быть использована в химической, нефтеперерабатывающей, пищевой и др. отраслях промышленности. Известен абсорбер, включающий корпус с размещенным внутри оросителем, соединенным со штуцером ввода жидкости, штуцера ввода и вывода газа, штуцер вывода жидкости 1. Основным недостатком известного устройства является его недостаточная производительность при проведении тепло-массообменных и газоочистных процессов. Причиной этого недостатка является низкая технологическая эффективность устройства из-за отсутствия массообменной насадки, что ограничивает поверхность и время контакта фаз. При этом использование оросителя в виде форсунки (или системы форсунок) приводит к образованию полидисперсного факела распыления, содержащего фракцию мелкодисперсных капель, наличие которых ограничивает величину допускаемой скорости газа в устройстве для предотвращения уноса и, следовательно, его производительность. Известен абсорбер, включающий корпус с размещенной внутри по секциям массообменной насадкой, ороситель, размещенный над каждой секцией насадки и соединенный со штуцером ввода жидкости, штуцера ввода и вывода газа, штуцер вывода жидкости 2. Недостатком известного устройства является ограниченная область его экономичного использования - для очистки неконденсируемого газа (например, воздуха) от примесей. Это обусловлено постоянством диаметра насадочных секций. В случае очистки газа, содержащего значительное количество конденсируемых примесей, как это имеет место во многих технологических процессах (например, при получении циклогексанона), происходит существенное снижение объема газа по секциям из-за конденсации его компонентов,что допускает уменьшение диаметра секций. Поэтому в условиях постоянства диаметра секций такое устройство обладает избыточной материалоемкостью и, следовательно, является не экономичным. В качестве прототипа полезной модели выбран абсорбер, включающий корпус, состоящий из вертикальных цилиндрических секций с диаметрами, уменьшающимися по высоте корпуса, с размещенной внутри секций массообменной насадкой, ороситель, размещенный над насадкой верхней секции и соединенный со штуцером ввода жидкости,штуцера ввода и вывода газа, штуцер вывода жидкости 3. Основными недостатками прототипа являются невысокая технологическая эффективность и недостаточная эксплуатационная надежность абсорбера. Причиной указанных недостатков прототипа является наличие взаимосвязанных эффектов разрушение насадки и унос жидкости из аппарата. Разрушение насадки (из керамики или фарфора) имеет место в верхней секции по механизму эрозии за счет гидродинамического ударного высокоскоростного воздействия струй оросителя, что приводит к локальному утонению насадки, ее разрушению и далее - образованию уплотненного слоя из материала разрушенной насадки. Наличие слоя разрушенной насадки вызывает изменение гидравлической характеристики данной зоны, обусловливая наступление уноса. Унос жидкости обусловлен двумя причинами. Во-первых, возрастает скорость газа выше допустимой из-за разрушения и последующего 2 1477 уплотнения верхней зоны насадки. Повышенная скорость газа обусловливает унос жидкости из абсорбера по механизму подброса (т.е. в зоне разрушенной насадки сообщается жидкости начальный импульс со стороны скоростного потока газа, в результате чего она подбрасывается вверх и образует унос). Во-вторых, использование оросителя, выполненного в виде форсунки, обусловливает высокую скорость распыляемой жидкости, что приводит к ударному отражению жидкости от поверхности насадки (обусловливая эрозионное разрушение керамической или фарфоровой насадки) и ее уносу из устройства. Задачи, решаемые полезной моделью повышение технологической эффективности и эксплуатационной надежности абсорбера за счет предотвращения разрушения насадки и устранения уноса жидкости. Технический результат, достигаемый с использованием полезной модели, - срок службы насадки увеличивается теоретически с 1,3 года до 12 лет, а унос снижается фактически с 15 г/нм 3 до 0,3 г/нм 3. Поставленная задача решается в абсорбере, включающем корпус, состоящий из вертикальных цилиндрических секций с диаметрами, уменьшающимися по высоте корпуса, с размещенной внутри секций массообменной насадкой, ороситель, размещенный над насадкой верхней секции и соединенный со штуцером ввода жидкости, штуцера ввода и вывода газа, штуцер вывода жидкости, в котором, согласно полезной модели, насадка в верхней секции выполнена из эрозионно-стойкого материала, а ороситель выполнен в виде усеченного конуса, ориентированного вершиной вниз, при этом боковая поверхность конуса и вершина перфорированы. Насадка выполнена из металла или из пластмассы. Перфорация на боковой поверхности конуса выполнена в виде однонаправленных щелевых прорезей. Перфорация на боковой поверхности конуса размещена поярусно. Ороситель установлен соосно корпусу. Существенность отличительных признаков полезной модели устраняет эффект разрушения насадки и исключает унос жидкой фазы из устройства. Устранение разрушения насадки обеспечивается за счет применения материала с повышенной эрозионной устойчивостью, а также за счет снижения скорости удара жидкостных струй о поверхность насадки из-за использования оросителя, генерирующего систему струй, а не одну струю, как в прототипе. Причем ороситель выполняет в полезной модели дополнительную функцию(отсутствующую в прототипе) - сепаратора, т.к. генерирует систему веерных струй, образующих в пространстве насадка-ороситель жидкостной завихритель, на котором происходит осаждение капель за счет сил инерции, препятствуя их проскоку. Сущность полезной модели поясняется чертежами. На фиг. 1 показан общий вид абсорбера, фронтальный разрез, на фиг. 2 - ороситель, вид снизу, на фиг. 3 и 4 - расположение перфорации на боковой поверхности оросителя, фронтальный вид, варианты. Абсорбер включает вертикальный корпус, составленный из цилиндрических секций 1,2 и 3 с диаметром, уменьшающимся по высоте корпуса. Нижняя часть секции 1 жестко соединена с днищем 4, содержащим штуцер вывода жидкости 5. В боковой поверхности секции 1 установлен штуцер ввода газа 6. Верхняя часть секции 3 соединена с крышкой 7,содержащей штуцер вывода газа 8. Внутри каждой секции размещена массообменная насадка 9. В качестве насадки могут быть использованы кольца Рашига, Паля и др. Насадка в секции 3 полностью или частично (только верхний слой) выполнена из эрозионностойкого материала, например из металла или пластмассы. Ороситель 10 установлен в секции 3 над поверхностью насадки 9 и соединен патрубком 11 со штуцером ввода жидкости 12. Ороситель установлен соосно корпусу и выполнен в виде усеченного конуса,ориентированного вершиной вниз. На боковой поверхности конуса выполнена перфорация 13 в виде отверстий или щелевых однонаправленных прорезей. При выполнении перфорации в виде щелевых прорезей предпочтительно их размещение на боковой поверхности оросителя 10 по ярусам. Вершина конуса перфорирована отверстием/отверстиями 14. 1477 Устройство работает следующим образом. Смесь инертного газа (например, азота) и конденсируемого компонента (например, циклогексана) поступает в устройство через штуцер 6 и входит в нижнюю секцию 1. Поднимаясь по высоте секции 1, смесь газов контактирует со стекающей жидкостью (например, охлажденным циклогексаном) на поверхности массообменной насадки 9, что приводит к конденсационному и абсорбционному выделению компонентов из смеси газов, обусловливая его очистку и снижая количество газов в секцию 2. Процесс очистки повторяется аналогично в секциях 2 и 3. После прохождения зоны массообменной насадки 9 секции 3 газ проходит через систему жидкостных однонаправленных струй и приобретает закрученное движение. При этом происходит инерционное и центробежное осаждение капель жидкости из газового потока на струях жидкости и на стенке корпуса устройства, что обеспечивает эффективную очистку газа от капельной жидкости. Газ, очищенный от примесей и освобожденный от капельной жидкости покидает устройство через штуцер 8. Орошение вводится в устройство через штуцер 12, затем по патрубку 11 поступает в ороситель 10 и через перфорацию 13 и 14 вытекает в пространство ороситель - массообменная насадка в виде системы струй. Струи равномерно распределяются по поверхности массообменной насадки 9, что обеспечивает равномерность начального распределения и повышает эффективность абсорбции. Так как массообменная насадка 9 в секции 3 выполнена из эрозионно-стойкого материала, то разрушения насадки за счет контактного воздействия жидкости не происходит. Так как орошающие струи образуют жидкостной завихритель в пространстве ороситель - массообменная насадка, это обеспечивает эффективную очистку газа от капельной жидкости. Проходя сверху вниз через секции 3, 2 и 1, противотоком к смеси газов, жидкость обогащается конденсируемыми компонентами и выводится из нижней части устройства через штуцер 5. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4