Электролизёры, аппараты для электролиза, состоящие из одной или многих электролитических ячеек. Электролизер представляет собой сосуд (или систему сосудов), наполненный электролитом с размещенными в нём электродами — катодом и анодом, соединёнными соответственно с отрицательным и положительным полюсами источника постоянного тока. В промышленности и лабораторной практике применяют Э. различных типов и конструкций (например, открытые и герметически закрытые, для периодической и непрерывной работы, с неподвижными и движущимися электродами, с различными системами разделения продуктов электролиза). В зависимости от назначения Э. рассчитываются для работы при различных температурах — от минусовых (при электрохимическом синтезе малостойких кислородных соединений) до высоких плюсовых (при электролизе расплавленных электролитов в производстве алюминия, кальция и др. металлов). Соответственно Э. снабжают устройствами для нагрева или охлаждения электролита или электродов.

Применяют электролизеры с диафрагмой — пористой перегородкой или мембраной, отделяющей катодное пространство от анодного, проницаемой для ионов, но затрудняющей механическое смешение и диффузию. Для изготовления диафрагм используются асбест, полимерные материалы и керамика, находят применения электролизеров с ионообменными мембранами. По способу включения в электрическую цепь электролизера разделяются на моно- и биполярные. Монополярный электролизер состоит из одной электролитической ячейки с электродами одной полярности, каждый из которых может состоять из нескольких элементов, включенных параллельно в цепь тока. Биполярный электролизер имеет большое число ячеек (до 100—160), включенных последовательно в цепь тока, причём каждый электрод, за исключением двух крайних, работает одной стороной как катод, а другой как анод.

Для изготовления анодов применяют графит, углеграфитовые материалы, платину, окислы некоторых металлов, свинец и его сплавы; используются малоизнашивающиеся титановые аноды с активным покрытием из смеси окислов рутения и титана, а также платины и её сплавов. Для катодов в большинстве электролизера используется сталь. Применяются также электролизеры с жидкими электродами (например, в одном из методов производства хлора и гидроокиси натрия в качестве катода используют ртуть). Некоторые электролизеры работают под давлением, например разложение воды ведётся под давлением до 4 Мн/м2(40 кгс/см2); разрабатываются электролизеры для работы под более высоким давлением. Материалы для изготовления электролизеров выбираются с учётом агрессивности электролита и продуктов электролиза, температуры и других условий. Широко применяется сталь, в том числе с различными защитными покрытиями, пластические массы, стекло и стеклопластики, керамика. Современные крупные электролизеры имеют высокую нагрузку: монополярные до 400—500 ка, биполярные — эквивалентную 1600 ка.

Диафрагменные монополярные электролизеры

Условное обозначение изделия, нормативно-техническая документация		Обозначение чертежа		Основные технические характеристики
				Нагрузка, кА		Напряжение, В	Анодная площадь, м2	Производительность, т/сут	Габаритные размеры, мм	Масса, кг
								по хлору				по щелочи (100%)
ДМ 25-1Т-01 ТУ 3614-054-04689375-99	КБ 101.1235		25		3,3	16,6	0,76	0,86	1700х1580х1920	3100
ДМ 32-17-01 ТУ 3614-054-04689375-99	КБ 101.1567А		32		3,3	21,33	0,97	1,1	2265х1810х2122	3170
ДМ 50-1Т-01 ТУ 3614-054-04689375-99	КБ 101.1276		50		3,85	30,2	1,52	1,72	2080х1910х1970	5000
ДМ 62-1Т-02 ТУ 3614-054-04689375-99	КБ 101.1147		62,5		3,3	40,9	1,9	2,12	2220х2470х2070	7000
ДМ 75-1Т-02 ТУ 3614-054-04689375-99	КБ 101.1262		75		3,3	49,8	2,28	2,57	2170х2820х2070	7100
ДМ 100-1Т-01 ТУ 3614-054-04689375-99	КБ 101.1261		100		3,35	60,5	3,04	3,46	2170х3330х2070	10500
БГК …	…		…		…	…	…	…	2170х3330х2070	…

Примечания:
1. Предназначены для получения хлора, щелочи и водорода в химической промышленности;
2. Рабочая температура всех электролизеров до 95oС

 

 

Электролизер хлоратный ОРТА ВЕ 15103 ЕУ

 

 

Назначение – получение хлората натрия методом электролиза раствора поваренной соли.
Применение – в химической и целлюлозно-бумажной промышленности.

1. Комплект анодный
2. Комплект катодный
3. Крышка

 

Техническая характеристика:

1. Нагрузка, кА		– 50
2. Напряжение (расчетн.), В		– 3,75
3. Плотность тока, А/м2
анодная		– 1450
катодная		– 1390
4. Межэлектродное расстояние, мм		– 10
5. Температура электролита, оС		+ 45
6. Температура охлаждающей воды, оС		+ 27
7. Расход охлаждающей воды, м3/час		– 15

 

Таблица штуцеров

Обозначение	Назначение	Количество	Dу
Б	Ввод электролита	2	50
В	Выход электролита	1	80
Г	Выход газа	1	100
Д	Предохранительный клапан	1	250
Е	Для приборов КИП	3	По месту
Ж	Вход охлаждающей воды	2	50
З	Выход охлаждающей воды	1	65
И	Для продувки	1	40

Адсорбционные очистительные аппараты

  Представленные здесь новые конструкции адсорберов периодического действия позволяют снизить гидравлическое сопротивление и лучше использовать слой адсорбента. К ним, в частности, относится адсорбер полочного многосекционного типа.

Адсорбер полочного многосекционного
типа с неподвижными слоями адсорбента:
1 — корпус аппарата; 2 — слой адсорбента

Далее показан адсорбер, по принципу работы аналогичный известным адсорберам с кольцевым слоем адсорбента, с той лишь разницей, что слой угля, расположенный между сетками, имеет вид конуса со стенкой, толщиной равной толщине слоя угля, а вершина конуса направлена против потока газа, идущего на очистку.

Адсорберы с кольцевым слоем
адсорбента:
1 — корпус; 2 — слой адсорбента
Особый интерес представляют адсорберы периодического действия, в одном корпусе которых совмещены стадии адсорбции и десорбции.

Адсорбер с перемещающимися по окружности

слоями адсорбента:
1 — ячейки; 2 — колпак; 3 — полый вал;

4 — штуцер для ввода газового потока в адсорбер;

5 — фильтр; б — холодильник; 7 — газодувка;

8 — полость-коллектор; 9 — теплопоглотитель;

10 — слой адсорбента; 11,15 — отверстия;

12—штуцер для выхода очищенного газа; 1

3 — труба; 14,16 — камеры; 17,19 — трубопроводы;

18 — конденсатор; 20 — отстойник

Восемь адсорбционных ячеек 1 расположены по окружности колпака 2, который жестко соединен с полым валом 3. В зависимости от положения вала часть ячеек находится в режиме адсорбции, а часть ячеек — в режиме десорбции. При адсорбции подлежащий очистке газ через штуцер 4, фильтр 5, холодильник 6 газодувкой 7 подается в пространство колпака 2, а затем через полость 8 распределяется на соответствующую ячейку 1. Пройдя предварительно слой теплопоглотителя 9, газ поступает в слой адсорбента 10 и через отверстие 11 попадает в пространство между корпусом и колпаком 2 и выходит из адсорбера через штуцер 12. При десорбционном цикле водяной насыщенный пар поступает через верхнюю часть полого вала 3 по трубе 13 в слой адсорбента 10 и через слой теплопоглотителя 9, а затем с выделенным целевым компонентом проходит по полости 8, камере 14 и из нижней части полого вала 3 через отверстие 15 выходит в камеру 16, откуда по трубопроводу 17 направляется в конденсатор 18. Конденсат удаляется через трубопровод 19 и стекает в отстойник 20. Число секций 7 выбрано так, что от 2/3 до 3/4 всего количества адсорбента находится в режиме адсорбции, а остальная часть его десорбируется.

  Несколько в ином виде выполнена конструкция колонного адсорбера. В колонне адсорбент содержится в сменных корзинах, транспортируемых с помощью раздвижных блоков с ребрами жесткости и снабженных вращающимся устройством, зацепляющим корзины. Таким образом осуществляется замена отработанного адсорбента свежим. С развитием химической промышленности интенсификация адсорбционных процессов проводилась по пути перехода от аппаратов периодического действия к аппаратам непрерывного действия. Были созданы аппараты со взвешенным слоем адсорбента. Различают аппараты с провальными тарелками и переточными устройствами на тарелках. В последнее время внимание специалистов привлекают адсорберы колонного типа с провальными тарелками регулируемого свободного сечения. Одним из типов таких тарелок является профильная тарелка, для изготовления которой используется стандартный прокат различных профилей: угольник, квадрат, круг. Профильная провальная тарелка является двухслойной. Свободное сечение в предлагаемых конструкциях профильных тарелок регулируется при вертикальном перемещении нижнего слоя относительно верхнего. Характерные конструктивные параметры таких тарелок: максимальная ширина щели Ь, шаг между расположением элементов t и расстояние по вертикали между рядами элементов (элементы одного слоя тарелки должны быть сдвинуты по отношению к элементам другого слоя на половину шага t расположения элементов).

Провальная тарелка, элементы которой
выполнены из стандартного проката различных профилей:
а — угольник; б — квадрат; в — круг

Разновидностью провальных тарелок регулируемого свободного сечения является также тарелка со спиралевидной щелью (щель, прорезь в виде спирали Архимеда).

Провальная тарелка регулируемого свободного

сечения в виде спирали Архимеда:
1 — неподвижная решетка; 2 — подвижная
решетка; 3 — вал; 4 — шестерня;

5 — зубчатый обод; 6 — кольцо; 7 — ось

  Тарелка  состоит из неподвижной спиральной решетки 7 и подвижной спиральной решетки 2, вала 3 с шестерней 4, через которые передается движение от исполнительного механизма на зубчатый обод 5, жестко связанный с подвижной спиральной решеткой 2. Монтажный зазор между решетками создается дистанционным кольцом 6. При повороте подвижной решетки с осью 7, спиральные решетки поворачиваются одна относительно другой, изменяя свободное сечение тарелки и создавая необходимую ширину провальной щели. В зависимости от дисперсного состава адсорбентов скорость газового потока в расчете на полное сечение адсорбера составляет 1,0-2,0 м/с.

Комбинированный адсорбер:
I — колонна; II — камера;
1 — тарелка; 2,5 — перетоки; 3 — штуцер для ввода адсорбента;
4 — промежуточный бункер; 6 — штуцер для ввода газового
потока; 7 — штуцер для выхода очищенного газового потока;

8 — штуцер для выхода отработанного адсорбента

  Комбинированный адсорбер  состоит  из колонны I, включающей в себя расположенные по ее высоте тарелки 1 и переточные устройства 2, предназначенные для перемещения вниз с тарелки на тарелку адсорбента, находящегося на них во взвешенном состоянии, и конически-цилиндрической камеры II, установленной над верхней тарелкой колонны. Внутри камеры II из зоны ее цилиндрической части опускается опрокинутый вершиной вниз конус 4 (промежуточный бункер) с перфорированной боковой поверхностью для прохождения газового потока через нее внутрь конуса, в котором движется адсорбент в направлении на верхнюю тарелку через цилиндр-переток 5. Газовый поток на очистку подается в нижнюю часть аппарата через штуцер 6 и проходит через все тарелки, расположенные по его высоте, а затем направляется в зону движущегося слоя (камера 11). Здесь происходит доочистка газового потока от целевого компонента и одновременно очистка его от мелких частиц (пыли), полученных в результате истирания адсорбента в условиях работы аппарата. Очищенный газ выходит из адсорбера через штуцер 7. Адсорбент через штуцер 3 поступает в аппарат и, пройдя промежуточный бункер и контактные тарелки, отработанный выходит из колонны через штуцер 8.

  Привлекающей является идея создания аппарата, в одном корпусе которого размещаются адсорбер, десорбер и камеры для охлаждения адсорбента, выходящего из десорбера.

Аппарат непрерывного действия, в
одном корпусе которого осуществляются
одновременно стадии адсорбции, десорбции и
охлаждения адсорбента
1 — адсорбер, 2,3 — камеры охлаждения адсорбента,

4 — десорбер, 5— штуцер для ввода
газового потока в адсорбер, 6, 15 — решетка,
7, 9 — наклонные каналы, 8 — дозирующее
устройство, 10 — сопло, 11 — ядро потока,

12 — пристенный слой адсорбента, 13 — штуцер
для отвода отработанного десорбирующего
агента, 14 — переливное устройство,

16 —  штуцер для подвода очищенного газового
потока для охлаждения адсорбента,

17, 19 — отверстия, 18 — щель, 20 — штуцер для вывода
очищенного газового потока,

21 — полая перегородка,

22 — устройство для перетока адсорбента

  Адсорбент на всех стадиях обработки находится во взвешенном состоянии. Газовый поток на очистку поступает в адсорбер 1 через штуцер 5 и решетку б. Очищенный газовый поток отводится через штуцер 20, а отработанный адсорбент по наклонным каналам 7 и 9 с помощью дозирующего устройства 8 поступает в нижнюю часть десорбера 4 для регенерации. Через сопло 10 подается десорбирующий агент, приводящий адсорбент во взвешенное состояние (фонтанирующий слой: 11 — ядро потока, 12 — пристенный слой адсорбента, возвращение адсорбента в низдесорбера). Десорбирующий агент вместе с выделенным из адсорбента целевым компонентом отводится через штуцер 13, а отрегенерированный адсорбент через переливное устройство 14 поступает в камеру 3 и в дальнейшем через щель 18 в камеру 2 для охлаждения. Охлаждение адсорбента производится с помощью очищенного газового потока, подводимого в эти камеры через штуцеры 16 и решетки 15. Между камерами 2 и 3 установлена полая перегородка 21, в верхней части которой выполнены отверстия 17 и 19 для соединения камер по газу, проходящему вместе с охлажденным адсорбентом через устройство 22 в адсорбер 1 и отводимому через штуцер 20.

  Разработанный аппарат непрерывного действия с центробежным разделением фаз  позволяет осуществить проведение процесса на микросферических адсорбентах (цеолит, силикагель с диаметром зерна 100-1000 мкм) при высоких скоростях газового потока.

Адсорбер с центробежным разделением фаз
1 — колпачковая тарелка, 2 — сепарационная тарелка,

3 — переток, 4 — рециркуляционная труба, 5 — устройство для
центробежного разделения фаз, 6 — контактный патрубок,
7 — штуцер для ввода адсорбента, 8 — штуцер для ввода
газового потока в адсорбер, 9 — штуцер для выхода
очищенного газового потока из адсорбера, 10 — штуцер для
выхода отработанного адсорбента

  Аппарат состоит из нескольких ступеней, каждая из которых включает в себя две тарелки (барботажнуюколпачковую 1 и сепарационную 2) и переточные устройства 3, 4 для адсорбента. Сепарационная тарелка состоит из нескольких специальных устройств 5, предназначенных для центробежного разделения фаз, и расположенных в верхней части патрубков 6 Нижние концы контактных патрубков находятся вблизи барботажнойколпачковой тарелки. В результате такой компоновки колпачковая тарелка работает в режиме стесненного барботажа, а в контактных патрубках осуществляется режим пневмотранспорта. Через штуцер 7 подается твердая фаза в верхнюю ступень на поверхность сепарационной тарелки, откуда по рециркуляционным трубам 4 направляется на колпачковую тарелку первой ступени, а затем по переточным трубам 3 перемещается на расположенную ниже тарелку. Через штуцер 8 подается газ-носитель, который проходит через щели колпачков барботажной тарелки, приводя во взвешенное состояние адсорбент на тарелке, а затем поступает в контактные патрубки б, захватывая с собой частицы твердой фазы. Попав в устройство 5 для центробежного разделения фаз, газовый поток направляется на вышележащую ступень, а твердая фаза оказывается на поверхности сепарационной тарелки и по переточным трубам 4 снова возвращается на колпачковую тарелку. Пройдя все контактные ступени адсорбент выходит из нижней части аппарата через штуцер 10.

Поверхностные абсорберы

  Среди поверхностных абсорберов привлекают внимание и получают широкое применение пленочные абсорберы. Конструктивной особенностью пленочных контактных устройств с фиксированной поверхностью контакта фаз являются каналы круглого, прямоугольного, треугольного и других сечений, по внутренней поверхности которых движется тонкая жидкостная пленка, взаимодействуя с газовым потоком. Взаимодействие фаз на контактной ступени может быть как прямоточным, так и противоточным. Обычно используют принцип прямоточного взаимодействия фаз на каждой ступени с обеспечением противотока в аппарате в целом. Это связано с тем, что при прямоточном взаимодействии фаз на ступени, которое осуществляется при средней скорости газового потока в канале в интервале 10-25 м/с, и сравнительно большом свободном сечении аппарата достигается высокая эффективность массопереноса, а скорость газового потока, рассчитанная на полное сечение аппарата, в несколько раз превышает максимальную скорость газового потока при противоточном взаимодействии фаз. Одной из первых конструкций пленочного аппарата, разработанных в России и использующих принцип прямоточного взаимодействия фаз на ступени, является аппарат П. А. Семенова. С целью интенсификации процесса абсорбции и улучшения сепарации фаз в каналах круглого сечения устанавливают завихрители (закручиватели). Дополнительное вращательное движение, сообщаемое двухфазному потоку, увеличивает эффективность массопереноса еще в 1,5-2 раза  и позволяет использовать возникающую центробежную силу для разделения фаз после выхода из контактной зоны. В контактной зоне жидкость под действием этой силы образует на внутренней поверхности канала винтообразную движущуюся вверх пленку. Это явилось стимулом для использования закрученного движения в зоне контакта при разработке высокоскоростных абсорбционных аппаратов. Расчеты показывают, что аппарат диаметром 2,4 м с прямоточными тарелками с завихрителями может заменить аппарат с колпачковыми тарелками диаметром 5,0 м при равной производительности.

Завихрители могут выполняться в различном конструктивном оформлении:

1. С осевыми лопастями, состоящими из нескольких радиально расположенных пластин, установленных под углом к горизонтали и образующих каналы для прохода газовой фазы;

2. С винтовыми лопастями (в виде шнека), установленными в контактных элементах трубчатого типа;

3. С тангенциальными лопастями, выполненными в виде ряда вертикальных пластин, расположенных по окружности под углом друг к другу;

4. С тангенциальными каналами, направляющими газовую фазу по касательной к стенке контактного элемента.

Компоновка контактных ступеней аппаратов с закрученным прямоточным движением фаз может осуществляться по-разному. В некоторых случаях контактные элементы располагают на горизонтальных тарелках подобно расположению колпачков на колпачковой тарелке, в других случаях ступень представляет собой контактный элемент, увеличенный до размеров колонны. Разделение фаз в контактных ступенях осуществляется, как правило, в два этапа:

1) отделение жидкости от газового потока в поле центробежных сил, возникающих при вращении газожидкостного потока, и 2) отделение жидкости из газового потока за счет гравитационных или инерционных сил.

Высокоскоростной абсорбер с прямоточным взаимодействием газа и жидкости в восходящем закрученном потоке.

 Каждая ступень состоит из параллельно работающих трубчатых элементов АЕ с многолопастными винтовыми осевыми завихрителями CD. Поднимающийся по аппарату газовый поток входит в контактную зону BE и захватывает жидкость, вытекающую из распылителя В. Газовый поток, несущий капельки жидкости, проходит зону распыления ВС и поступает в осевой завихритель CD. Наличие перед завихрителем зоны распыления с развитой межфазной поверхностью повышает эффективность массообмена. После завихрителя закрученный поток проходит пленочную зону DE, из которой жидкость через сепарационный зазор ЕА выбрасывается на стенку сепарационного патрубка и стекает вниз, а газовый поток поднимается на следующую ступень. Жидкость по межэлементному пространству, радиальным переточным трубам и центральной переточной трубе поступает в распылитель ниже расположенной ступени. Массообмен между газом и жидкостью происходит в трех зонах: распыления, закручивания и пленочной. Исследования показали, что применение прямоточного взаимодействия фаз в закрученном потоке позволяет вместо трубок с внутренним диаметром 8-20 мм, применяемых в пленочных прямоточных элементах без закручивания фаз, устанавливать на тарелках патрубки диаметром 70-100 мм. Это дает возможность осуществить реконструкцию действующих абсорбционных колонн путем замены колпачков на барботажной тарелке прямоточными контактными элементами.

 

 

Барботажные абсорберы

  Наиболее представительна по конструктивному оформлению группа барботажных абсорберов. В результате взаимодействия фаз (жидкость является сплошной фазой, а газ — дисперсной) на тарелках образуется газожидкостный слой, состоящий из относительно чистой жидкости и вспененной жидкости. Полная высота слоя на тарелке и ее составляющие зависят от конструктивного оформления тарелки, от соотношения материальных потоков и физико-химических свойств системы. Среди барботажных контактных устройств особое место занимают ситчатые и колпачковые тарелки, нашедшие широкое применение в промышленности. Одной из новых конструкций барботажных абсорберов является колонна с ситчатыми тарелками и пакетом извилистых пластин, расположенных между тарелками. Пакет извилистых пластин способствует созданию дополнительной зоны массообмена, улавливанию брызг жидкости, получающихся в процессе барботажа на ситчатой тарелке, и возвращению их в слой жидкости на ту же тарелку. Переливное устройство обеспечивает переток жидкости с тарелки на тарелку по высоте колонны. Переток может осуществляться при отсутствии или наличии приемного кармана в переливном устройстве. Переливные устройства без приемного кармана позволяют увеличить рабочую площадь тарелки и, следовательно, повысить производительность колонны. В тех случаях, когда диапазон работы переливного устройства лимитирует работу тарелки в целом, целесообразно устанавливать регулирующие переливные устройства, например с кольцевыми щелями, поочередно вступающими в работу, или с поворотными заслонками, регулирующими проходное сечение переливного устройства. Провальные тарелки не имеют переливных устройств, что позволяет более полно использовать площадь тарелок и значительно упрощает их в конструктивном отношении. Газ и жидкость движутся противотоком. Один из недостатков таких тарелок — сравнительно узкий диапазон работы в отношении нагрузок по газу.

Абсорбер с ситчатыми тарелками:

1—тарелка; 2 — переливное устройство

3 — сепарационная зона

Конструкции переливных устройств:

а — с приемным карманом; б — без приемного кармана;

в, г — сзащищенным переливом; д, е — с приспособлением, регулирующим

сечение для прохода жидкости; 1 — переливное устройство;

2 — затворная планка; 3,4 — кольцевые щели; 5 — заслонка

Интенсификация процесса абсорбции в аппаратах с провальными тарелками в последнее время проводится по пути создания тарелок с упорядоченным перетоком жидкости и постоянным свободным сечением, с укрупненной перфорацией и с саморегулируемым свободным сечением тарелок.

 

 

Распиливающие абсорберы

  Особенностью струйных (распыливающих) тарелок является диспергирование жидкости газовым потоком (газовая фаза — сплошная, жидкая — дисперсная) в начальный момент их взаимодействия и последующее их совместное прямоточное и перекрестно-прямоточное движение в направлении, определяемом конструкцией тарелки.

Струйные тарелки:
а — вихревая тарелка;

б — прямоточная тарелка с радиальным движением газожидкостного потока;

в – прямоточная тарелка с аксиальным движением фаз;
1 — переточная труба-коллектор; 2 — завихритель;

3 — патрубок; 4, 6 — диски; 5 — подпорный диск;

7 – переливные устройства; 8 — сухие перегородки;

9 — тарелка; 10 — труба Вентури

  В вихревой тарелке, направление движения жидкости на тарелках от центра к периферии осуществляется за счет центробежных сил, способствующих дальнейшему разделению фаз. Прямоточное движение фаз в радиальном и аксиальном направлениях осуществляется в распылительных контактных устройствах, диспергирование жидкости в которых происходит в наиболее узком сечении. В абсорбере с контактными устройствами в виде кольцевого диффузора жидкость из переливного устройства через зазор, образованный нижним торцом патрубка 3 и отбойным диском 4, вытекает в пространство между дисками 4 и 6 и дробится газовым потоком на мелкие капли, образуя при этом большую межфазную поверхность. Аксиальное движение газожидкостного потока осуществляется на тарелках, где газовый поток, проходя трубу Вентури 10, укрепленную на перегородке 8, захватывает жидкость и дробит ее на мелкие капли в горловине трубы. Сепаратором для разделения фаз служит нижняя полость тарелки 9, а перемещение жидкости на нижележащую тарелку осуществляется по перетоку 7.

  В  распыливающем абсорбере интенсификация процесса массообмена осуществляется за счет дробления жидкости и равномерного распределения жидкости и газа по высоте зоны контактирования.

Распыливающий абсорбер:
1 — корпус; 2 — диск; 3 — кольцо;

4 — насадки; 5 — щель; б — цилиндр;

7 — отверстия; 8,9 — патрубки ввода
и вывода жидкости; 10 — усеченный конус;

11 — перераспределительный порог;

12 — основание нижней тарелки

  Абсорбер включает корпус 1, внутри которого установлены тарелки, состоящие из расположенных друг над другом диска 2 и кольца 3. Между ними размещены насадки 4, снабженные щелью 5. Диск 2 и кольцо 3 соединены цилиндром 6 (в многоступенчатых аппаратах,  и имеют отверстия 7. В корпус вмонтированы патрубки ввода 8 и патрубки вывода жидкости 9. В верхней части аппарата имеется усеченный конус 10 и перераспределительный порог 11. Контактные элементы выполнены в виде радиально расположенных насадков, боковая поверхность которых снабжена вертикальной щелью. Насадки установлены с зазором по отношению друг к другу и образуют сужающийся канал для прохода газожидкостной смеси.

 

 

Абсорберы с секционированными тарелками

  Заслуживает внимания принцип продольно-поперечного секционирования тарельчатых абсорбционных аппаратов, значительно облегчающий задачу создания колонных аппаратов больших размеров и улучшающий их массообменные характеристики. Секционированные тарелки включают особенности всех рассмотренных здесь типов абсорберов, но они требуют конструктивного оформления, характерного для тарельчатых устройств. Среди конструкций поперечного секционирования следует отметить тарелку американской фирмы “ЮнионКарбайтКорпорейшен”, имеющую прямоугольного сечения переливные устройства 2, расположенные параллельными рядами на перфорированном основании 1. Соседние по высоте колонны тарелки устанавливаются так, что их переливные устройства располагаются во взаимно-перпендикулярных направлениях. Из отечественных конструкций можно отметить язычковую тарелку с поперечными перегородками. В качестве примеров конструктивного оформления абсорберов с тарелками продольно-поперечного секционирования можно рассмотреть тарелку с двумя зонами контакта фаз и тарелку с двумя зонами контакта фаз малого гидравлического сопротивления. Тарелка с двумя зонами контакта фаз представляет собой комбинацию барботажной тарелки с дополнительной (пленочной) зоной контакта фаз в межтарелочном объеме. Переливные устройства 2 устанавливаются в центре секций и образуют с отбойными дисками 7 щели, с помощью которых формируются пленочные зоны. Перегородки 8, выделяющие отдельные секции, имеют отверстия или устанавливаются с зазором к основанию тарелки, обеспечивая тем самым переток жидкости между всеми секциями.

Секционированные тарелки:
а, 6 — с поперечным секционированием

(а — конструкция фирмы “ЮнионКарбайдКорпорейшен”,

б —язычковая тарелка с поперечными перегородками);

в, г — с продольно-поперечным секционированием

(в — тарелка с двумя зонами контакта фаз;

г — тарелка с двумя зонами контакта фаз с малым гидравлическим
сопротивлением);
1 — основание тарелки; 2, 4 — переливные устройства;

3 — выпускное приспособление; 5 — контактные элементы;

6 — поперечные перегородки; 7 — диски; 8 — секционирующие перегородки;

9 — перераспределительное кольцо; 10 — направляющий конус;

11 — стабилизатор

  Тарелки с двумя зонами контакта фаз, обладающие малым гидравлическим сопротивлением, включают основание 1, переливное устройство 2, перераспределительное кольцо 9, направляющий конус 10, стабилизаторы жидкостного потока 11 и секционирующие перегородки 8. С вышележащей тарелки жидкость транспортируется в виде кольцевой пленки, создающейся переливным устройством, аналогичным устройству рассмотренной выше тарелки. Попав на основание тарелки 1, жидкость перераспределяется между элементами и, перетекая через перераспределительное кольцо 9, попадает на направляющий конус 10, формирующий направление движения жидкости от периферии элемента к его центру. Поднимающийся снизу газ барботирует через жидкостный поток, а жидкость, собравшаяся в центре элемента, стекает в переливное устройство 2. Аппарат с тарелками малого гидравлического сопротивления прошел опытно-промышленные испытания в процессах очистки газовых потоков от фтористых соединений водой в производстве экстракционной фосфорной кислоты. Степень извлечения фтора в трехступенчатом аппарате равна 90 %, скорость газового потока в поперечном сечении аппарата составляет 3,5-3,8 м/с, а гидравлическое сопротивление аппарата с сепаратором не превышает 0,39-0,59 кПа. Свободное сечение тарелки — 47 %. Расстояние между тарелками — 400-500 мм.

Скрубберы – аппараты различной конструкции для промывки жидкостями газов с целью их очистки и для извлечения одного или нескольких компонентов, а также барабанные машины для промывки полезных ископаемых. Широко используются при улавливании продуктов коксования и очистке промышленных газов от пыли, для увлажнения и охлаждения газов, в различных химико-технологических процессах.Основные функции скрубберов – это:1. Глубокая очистка газов от посторонних примесей;2. Мокрая и сухая очистка от мелкой и среднедисперсионной пыли;

3. Понижение температуры дымовых газов;

4. Утилизация тепла уходящих газов.

Принцип работы скруббера основан на поглощении подаваемой среды жидкостью и очищением ее от частиц взвесей в технологическом блоке. После турбулентного смешения эти среды поступают в камеру инжектора через закручиватели, располагающиеся в нижней части скруббера. При этом в объёме образующейся в камере динамической пены происходит интенсивный массообмен между фазами. Соединения из газовой фазы переходят в жидкую технологическую среду. Очищенная газовая среда транспортируется в атмосферу, а жидкая среда со шламом попадает в приемно-разделительную емкость скруббера через сливной патрубок. Из бачка с резервным содержанием рабочей жидкости пополняется запас, и процесс может быть осуществлен повторно.

По применению скрубберы подразделяют на газоочистительные аппараты и барабанные машины для промывки полезных ископаемых. В горнодобывающей отрасли скрубберы используют для улавливания продуктов коксования. В данной отрасли преимущественно используют скрубберы конической либо цилиндрической формы, условно напоминающие барабан, в центре которого расположен вал с вращающимися лопастями. Требующие очистки ископаемые помещаются в скруббер, где они, смешиваясь с промывочным материалом, перемещаются лопастями по спирали. Примеси содержащие глину и известняк разжижаются под действием воды и после с ней удаляются из барабана, оставляя очищенный материал. Производительность скрубберов, используемых в добывающей отрасли высока до 200 т., при незначительном расходе воды в 3-6 м3/т. и с минимальными временными интервалами. Виды скрубберов, используемых в добывающей отрасли, делят на противоточные и прямоточные в зависимости от движения воды относительно подаваемого материала. Если направление подачи материала совпадает с направлением подачи воды, то такие скрубберы называют прямоточными, если не совпадает, то скруббер является противоточным. Кроме промывки скрубберы используют для сортировки (грохочения) материала. Для этого к барабану скруббера подсоединяют коническую перфорированную часть, которая совершает процесс грохочения.

Газоочистительные аппараты основаны на промывании газа жидкостью. Газ промывается водой либо другим рабочим раствором, при этом смешении и взаимодействии происходит процесс очистки его. Такой метод смешения называют методом мокрой очистки. Таким образом, можно очистить газ от частиц любого размера. Метод мокрой очистки газов является механическим и применяется на заключительном этапе охлаждения. Аппараты мокрой очистки используют различные виды поверхностей при смешении жидкости с газом. При использовании этого метода возможно удаление всех примесей из газа, за счет конденсации на них более тяжелых частиц пара. К недостаткам этого способа газоочистки можно причислить образование большого количества шлама. К достоинствам можно отнести сравнительно низкую стоимость аппаратов мокрой очистки. Такой метод использует химическое производство, литейное, кожевенное, керамическое производство, нефтеперерабатывающая и горнодобывающая отрасль, при работе с различными видами битумов, а так же при сжигании промышленных газов и отходов производства. Скрубберы устанавливают на крупных предприятиях в очистных сооружениях.

Разновидности скрубберов:

• Оросительные устройства
• Полые форсуночные скруббера
• Скрубберы Вентури
• Скрубберы с насадками
• С подвижной насадкой
• С тарельчатой насадкой
• С колеблющейся
• Тарельчатые газоочистные аппараты
• Мокрые аппараты ударно-инерционного типа
• Саморегулирующийся газопромыватель
• Гидродинамический пылеуловитель, скруббер Дойля
• Скоростной промыватель СИОТ
• Центробежный скруббер
• Аппарат ЦПА
• Центробежный скруббер батарейного типа
• Пылеуловители с мокрой циркуляцией жидкости
• Центробежные скрубберы типа СЦВП

 

По принципу взаимодействия фаз газ-жидкость мокрую газоочистку можно разделить на 4 основных способа:

1.      запыленный газовый поток проходит через завесу разбрызгивающейся жидкости;

2.      использование движущихся пленок жидкости, с которыми контактируют взвешенные в газах частицы;

3.      взвешенные твердые частицы контактируют с жидкостью в результате действия инерционных сил при резком изменении направления движения газового потока;

4.      контакт с жидкостью основан на интенсивной диспергации орошающей жидкости с помощью газового потока, движущегося с высокой скоростью.

 

1. Оросительные устройства. К оросительным устройствам относят брызгала, устанавливаемые в газоходах, и промывные камеры. В оросительных устройствах запыленный газ пропускают через завесу распыляемой или разбрызгиваемой воды. При этом частицы пыли, сталкиваясь с каплями жидкости, смачиваются, укрупняются и под действием сил тяжести выпадают из газового потока.

Простейшее оросительное устройство представляет собой ряд форсунок или брызгал, установленных в газоходе или дымовой трубе и создающих в их поперечном сечении водяную завесу. Очень часто возникают сложности с созданием сплошной водяной завесы, как правило, в газоходе имеются зоны, в которых вообще отсутствует контакт жидкости и газа. Во избежание уноса брызг воды газ проходит через завесу со скоростью, не превышающей 3 м/с. Расход воды составляет 0,1-0,3 л/м3. Эффективность очистки составляет всего 50-60% даже при улавливании частиц пыли крупнее 20 мкм.

2. Полые газопромыватели. Простейшими аппаратами для мокрой очистки и одновременно охлаждения газов являются полые скрубберы – вертикальные колонны круглого или прямоугольного сечения. Колонна орошается водой, которая разбрызгивается через форсунки. В противоточном скруббере обеспечивается лучший тепло- и массообмен между газом и жидкостью, чем в прямоточном. При большом расходе орошающей жидкости форсунки устанавливают в два и более ярусов.

Если полый скруббер используют для очистки газа от пыли, то расход жидкости составляет от 3 до 10 м3 на 1000 м3 газа.

Степень улавливания пыли тем больше, чем больше расход орошающей жидкости, запыленность газа и размер частиц пыли, но обычно она не превышает 50%. Мелкие фракции (менее 10 мкм) практически не улавливаются в полом скруббере. Поэтому полые скрубберы применяют в основном для охлаждения и увлажнения газа. Их устанавливают перед аппаратами, предназначенными для тонкой очистки газа. Гидравлическое сопротивление полых скрубберов невелико и составляет 100-250 Па.

Полые форсуночные скрубберы

Полые форсуночные скрубберы представляют собой колонны круглого или прямоугольного сечения, в которых осуществляется контакт между газами и каплями жидкости, распыливаемой форсунками. По направлению движения газов и жидкости полые скрубберы делятся на противоточные, прямоточные и с поперечным подводом жидкости. При мокромобеспыливании обычно применяют аппараты с противонаправленным движением газов и жидкости и реже — с поперечным подводом жидкости. Прямоточные полые скрубберы широко используются при охлаждении газов. В противоточном скруббере капли из форсунок падают навстречу запыленному потоку газов. Они должны быть достаточно большими, чтобы не быть унесенными газовым потоком, скорость которого обычно составляет от 0,6 до 1,2 м/с. При более высоких скоростях газов после него необходима установка каплеуловителя. Форсунки устанавливают в аппарате в одном или нескольких сечениях: иногда рядами (до 14-16 в сечении), иногда только по оси аппарата. Факел распыла форсунок может быть направлен вертикально сверху вниз или под некоторым углом к горизонтальной плоскости. При расположении форсунок в несколько ярусов возможна комбинированная установка распылителей: часть факелов направлена по ходу газов, другая часть — в противоположном направлении. Для лучшего распределения газов по сечению аппарата в нижней части скруббера устанавливают газораспределительную решетку.

 

 

Скрубберы Вентури

Как было сказано ранее, мелкие частицы аэрозоля практически не улавливаются каплями большого и среднего размера, поскольку вследствие малой инерции они огибают каплю (и любое другое препятствие) по линиям тока газов. Для очистки газов от микронной и субмикронной пыли главным образом применяют скоростные скрубберы. Принцип действия этих аппаратов основан на интенсивном дроблении газовым потоком, движущимся со скоростью 40-150 м/с, орошающей его жидкости. Осаждению частиц на каплях орошающей жидкости способствуют также высокие относительные скорости между ними.

Скрубберы Вентури являются наиболее распространенным представителем скоростных скрубберов. Скрубберы Вентури — наиболее эффективные из аппаратов мокрой очистки газов. В связи с непрерывно возрастающими требованиями к глубине очистки газовоздушных выбросов промышленных предприятий скрубберы Вентури постепенно становятся доминирующим видом мокрых пылеуловителей. Скруббер Вентури представляет собой трубу-распылитель, в которую подводится орошающая жидкость, и установленный за ней каплеуловитель. Первоначально в качестве трубы-распылителя использовалась труба Вентури в ее чистом виде, откуда и появилось название газопромывателей подобного типа. Действие трубы-распылителя аналогично работе пневмофорсунки, и применение трубы Вентури обеспечивало минимальные (не связанные с распылением) гидравлические потери при прохождении газом распыливающего устройства. Однако по конструктивным соображениям довольно часто приходится отказываться от строгого выполнения трубы-распылителя в виде трубы Вентури, а в некоторых случаях ее конструкция практически ничем не напоминает трубу Вентури. Тем не менее название этой группы мокрых пылеуловителей — скрубберы Вентури — прочно закрепилось в технической литературе. Простейший скруббер Вентури  включает трубу Вентури и прямоточный циклон. Труба Вентури состоит из служащего для увеличения скорости газа конфузора, в котором размещают оросительное устройство, горловины, где происходит осаждение частиц пыли на каплях воды, и диффузора, в котором протекают процессы коагуляции, а также за счет снижения скорости восстанавливается часть давления, затраченного на создание высокой скорости газа в горловине. В каплеуловителе тангенциального ввода газа создается вращение газового потока, вследствие чего смоченные и укрупненные частицы пыли отбрасываются на стенки и непрерывно удаляются из каплеуловителя в виде шлама. Скрубберы Вентури могут работать с высокой эффективностью: 96-98 % на пылях со средним размером частиц 1-2 мкм и улавливать высокодисперсные частицы пыли (вплоть до субмикронных размеров) в широком диапазоне начальной концентрации ее в газе — от 0,05 до 100 г/м3. При работе в режиме тонкой очистки от высокодисперсных пылей скорость газов в горловине должна поддерживаться в пределах 100-150 м/с, а удельный расход воды — в пределах 0,5- 1,2 дм3/м3. Это обусловливает необходимость большого перепада давления (10-20 кПа) и, следовательно, значительных затрат энергии на очистку газа. В ряде случаев, когда труба Вентури работает только как коагулятор перед последующей тонкой очисткой (например, в электрофильтрах) или для улавливания крупной пыли размером частиц более 5-10 мкм, скорости в горловине могут быть снижены до 50-100 м/с, что значительно сокращает энергозатраты.

 

 

Скруббер Вентури:
а — общий вид; б — нормализованная труба Вентури. 1 — конфузор; 2 — горловина, 3 — диффузор; 4 —подача воды; 5 — каплеуловитель

 

 

Насадочные газопромыватели

В насадочных скрубберах сечение колонны заполнено насадкой, по которой в виде пленки стекает жидкость. Противотоком к ней движется газ, подаваемый в нижнюю часть колонны. Смоченная поверхность насадки и является поверхностью контакта фаз.

При недостаточном орошении насадки на ее элементах может налипать пыль, что приводит к росту гидравлического сопротивления и снижения производительности скруббера. Очистка насадки от пыли представляет собой довольно трудоемкую операцию, связанную с удалением насадки из аппарата. Поэтому для очистки запыленных газов используют только регулярную насадку с крупными элементами или хордовую насадку.

Расход жидкости в насадочных скрубберах составляет 1,5-6 м3 на 1000 м3 газа. Гидравлическое сопротивление их невелико, хотя и больше, чем полых скрубберов.

Степень улавливания пыли в насадочных скрубберах зависит от тех же факторов, что и в полых. Обычно улавливается до 70% частиц размером 25 мкм, более крупная пыль улавливается на 80-90%.
Газопромыватели с подвижной насадкой. В корпусе полого скруббера между нижней опорно-распределительной тарелкой и верхней ограничительной тарелкой помещается слой шаров из полимерных материалов, стекла или пористой резины. Оптимальным режимом работы при пылеулавливании считается режим полного(развитого) псевдосжижения. Скорость газов не должна превышать 5 м/с, удельное орошение составляет 0,5-0,7 л/м3. Гидравлическое сопротивление 800 – 1400 Па. Из-за ряда эксплуатационных сложностей аппараты не находят широкого распространения.

   В корпусе аппарата между нижней опорно-распределительной тарелкой 1 и верхней ограничительной тарелкой 3 помещается слои полых или сплошных шаров, колец и тел другой формы из полимерных материалов, а также стекла ипористой резины. Для обеспечения свободного перемещения насадки в газожидкостной смеси плотность шаров рш (кг/м3) не должна превышать плотности жидкости (рш< рж).

Скруббер с подвижной шаровой насадкой:
1 — опорная тарелка; 2 — шаровая насадка; 3 — ограничительная тарелка; 4 — оросительное устройство; 5 — каплеуловитель

Двухярусный скруббер с подвижной шаровой насадкой:
1 — люк; 2 — корпус; 3 — диск; 4— лопатка; 5 — выходной патрубок; 6—конический завихритель; 7—стенка каплеуловителя; 8 — корпус каплеуловителя; 9 — ограничительная решетка; 10 — коллектор; 11— шаровая насадка.; 12 — ярус орошения; 13 — опорная решетка; 14— форсунка; 15— сливная труба; 16— смотровое стекло

 

Скрубберы с шаровой насадкой

   Для улучшения распределения жидкости и уменьшения брызгоуноса были предложены аппараты конической формы с подвижной шаровой насадкой. Было разработано два варианта таких аппаратов: форсуночный  и эжекционный. В аппаратах рекомендуется применять полиэтиленовые шары диаметром 34-40 мм с насыпной плотностью 110-120 кг/м3. Статическая высота слоя шаров составляет 650 мм. Скорость газов на входе в слой колеблется в пределах 6-10 м/с и уменьшается на выходе из него до 1-2 м/с. Высота конической части в обоих вариантах принята равной 1 м. Внутренний угол раскрытия конической части зависит от производительности аппаратов, причем практика показала, что нормальный режим псевдоожижения осуществляется при значениях этого угла от 10 до 60°. Для улавливания брызг в цилиндрической части аппаратов размещается неорошаемый слой шаров высотой – 150 мм. В форсуночный скруббер орошающая жидкость подается в количестве 4—6 л/м³ газов. При эжекционном варианте орошение шаров осуществляется жидкостью, которая всасывается из емкости постоянного уровня газами, подлежащими очистке. Величина зазора 6 между нижним основанием конуса и уровнем жидкости зависит от производительности аппарата. Гидравлическое сопротивление форсуночного варианта составляет от 900 до 1400 Па, а эжекционного — от 800 до 1400 Па. В настоящее время в промышленности применяются конические скрубберы с подвижной насадкой производительностью по газам от 3000 до 40000 м³/ч.

Конический скруббер с подвижной шаровой насадкой

(а— форсуночный; б — эжекционный):
1 — корпус; 2 — опорная тарелка; 3 — орошаемый слой шаров;

4 —брызгоулавливающий слой шаров; 5 — ограничительная тарелка; 6 — форсунка;

7 — емкость с постоянным уровнем жидкости

 

 

Скрубберы с колеблющейся насадкой

  За рубежом находят применение аппараты, в которых элементы насадки (шары) под воздействием газового потока не псевдоожижаются, а колеблются. При этом шары трутся друг о друга и таким образом самоочищаются. На схеме показан противоточный скруббер подобного типа. Запыленные газы проходят первоначально через струи жидкости, а затем уже через слой насадки из стеклянных шариков высотой 155 мм. Скорость газов в свободном сечении аппарата — 2,4-3,0 м/с. Гидравлическое сопротивление аппарата составляет 1000-1500 Па при расходе орошающей жидкости от 0,25 до 0,55 л/м³ газов. Скруббер такого типа позволяет, согласно приведенным в литературе данным, улавливать до99 % частиц размером 2 мкм и более. Практически в аппарате имеются две зоны контакта газов с жидкостью: первая в виде капель образуется до слоя насадки, вторая формируется в виде пены непосредственно в слое и над слоем насадки.

Скруббер с колеблющейся насадкой: 1 — устройство для ввода газов; 2 — насадка;3 —форсунки; 4 — каплеуловитель; 5 — устройство для отвода газов

Ротоклон типа N:
1 — устройство для подвода газов; 2 — направляющие лопатки;

3 — каплеотстойник; 4 — устройство для вывода газов

 

Барботажные (пенные) пылеуловители. Их используют для очистки сильно запыленных газов. В таких аппаратах жидкость, взаимодействующая с газом, приводится в состояние подвижной пены, что обеспечивает большую поверхность контакта фаз.

 

Барботажный пылеуловитель

Представляет собой цилиндрический или прямоугольный корпус, в котором находится перфорированная тарелка. Вода или другая промывная жидкость через штуцер попадает в тарелку. В нижнюю часть аппарата через патрубок подается запыленный газ. Проходя через отверстие тарелки, газ барботирует через жидкость, превращая ее в слой подвижной пены. В слое пены пыль поглощается жидкостью, часть которой удаляется из аппарата через переточный порог, а другая часть сливается через отверстия в тарелке, промывая их и улавливая в подтарелочном пространстве крупные частицы пыли. Образующаяся суспензия выводится из нижней части аппарата.

При большом содержании пыли в газе и высоких требованиях к качеству очистки используют аппараты с двумя тремя числом тарелок.

Расход жидкости в барботажных пылеуловителях составляет 0,2-0,3 м3 на 1000 м3 газа. Гидравлическое сопротивление однотарелочных аппаратов 500-1000 Па.

Пыль с частицами размером более 20-30 мкм улавливается в барботажных аппаратах практически полностью. Частицы размером 5 мкм улавливаются на 80-90%. Частицы меньших размеров улавливаются заметно хуже.

 

Тарельчатые газоочистные аппараты

  Простейший тарельчатый пылеуловитель представляет собой аппарат, перегороженный горизонтальной тарелкой с равномерно распределенными мелкими отверстиями. Запыленный газ подается под тарелку и отсасывается из верхней части аппарата; пылезадерживающая жидкость подается на тарелку сверху. Отработавшую жидкость можно отводить двумя способами: полным провалом ее через тарелку в бункер  или частичным переливом через порог, установленный в конце решетки с краю. Обычно применяют тарельчатые аппараты, работающие в провальном режиме. Аппарат с провальными тарелками. При малых скоростях газа наблюдается барботажный режим, при котором газ движется отдельными пузырями через слой жидкости. При скорости газа в аппарате 1-1,2 м/с барботажный режим сменяется пенным, при котором жидкость, находящаяся на тарелке, переходит в состояние турбулизированной пены. С момента возникновения пены резко увеличивается межфазная поверхность и снижаются диффузионные и термические сопротивления. Межфазная поверхность вследствие проникновения вихрей каждой из фаз через границу их раздела непрерывно разрушается и снова восстанавливается, т. е. постоянно обновляется, что способствует отводу уловленной пыли, которая непрерывно осаждается на образующейся пленке жидкости в силу действия уже рассмотренных ранее механизмов осаждения. Образующийся шлам удаляется с жидкостью, протекающей через отверстия тарелки в бункер аппарата. При пенном режиме с увеличением скорости газа сопротивление слоя пены изменяется незначительно.

 

Тарельчатые аппараты:
а — с провальными тарелками; б — с переливом.
1 — корпус; 2 — ороситель; 3 — тарелка; 4 — порог; 5 – сливной отсек

 

 

Аппарат с переливом

Аппарат с переливом. Отличительной чертой переливных аппаратов является наличие устройства для слива отработавшей жидкости в сливную коробку. Для фиксирования определенной толщины слоя жидкости аппарат снабжают переливным порогом. Однако в целях предотвращения образования отложений на тарелке часть жидкости (не менее 50 %) отводится через отверстия в бункер. Величина провала зависит от скорости газа  в отверстиях тарелки; при скорости 10-17 м/с провал совершенно прекращается.  Применение перелива позволяет в два – три раза сократить расход воды на очистку, составляющий 0,2-0,3 дм3/м3. Однако из-за возможности образования отложений пенные аппараты с переливом теперь не применяют в качестве пылеуловителей.

Главным недостатком пенных аппаратов является брызгоунос. Борьбу с брызгоуносом осуществляют снижением скорости газа, а также установкой в верхней части аппарата инерционных брызгоуловителей. Полностью ликвидировать брызгоунос трудно.

Конструктивное оформление пенных аппаратов. Корпус пенного аппарата может быть прямоугольным и цилиндрическим. В первом случае легче обеспечить равномерное распределение жидкости, во втором — равномерное распределение газа. Размеры пенного аппарата определяются возможностью равномерного распределения газа: диаметр аппарата не должен превышать 2-2,5 м.

Тарелки пенного пылеуловителя могут быть щелевыми  и дырчатыми. Живое сечение тарелки находится в пределах 0,2-0,25 м2/м2. По условиям предотвращения засорения диаметр круглых отверстий принимают 4-8 мм, ширину щелей 4-5 мм; оптимальная толщина тарелки 4-6 мм. При больших размерах аппаратов подвод воды на тарелки секционируют. Иногда пенные аппараты выполняют многополочными. В них очищаемый газ проходит через несколько последовательно установленных друг над другом тарелок.

В последнее время разработаны пенные аппараты типа ПАСС, главной особенностью которых является установка на тарелке стабилизатора пены, представляющего собой сотовую решетку, разделяющую пенный слой на небольшие ячейки. Стабилизатор пены предотвращает возникновение волнового режима вплоть до скорости газов 4,0 м/с, увеличивает высоту слоя пены, сокращает удельное орошение до 0,05-0,10 дм3/м3. Рекомендуемые размеры ячеек 40×40 мм при высоте пластин 60 мм. Пылеуловители типа ПАСС нормализованы. Имеется 12 типоразмеров пылеуловителей, рассчитанных на расход газа 3000-90000 м3/ч. Тарелки пенного аппарата: щелевая,  дырчатая.

 

  Газопромыватели ударно-инерционного действия – это  пылеуловители, в которых контакт газов с жидкостью осуществляется за счет удара газового потока о поверхность жидкости с последующим пропусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной конфигурации или непосредственным отводом газожидкостной взвеси в сепаратор жидкой фазы. В результате такого взаимодействия образуются капли диаметром 300-400 мкм. Особенностью аппаратов ударного действия является полное отсутствие средств перемещения жидкости, и поэтому вся энергия, необходимая для создания поверхности контакта, подводится через газовый поток.К аппаратам ударно-инерционного действия относится большая группа мокрых пылеуловителей, в которых контакт газов с жидкостью осуществляется за счет удара газового потока о поверхность жидкости с последующим пропусканием газожидкостной взвеси через отверстия различной конфигурации. В результате такого взаимодействия образуются капли диаметром 300-400 мкм. Особенностью аппаратов ударного действия является полное отсутствие средств перемещения жидкости и поэтому вся энергия, необходимая для создания поверхности контакта, подводится через газовый поток. В связи с этим газопромыватели иногда называют аппаратами с внутренней циркуляцией жидкости. Несмотря на большое число различных конструкций аппаратов этого типа, нашедших применение в промышленности, особенно за рубежом, сколько-нибудь надежного теоретического метода их расчета пока не имеется. Калверт проводит аналогию между осаждением частиц пыли в этих аппаратах и в трубах Вентури, т.е. предлагает рассматривать в качестве основного механизма инерционное осаждение частиц на каплях за счет разности скоростей однонаправленных потоков запыленных газов и жидкости. Очевидно такая модель процесса осаждения частиц в данном случае является весьма упрощенной. Наиболее типичным представителем газопромывателей ударно-инерционного типа является ротоклон типа N. Важное значение для нормальной эксплуатации газопромывателей этого класса играет поддержание постоянного уровня жидкости в аппарате. Даже незначительное изменение уровня жидкости может привести к резкому снижению эффективности или значительному увеличению гидравлического сопротивления. Отсутствие мелких отверстий для раздачи жидкости и механических вращающихся частей позволяет работать при значительной запыленности газов. Удаление шлама из отстойника осуществляется периодически или непрерывно (иногда с помощью скребкового транспортера). Подпитка воды производится только для компенсации ее потерь за счет испарения и отвода со шламом. Поэтому ротоклоны целесообразно устанавливать для очистки холодных или предварительно охлажденных газов.

  Саморегулирующийся газопромыватель

   Аппарат разработан в НИИОГазе и отличается от обычных ротоклонов тем, что щелевой контактный канал смонтирован в стенках плавающей камеры, которая одновременно служит камерой загрязненного газа. Отношение количеств жидкости и газов, проходящих через контактный канал, изменяется в зависимости от скорости газов в сечении канала и от статической высоты столба жидкости над нижним порогом канала. В отличие от обычных ротокланов, у которых с изменением соотношения газ – жидкость в зоне контакта происходит изменение гидравлического сопротивления аппарата, саморегулируемый газопромыватель обеспечивает автоматическое поддержание гидравлического сопротивления на постоянном уровне при изменении расхода газов в широком диапазоне — до ±30 % от номинального. Функции регулирующего органа выполняет при этом плавающая камера. Уровень гидравлического сопротивления контактного канала определяется грузовой характеристикой этой камеры, которая изменяется путем балластировки последней. Это позволяет откорректировать величину гидравлического сопротивления и довести ее до необходимого уровня в период наладки аппарата, после чего она уже будет поддерживаться автоматически весь период эксплуатации. Гидравлическое сопротивление газопромывателя в зависимости от веса балластировочного груза колеблется в пределах от 2500 до 3500 Па. Автоматическое поддержание необходимого гидравлического сопротивления является важным достоинством саморегулируемого газопромывателя, однако, громоздкость плавающей камеры, с одной стороны, увеличивает металлоемкость аппарата, с другой стороны, ограничивает его возможности по производительности. НИИОгазом разработан типоразмерный ряд саморегулирующихся газопромывателей, оборудованных прямоточными циклонами-каплеуловителями (ротоклоны типа РПА), на производительность от 2000 до 12000 м³/ч. Исследования аппарата позволили получить кривую фракционной эффективности газопромывателя (оборудованного прямоточным циклоном-каплеуловителем) при общем гидравлическом, сопротивлении 4300 Па.

Саморегулируемый газопромыватель:
1 — корпус; 2 — балластировочный груз; 3 — плавающая
камера; 4 — тяги; 5 — контактный канал (импеллер); б — импеллерный отсек;

7 — окно для прохода промывной жидкости; 8— штуцер для слива жидкости;

9 — газоход для подвода газов в аппарат; 10— перегородка;

11 — газоходный отсек; 12 — штуцер для заливки промывной жидкости и
подпитки

 

 

Гидродинамический пылеуловитель, скруббер Дойля

   Принцип работы гидродинамического пылеуловителя с внутренней циркуляцией воды ПВ-2 следующий. Запыленные газы поступают в камеру 1 и увлекают жидкость в канал (импеллер) между наклонными лопатками 2. Газожидкостная смесь, проходя между нижними кромками криволинейных пластин 3, отбрасывается на перегородки 4 и дополнительно отклоняется К-обратной направляющей 5. Пройдя каплеуловитель доочищенные газы выбрасываются в атмосферу, а вода вместе с уловленной пылью стекает в ванну 7, откуда шлам выводится через устройство 8. Необходимый уровень жидкости в аппарате поддерживается с помощью регулятора 9. Гидравлическое сопротивление газопромывателя может изменяться в пределах 400-3000 Па, расход воды (при очистке холодных газов) составляет 0,005 л/м³ газов. Оптимальная величина газовой нагрузки на 1 м импеллера составляет 5000 м³/ч. Аппарат весьма эффективен при улавливании частиц пыли крупнее 3 – 5 мкм.

Гидродинамический пылеуловитель ПВ-2:
1 — камера; 2 — лопатки; 3 — пластина; 4 — перегородка; 5 — направляющая;

6 — каплеуловитель; 7 — ванна; 8 — устройство для
вывода шлама; 9 — регулятор

Аппараты Дойля получили широкое распространение за рубежом. Газовый поток поступает через трубы, в нижней части которых установлены конусы, увеличивающие скорость газов в свободном сечении трубы. Непосредственно в щели на выходе из трубы скорость газов составляет 35-55 м/с. Двигаясь с этой скоростью, газовый поток ударяется о поверхность жидкости, создавая завесу из капель жидкости. Уровень жидкости в скруббере (в статическом состоянии) на 2 – 3 мм ниже кромки трубы. Гидравлическое сопротивление газопромывателя — от 500 до 4000 Па, а удельный расход жидкости составляет около 0,13 л/м³. Газопромыватель, аналогичный по принципу действия скрубберу Дойля, разработан в Гинцветмете. Его отличие заключается в том, что высокая скорость газов на выходе из сопла создается не за счет вставки, а благодаря сужению подводящей газовый поток трубы.

Скоростной промыватель СИОТ

   Разработан Свердловским институтом охраны труда. Аппарат  состоит из корпуса 1; входного патрубка 2, имеющего переменное по форме сечение (от круглого до треугольного), конического днища 3, описанного по винтовой спирали: сливного патрубка 4, через который производится сток шламовой воды; спирального раскручивателя 10 и выходного патрубка 11, также имеющего переменное по форме сечение (от прямоугольного до круглого). На торце входного патрубка в месте его примыкания к днищу укреплена пластина 5 Г-образной формы, образующая своеобразный уступ снизу и сбоку входного треугольного сечения. Вода подводится в аппарат через пусковой пробковый кран 6, регулировочный вентиль 7 и два сопла — нижнее 8 (для смачивания части поверхности корпуса и днища за уступом) и верхнее 9 (для подачи воды на полку водораспределителя и с него— на всю поверхность корпуса). Вода, подаваемая в аппарат, увлекается газовым потоком во вращательное движение по стенкам корпуса и днищу, где накапливается значительным по толщине слоем. Этот слой воды при сходе с верхней кромки конического винтового днища разбивается входящим над ним потоком газов на капли, которые под действием центробежных сил отбрасываются к стенкам корпуса, осуществляя при этом промывку газов. В отличие от аппаратов ЦВП промыватели СИОТ имеют достаточно сложную конструкцию, однако они могут применяться (без снижения эффективности) для очистки больших объемов газов (до 300 тыс. м³/ч).

 

Скоростной промыватель СИОТ:
1 — корпус; 2 — входной патрубок; 3 — днище; 4 — сливной патрубок;
5 — пластина; б — кран; 7 — вентиль; 8, 9 — сопла;

10 — раскручиватель; 11 — выходной патрубок

 

 

Газопромыватели центробежного действия

Газопромыватели центробежного действия можно разделить по конструкционному признаку на два вида: аппараты, в которых закрутка газового потока осуществляется с помощью центрального лопастного закручивающего устройства и аппараты с боковым тангенциальным или улиточным подводом газов.

Орошение аппаратов второго типа может осуществляться форсунками, устанавливаемыми в центральной части аппарата или вдоль его стенок, и в виде пленки, стекающей по внутренней стенке аппарата. Большинство отечественных конструкций центробежных скрубберов имеют тангенциальный подвод газов и пленочное орошение.

Расход жидкости в центробежных скрубберах составляет 0,1-0,2 м3 на 1000 м3 очищаемого газа. Гидравлическое сопротивление зависит от скорости газа и диаметра скруббера.

Степень улавливания пыли больше, чем в насадочных скрубберах: частицы размером 25 мкм улавливаются примерно на 90%, а более крупные на 95%.

Аппарат этого типа, получивший название циклонный оросительный скруббер Пиз-Антони. Скорость газового потока на входе в скруббер может достигать 60 м/с; скорость очищаемых газов в сечении скруббера обычно составляет 1,2-2,4 м/с; гидравлическое сопротивление
аппарата составляет 0,5-1,5 кПа, а расход воды на очистку газов — 0,4-1,3 л/м³. Для улавливания брызг, уносимых газами, над форсунками устанавливают дисковый брызгоотбойник. Выравнивание газового потока на выходе из скруббера производится лопастным раскручивателем. При размерах взвешенных частиц более 1 мкм степень очистки газов в аппарате может достигать 97 % и более. Подвод орошающей жидкости в подобный скруббер может осуществляться с помощью форсунок устанавливаемых вдоль стенок аппарата. Подача воды в этом случае в количестве – 0 , 7 л/м³ газов осуществляется под давлением от 0,7 до 3 МПа, причем около 40 % капель жидкости приходится на ту часть скруббера, где вводится газовый поток. Форсунки высокого давления с малыми отверстиями истечения требуют  подвода хорошо очищенной от взвеси жидкости. Гидравлическое сопротивление аппарата составляет от 0,3 до 0,6 кПа. К центробежным газопромывателям следует отнести и так называемые безрешеточные пенные пылеуловители: циклонно-пенный аппарат (ЦПА) и пенно-вихревой аппарат (ПВА). В этих аппаратах помимо осаждения частиц пыли за счет центробежной силы используются элементы, присущие пылеуловителям ударно-инерционного типа.

Центробежный скруббер с боковым расположением форсунок:1— форсунка; 2 — устройство для ввода газов; 3 — водяной коллектор; 4 – форсунка для орошения стенок бункера.

 

Аппарат ЦПА

Газовый поток подается тангенциально через отверстие по периметру цилиндра в слой жидкости, которая находится в нижней части аппарата. В результате взаимодействия газов с жидкостью образуется слой динамической пены, совершающей вращательное движение. Оптимальная скорость газов на выходе из улитки составляет 6 – 10 м/с. Поэтому для аппаратов производительностью более 1000 м³/ч для уменьшения габаритов закручивающего устройства приходится применять улитки достаточно сложной конструкции. Указывается, что ЦПА по производительности не должен превышать 10000 м³/ч. Оптимальный гидродинамический режим в ЦПА соответствует скорости газов в свободном сечении аппарата vr= 5 м/с и высоте слоя пены Яп = 0,3 м. При этом гидравлическое сопротивление аппарата равно около 1100 Па. В ЦПА практически полностью улавливаются частицы крупнее 10 мкм и достаточно хорошо — частицы крупнее 4 – 5 мкм. Центробежные пенные аппараты, подобно газопромывателям ударно-инерционного действия, относятся к аппаратам с внутренней циркуляцией жидкости (дополнительный подвод жидкости необходим только для компенсации ее потерь на испарение и со шламом). К недостаткам их следует отнести наличие достаточно сложных устройств в месте подвода газов, обеспечивающих образование пенного слоя, и низкую эффективность при улавливании частиц пыли размером менее 4 – 5 мкм. Последнее обстоятельство связано с небольшим уровнем энергозатрат, который может быть реализован в этих пылеуловителях.

Схема циклонно-пенного аппарата с
подводом газов через улитку:
1 — бункер; 2 — улитка, 3 — отверстие для входа газов
в реакционную зону; 4 — корпус; 5 — каплеуловитель;
б — водомерная трубка

 

Центробежный скруббер батарейного типа

   Аппарат состоит из четырех рабочих элементов, каждый из которых представляет собой трубу, в верхней части которой имеется двухлопастный завихритель, а в нижней кольцевой зазор Запыленный газ подается в специальную камеру, орошается водой, после чего газоводяная смесь закручивается в завихрителях и входит в рабочий элемент, в котором капли воды с осевшими на них частицами пыли под действием центробежных сил отбрасываются на стенки. Вода вместе с уловленной пылью стекает через кольцевой зазор в шламовую камеру и выводится из аппарата через гидрозатвор. Очищенный газ по соединительным трубкам поступает в камеру чистого газа, откуда удаляется вентилятором. Аппарат рассчитан на производительность 20000 м3/ч. При очистке больших объемов аппарат собирается из нескольких подобных модулей. Скорость газа в свободном сечении завихрителя 20 м/с, удельный расход воды, подаваемой под давлением до 150 кПа, 0,3-0,5 дм³/м³. Гидравлическое сопротивление аппарата при расчетной производительности 1650 Па, масса аппарата 1 т. Скруббер типа СЦВБ-20 рекомендуется применять для улавливания смачиваемой пыли при начальной концентрации до 10 г/м³.

Центробежный скруббер батарейного типа СЦВБ-20:
1 — рабочий элемент; 2 — завихритель;

3— камера запыленного газа; 4 —форсунка; 5 — газораспределительное
устройство; б — люк; 7 — сетка;

8 —устройство для выравнивания давления;
9 — камера чистого газа; 10 —сливная
труба; 11 — соединительная труба;

12 — шламовая камера

 

Пылеуловители с мокрой циркуляцией жидкости

  Анализ приведенных конструкций показывает, что общим недостатком известных мокрых пылеуловителей, применяемых в промышленном производстве, является однократное использование жидкости в пылеулавливающем процессе и, как следствие, большие ее расходы на очистку газа. Для обработки больших объемов прореагировавшей с газом воды, отделения ее от шлама и возврата в аппараты требуется сооружение громоздких, капиталоемких, сложных систем оборотного водоснабжения, которые значительно удорожают процесс очистки газа и делают его соизмеримым со стоимостью очистки при применении наиболее сложных и дорогостоящих систем сухой очистки газов (электрофильтров и рукавных фильтров). В связи с этим в настоящее время назрела необходимость в создании таких мокрых пылеуловителей, которые бы работали с низким расходом пылеулавливающей жидкости и сочетали в себе основные достоинства современных средств очистки газов: простоту и компактность, высокую эффективность, возможность управления процессами пылеулавливания и оптимизацию режимов. В наибольшей степени современным требованиям к устройству и работе аппаратов очистки промышленных газов соответствуют мокрые пылеуловители с внутренней циркуляцией жидкости (МП ВЦЖ), получающие в настоящее время все более широкое распространение в системах газоочистки в России и за рубежом.

  Основные наиболее известные конструкции этих аппаратов представлены на схеме ниже. Конструктивно каждый из МП ВЦЖ состоит из частично погруженного в жидкость контактного канала и каплеуловителя, объединенных в одном корпусе. Принцип действия аппаратов основан на способе интенсивной промывки газов в контактных каналах различной конфигурации с последующим разделением газожидкостного потока в каплеуловителе. При этом прореагировавшая и отделенная от газа жидкость не удаляется сразу же из аппарата, а циркулирует внутри него и многократно используется в пылеулавливающем процессе. Циркуляция жидкости внутри мокрого пылеуловителя обеспечивается за счет кинетической энергии газового потока. Каждый аппарат снабжен устройством для поддержания постоянного уровня жидкости, а также устройством для удаления шлама из сборного бункера газопромывателя.

Отличительные особенности МП ВЦЖ:

• бесфорсуночное орошение газа жидкостью, что позволяет использовать для орошения жидкость с высоким содержанием взвесей (до 250 мг/м³);

• замкнутая циркуляция жидкости внутри аппаратов, которая позволяет многократно использовать ³жидкость в контактных устройствах пылеуловителей и тем самым сократить ее расход на очистку газа до 0,5-0,1 кг/м³, т.е. в 10 и более раз по сравнению с другими типами мокрых пылеуловителей;

• удаление уловленной пыли из аппаратов в виде густых шламов с низкой влажностью, что позволяет упростить утилизацию пыли, уменьшить нагрузку на системы очистки воды, а в некоторых случаях вообще отказаться от их сооружения;

• компоновка каплеуловителя внутри корпуса аппарата, которая позволяет уменьшить размеры пылеуловителей, обеспечить их компактность.

Указанные особенности и преимущества МП ВЦЖ привели к широкой популярности этих аппаратов, активной разработке различных конструкций, исследованию и внедрению мокрых пылеуловителей, как в России, так и за рубежом. Патентные исследования, проведенные по полному фонду патентных бюллетеней России и пяти развитых капиталистических стран (США, Великобритания, ФРГ, Франция, Япония), а также изучение литературных источников позволили установить, что к настоящему времени в мире создано более 300 различных конструкций мокрых пылеуловителей с внутренней циркуляцией жидкости, причем свыше половины аппаратов этого типа создано в странах СНГ. Структурно каждый пылеуловитель состоит из двух основных элементов: контактного канала (КК) и каплеуловителя (КУ).

Конструкции мокрых пылеуловителей с внутренней циркуляцией жидкости:
а — ротоклон N (США); б — ПВМ (Россия); в— газопромыватель (Россия);

г — пылеуловитель (Чехословакия); д — пылеуловитель (Германия); е — пылеуловитель “Аско”
(Германия); ж — пылеуловитель (Россия); з — пылеуловитель (США); и—
пылеуловитель VDN (Австрия); к — ротоклон РПА (Россия)

Классификация мокрых пылеуловителей с внутренней циркуляцией жидкости

Перспективные конструкции МП ВЦЖ

Основными задачами, которые ставились при разработке новых конструкций мокрых пылеуловителей с внутренней циркуляцией жидкости, были следующие:

• создание простых и компактных конструкций, сочетающих в себе высокую эффективность с экономичностью работы;

• создание пылеуловителей с широким диапазоном изменения режимных параметров и широкой областью применения, в том числе и для очистки газов основных промышленных агрегатов от мелкодисперсной пыли;

• создание аппаратов с управляемой гидродинамикой, позволяющей оптимизировать процесс очистки газов с учетом характеристик улавливаемых компонентов.

Конструкции МП ВЦЖ, разработанные в ПТП Уралэнергочермет:
1 — корпус аппарата; 2 — контактный канал;

3 —каплеуловитель; 4 — регулирующий механизм;

5 — газовая камера; б, 7 — подводящий и отводящий
патрубки; 8 — бункер для сбора шлама; 9— устройство
для подпитки и регулирования уровня жидкости в
аппарате; 10— переточный патрубок

 

Центробежные скрубберы типа СЦВП

Предназначены для мокрой очистки  нетоксичных  и  невзрывоопасных с газов от  пыли  (размером  частиц  более 2-3 мкм) в различных отраслях промышленности. Не рекомендуется применять скрубберы  для  улавливания пылей (частиц), способных цементироваться или кристаллизоваться в процессе водной промывки.

Скруббер работает по принципу дробления жидкости в контактном узле запыленным газовым потоком,  приводимым  в  движение  вентилятором. Уловленная пыль осаждается в бункере и в виде шлама выводится аэролифтом в контейнер;  твердая фракция осаждается в контейнере, а осветленная жидкость по резиновому трубопроводу возвращается в скруббер.  Поддержание заданного уровня жидкости в скруббере осуществляется  водопитающим устройством в автоматическом режиме.

Материальное исполнение скруббера – углеродистая сталь. Вид климатического исполнения скруббера – УХЛ4 по ГОСТ 15150-69. Скрубберы предназначены для установки в помещениях категории Д по СНиП 2.09.02-85.

 

Условное обозначение

С – скруббер;  Ц – центробежный;  В – вертикальный;  П – полый;  первая цифра – производительность по газу (тыс. м3/ч); цифры после тире – максимальная температура очищаемого газа (°С).

 

Адсорбционные аппараты

  Представленные здесь новые конструкции адсорберов периодического действия позволяют снизить гидравлическое сопротивление и лучше использовать слой адсорбента. К ним, в частности, относится адсорбер полочного многосекционного типа.

Адсорбер полочного многосекционного
типа с неподвижными слоями адсорбента:
1 — корпус аппарата; 2 — слой адсорбента

Далее показан адсорбер, по принципу работы аналогичный известным адсорберам с кольцевым слоем адсорбента, с той лишь разницей, что слой угля, расположенный между сетками, имеет вид конуса со стенкой, толщиной равной толщине слоя угля, а вершина конуса направлена против потока газа, идущего на очистку.

Адсорберы с кольцевым слоем
адсорбента:
1 — корпус; 2 — слой адсорбента
Особый интерес представляют адсорберы периодического действия, в одном корпусе которых совмещены стадии адсорбции и десорбции.

Адсорбер с перемещающимися по окружности

слоями адсорбента:
1 — ячейки; 2 — колпак; 3 — полый вал;

4 — штуцер для ввода газового потока в адсорбер;

5 — фильтр; б — холодильник; 7 — газодувка;

8 — полость-коллектор; 9 — теплопоглотитель;

10 — слой адсорбента; 11,15 — отверстия;

12—штуцер для выхода очищенного газа; 1

3 — труба; 14,16 — камеры; 17,19 — трубопроводы;

18 — конденсатор; 20 — отстойник

Восемь адсорбционных ячеек 1 расположены по окружности колпака 2, который жестко соединен с полым валом 3. В зависимости от положения вала часть ячеек находится в режиме адсорбции, а часть ячеек — в режиме десорбции. При адсорбции подлежащий очистке газ через штуцер 4, фильтр 5, холодильник 6 газодувкой 7 подается в пространство колпака 2, а затем через полость 8 распределяется на соответствующую ячейку 1. Пройдя предварительно слой теплопоглотителя 9, газ поступает в слой адсорбента 10 и через отверстие 11 попадает в пространство между корпусом и колпаком 2 и выходит из адсорбера через штуцер 12. При десорбционном цикле водяной насыщенный пар поступает через верхнюю часть полого вала 3 по трубе 13 в слой адсорбента 10 и через слой теплопоглотителя 9, а затем с выделенным целевым компонентом проходит по полости 8, камере 14 и из нижней части полого вала 3 через отверстие 15 выходит в камеру 16, откуда по трубопроводу 17 направляется в конденсатор 18. Конденсат удаляется через трубопровод 19 и стекает в отстойник 20. Число секций 7 выбрано так, что от 2/3 до 3/4 всего количества адсорбента находится в режиме адсорбции, а остальная часть его десорбируется.

  Несколько в ином виде выполнена конструкция колонного адсорбера. В колонне адсорбент содержится в сменных корзинах, транспортируемых с помощью раздвижных блоков с ребрами жесткости и снабженных вращающимся устройством, зацепляющим корзины. Таким образом осуществляется замена отработанного адсорбента свежим. С развитием химической промышленности интенсификация адсорбционных процессов проводилась по пути перехода от аппаратов периодического действия к аппаратам непрерывного действия. Были созданы аппараты со взвешенным слоем адсорбента. Различают аппараты с провальными тарелками и переточными устройствами на тарелках. В последнее время внимание специалистов привлекают адсорберы колонного типа с провальными тарелками регулируемого свободного сечения. Одним из типов таких тарелок является профильная тарелка, для изготовления которой используется стандартный прокат различных профилей: угольник, квадрат, круг. Профильная провальная тарелка является двухслойной. Свободное сечение в предлагаемых конструкциях профильных тарелок регулируется при вертикальном перемещении нижнего слоя относительно верхнего. Характерные конструктивные параметры таких тарелок: максимальная ширина щели Ь, шаг между расположением элементов t и расстояние по вертикали между рядами элементов (элементы одного слоя тарелки должны быть сдвинуты по отношению к элементам другого слоя на половину шага t расположения элементов).

Провальная тарелка, элементы которой
выполнены из стандартного проката различных профилей:
а — угольник; б — квадрат; в — круг

Разновидностью провальных тарелок регулируемого свободного сечения является также тарелка со спиралевидной щелью (щель, прорезь в виде спирали Архимеда).

Провальная тарелка регулируемого свободного

сечения в виде спирали Архимеда:
1 — неподвижная решетка; 2 — подвижная
решетка; 3 — вал; 4 — шестерня;

5 — зубчатый обод; 6 — кольцо; 7 — ось

  Тарелка  состоит из неподвижной спиральной решетки 7 и подвижной спиральной решетки 2, вала 3 с шестерней 4, через которые передается движение от исполнительного механизма на зубчатый обод 5, жестко связанный с подвижной спиральной решеткой 2. Монтажный зазор между решетками создается дистанционным кольцом 6. При повороте подвижной решетки с осью 7, спиральные решетки поворачиваются одна относительно другой, изменяя свободное сечение тарелки и создавая необходимую ширину провальной щели. В зависимости от дисперсного состава адсорбентов скорость газового потока в расчете на полное сечение адсорбера составляет 1,0-2,0 м/с.

Комбинированный адсорбер:
I — колонна; II — камера;
1 — тарелка; 2,5 — перетоки; 3 — штуцер для ввода адсорбента;
4 — промежуточный бункер; 6 — штуцер для ввода газового
потока; 7 — штуцер для выхода очищенного газового потока;

8 — штуцер для выхода отработанного адсорбента

  Комбинированный адсорбер  состоит  из колонны I, включающей в себя расположенные по ее высоте тарелки 1 и переточные устройства 2, предназначенные для перемещения вниз с тарелки на тарелку адсорбента, находящегося на них во взвешенном состоянии, и конически-цилиндрической камеры II, установленной над верхней тарелкой колонны. Внутри камеры II из зоны ее цилиндрической части опускается опрокинутый вершиной вниз конус 4 (промежуточный бункер) с перфорированной боковой поверхностью для прохождения газового потока через нее внутрь конуса, в котором движется адсорбент в направлении на верхнюю тарелку через цилиндр-переток 5. Газовый поток на очистку подается в нижнюю часть аппарата через штуцер 6 и проходит через все тарелки, расположенные по его высоте, а затем направляется в зону движущегося слоя (камера 11). Здесь происходит доочистка газового потока от целевого компонента и одновременно очистка его от мелких частиц (пыли), полученных в результате истирания адсорбента в условиях работы аппарата. Очищенный газ выходит из адсорбера через штуцер 7. Адсорбент через штуцер 3 поступает в аппарат и, пройдя промежуточный бункер и контактные тарелки, отработанный выходит из колонны через штуцер 8.

  Привлекающей является идея создания аппарата, в одном корпусе которого размещаются адсорбер, десорбер и камеры для охлаждения адсорбента, выходящего из десорбера.

Аппарат непрерывного действия, в
одном корпусе которого осуществляются
одновременно стадии адсорбции, десорбции и
охлаждения адсорбента
1 — адсорбер, 2,3 — камеры охлаждения адсорбента,

4 — десорбер, 5— штуцер для ввода
газового потока в адсорбер, 6, 15 — решетка,
7, 9 — наклонные каналы, 8 — дозирующее
устройство, 10 — сопло, 11 — ядро потока,

12 — пристенный слой адсорбента, 13 — штуцер
для отвода отработанного десорбирующего
агента, 14 — переливное устройство,

16 —  штуцер для подвода очищенного газового
потока для охлаждения адсорбента,

17, 19 — отверстия, 18 — щель, 20 — штуцер для вывода
очищенного газового потока,

21 — полая перегородка,

22 — устройство для перетока адсорбента

  Адсорбент на всех стадиях обработки находится во взвешенном состоянии. Газовый поток на очистку поступает в адсорбер 1 через штуцер 5 и решетку б. Очищенный газовый поток отводится через штуцер 20, а отработанный адсорбент по наклонным каналам 7 и 9 с помощью дозирующего устройства 8 поступает в нижнюю часть десорбера 4 для регенерации. Через сопло 10 подается десорбирующий агент, приводящий адсорбент во взвешенное состояние (фонтанирующий слой: 11 — ядро потока, 12 — пристенный слой адсорбента, возвращение адсорбента в низдесорбера). Десорбирующий агент вместе с выделенным из адсорбента целевым компонентом отводится через штуцер 13, а отрегенерированный адсорбент через переливное устройство 14 поступает в камеру 3 и в дальнейшем через щель 18 в камеру 2 для охлаждения. Охлаждение адсорбента производится с помощью очищенного газового потока, подводимого в эти камеры через штуцеры 16 и решетки 15. Между камерами 2 и 3 установлена полая перегородка 21, в верхней части которой выполнены отверстия 17 и 19 для соединения камер по газу, проходящему вместе с охлажденным адсорбентом через устройство 22 в адсорбер 1 и отводимому через штуцер 20.

  Разработанный аппарат непрерывного действия с центробежным разделением фаз  позволяет осуществить проведение процесса на микросферических адсорбентах (цеолит, силикагель с диаметром зерна 100-1000 мкм) при высоких скоростях газового потока.

Адсорбер с центробежным разделением фаз
1 — колпачковая тарелка, 2 — сепарационная тарелка,

3 — переток, 4 — рециркуляционная труба, 5 — устройство для
центробежного разделения фаз, 6 — контактный патрубок,
7 — штуцер для ввода адсорбента, 8 — штуцер для ввода
газового потока в адсорбер, 9 — штуцер для выхода
очищенного газового потока из адсорбера, 10 — штуцер для
выхода отработанного адсорбента

Аппарат состоит из нескольких ступеней, каждая из которых включает в себя две тарелки (барботажную колпачковую 1 и сепарационную 2) и переточные устройства 3, 4 для адсорбента. Сепарационная тарелка состоит из нескольких специальных устройств 5, предназначенных для центробежного разделения фаз, и расположенных в верхней части патрубков 6 Нижние концы контактных патрубков находятся вблизи барботажной колпачковой тарелки. В результате такой компоновки колпачковая тарелка работает в режиме стесненного барботажа, а в контактных патрубках осуществляется режим пневмотранспорта. Через штуцер 7 подается твердая фаза в верхнюю ступень на поверхность сепарационной тарелки, откуда по рециркуляционным трубам 4 направляется на колпачковую тарелку первой ступени, а затем по переточным трубам 3 перемещается на расположенную ниже тарелку. Через штуцер 8 подается газ-носитель, который проходит через щели колпачков барботажной тарелки, приводя во взвешенное состояние адсорбент на тарелке, а затем поступает в контактные патрубки б, захватывая с собой частицы твердой фазы. Попав в устройство 5 для центробежного разделения фаз, газовый поток направляется на вышележащую ступень, а твердая фаза оказывается на поверхности сепарационной тарелки и по переточным трубам 4 снова возвращается на колпачковую тарелку. Пройдя все контактные ступени адсорбент выходит из нижней части аппарата через штуцер 10.