Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_4398
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_255141.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=255141&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB255141A
[]
- ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявления: 14 апреля 1925 года.
Нет, 9681/25.
255,141 Завершено: 14 июля 1926 г.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Усовершенствования в процессах и оборудовании для очистки газа или относящиеся к ним.
Сообщение от компании TIHE KorrEns COMPANY, корпорации, зарегистрированной в соответствии с
законодательством штата Пенсильвания, расположенной по адресу: 800, Union Trust Building, город
Питтсбург, штат Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки.
Я, Уильям Джон Миллебрш-Джексон, подданный короля Великобритании, представляющий фирму «Хазелтин,
Лейк и Ко.», дипломированных патентных поверенных, по адресу: Саутгемптон Билдингс, 28, Лондон, W.C. 2,
графство Мидлсекс, настоящим заявляю о характере данного изобретения и о способе его осуществления,
которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к процессу и устройству для удаления сероводорода и других примесей из
топливных газов, например, коксового газа, водяного газа и тому подобного, с использованием суспензии
металлического соединения в щелочном растворе для вымывания примесей из газа и аэрации,
предпочтительно с помощью мелкодисперсного воздуха, для оживления суспензии с одновременным
образованием свободной серы.
Изобретение, рассматриваемое в некоторых аспектах, является развитием изобретений, описанных в
предыдущих спецификациях № 238,172, и
190,116.
Основными целями изобретения являются повышение гибкости процедуры, позволяющее проводить
отдельные стадии в наиболее благоприятных условиях без помех для работы других стадий, а также полное
удаление последних следов сероводорода из газа.
Изобретение в общих чертах заключается в [Цена 1|-] ac s A( промывке газа сначала суспензией
металлического соединения, как описано ниже, в жидкости с относительно низкой щелочностью, а затем в
аналогичной суспензии, но с более высокой щелочностью, при этом суспензии, содержащие примеси,
полученные на стадиях промывки, промываются отдельно.
Изобретение также заключается в модификации указанного процесса, включающей 45 промывку газа в один
или несколько этапов суспензией металлического соединения в щелочной жидкости, как описано ниже,
поддержание щелочности суспензии или суспензий, поступающих на этап или этапы промывки, оживление
отработанной жидкости путем аэрации со случайным окислением сульфида металла и образованием
свободной серы, и поддержание отработанной жидкости, поступающей на этап оживления, в нейтральном или
слабокислом состоянии.
Аппарат для осуществления процесса включает в себя множество поглотителей, связанных с множеством
тионизаторов (60 устройств) посредством системы трубных соединений, благодаря которой любой из
поглотителей может быть оперативно соединен с одним или несколькими тионизаторами. 65 Для полного
понимания изобретения далее будет описано на примере и со ссылкой на прилагаемые чертежи полная
установка для осуществления данного процесса.
На этих рисунках:
На рис. 1 показан вид сбоку, а на рис. 2 — план установки.
На изображенной установке Ai и 75 A2 представляют собой два абсорбера, через которые непрерывно и
последовательно проходит очищаемый газ. Сырой газ поступает в установку по трубе 1, имеющей
ответвления 2 и 8 к нижним концам абсорберов A' и A2 соответственно, с клапанами V1 и V3 в каждом
ответвлении. От верхней части абсорбера Al отходит выходная труба 3, имеющая восходящий отвод,
ведущий в напорную трубу 10, и нисходящий отвод 4, ведущий в нисходящую трубу 5, нижний конец которой
выходит в поперечные трубы 6, причем последняя сообщается с левой стороны с отводом 2, а с правой
стороны — с отводом 8. Абсорбер А2 имеет выходную трубу 90, соединенную с трубами 5 и 10 аналогично
выходной трубе 3 абсорбера А1. Клапаны V2 и V4 установлены в поперечном трубопроводе 7 по бокам
абсорберов Al и A2 соответственно, клапаны V5 и V" — между трубопроводом 5 и выходами 3 и 9
соответственно, а клапаны V6 и V7 — между указанными выходами соответственно и напорным
трубопроводом 10.
В норме клапаны V', V5, V4 и V7 открыты, а клапаны V2, V3, V6 и V8 закрыты. Газ проходит из трубы 1 через
клапан V1 и трубу 2 в абсорбер А. С верхней части этого абсорбера он проходит через трубу 3, клапан V1 и
трубы 4, 5, 6 и 7, клапан V4 и трубу 8 в абсорбер А. С верхней части этого абсорбера очищенный газ проходит
через трубу 9 и клапан V7 в выпускную трубу 10.
В представленном примере четыре аэрационных устройства, или тионизатора T1, T2, T3, T4, расположены в
виде секций или отсеков единой резервуарообразной конструкции. Трубы 23, 24 и 28, 29 отходят от нижней
части абсорберов Al и A2 соответственно, и каждая труба 24 и 29 имеет отдельное соединение с каждым
отсеком тионизатора Tl, T2, T3 и T'.
Отсек Т1 сообщается с трубами 24 и 29 через клапаны S1 и S2 соответственно, а отсек Т2 сообщается через
клапаны S3 и S4, отсек Т3 через клапаны S5 и S6, и отсек Т4 через клапаны S7 и S8 с теми же трубами 24 и 29
соответственно. Клапаны 23 и 28 установлены в трубах 24 и 29 соответственно, рядом с поглотителями Al и
A2.
Предусмотрены два резервуара WI и W2, первый из которых соединен с тионизаторами трубой 20, а второй —
трубой 25.
Клапаны S9, S", S'3 и S15 установлены между трубой 20 и отсеками тионизатора TI, T2. T3, T4 соответственно
и аналогичные клапаны S', S12, S"4 и S'6 между трубой 25 и указанными отсеками.
Другие трубы и клапаны (не показаны на рисунке) обеспечивают подачу воздуха в отсеки тионизатора.
В каждом отсеке тионизатора также имеется выходной патрубок для шлама с клапанами Cl, C2, Cc, C4
соответственно, ведущий в центрифугу C.
Жидкость из резервуара W' перекачивается насосом P' (71) через трубу 21, клапан 22 и нагреватель H' в
верхнюю часть абсорбера Al, а абсорбер A2 аналогичным образом подается из резервуара MV2 насосом P2,
трубой 26, нагревателем H2 и клапаном 27. 7X Окислительная способность любой пары отсеков Т1, Т2, Т3 и
Т4 достаточна для обработки всего сероводорода в максимальном объеме газа, подлежащего обработке в
абсорберах. 8. Эти отсеки могут эксплуатироваться с поглотителями в различных комбинациях. Например,
будет описан способ работы, при котором два отсека соединены с поглотителем Al, а один из оставшихся
отсеков соединен с поглотителем A2.
Отсеки Т' и Т2 заполнены соответствующим количеством раствора карбоната натрия с низкой щелочностью
(менее 1% Na2CN0), содержащего в суспензии около 1% измельченного гидратированного оксида железа(III).
Отсек Т3 заполнен более концентрированным раствором ушного фосфата натрия (около 3% NaCO),
содержащим около 1% измельченного гидратированного оксида железа в суспензии. В отсеке Т4 находится
аналогичная подвеска, и он находится в резерве. Впускные клапаны S2, S3, S-, S7 и 100 S8 закрыты.
Впускные клапаны SL', S4 и S6 открыты. Выпускные клапаны S1, S12, S13, S15 и S'G закрыты, а выпускные
клапаны S9, S" и S'4 открыты. Суспензия в отсеках TI и T2 вытекает через клапаны S9 и S" в трубу, а оттуда в
резервуар W, откуда перекачивается в верхнюю часть абсорбера Al, где распределяется с помощью
распылителей или других подходящих средств распределения. Из нижней части абсорбера Al отработанная
суспензия вытекает через клапан 23 в трубу 24, а оттуда обратно через клапаны S' и S4r в отсеки T1 и T2.
Суспензия 115 в отсеке Т3 проходит через выпускной клапан S14 в трубу 25 и отстойник W2, откуда она
перекачивается в верхнюю часть абсорбера А2, где распределяется распылителями или другими средствами
120 по абсорберу А2, удаляя последние следы сероводорода из газа.
Из абсорбера А2 суспензия проходит через трубу 28 в клапан 29 и через впускной клапан S6 в отсек Т3.
Реакции, происходящие в двух частях системы, по существу одинаковы: основная часть сероводорода
удаляется в абсорбере Al, а основная часть свободной серы, образующаяся в результате этого, — в отсеках
T1 и T2, в то время как последняя часть системы занимается удалением последних следов сероводорода, и
из отсека T3, соединенного с абсорбером A2, удаляется лишь незначительное количество свободной серы,
если таковая вообще имеется. Низкий процент щелочности в первой части системы минимизирует любые
вторичные реакции, например, образование тиосульфата и тиоцианата, а также облегчает реакцию окисления
в отсеках тионизатора Т1 и Т2. Более высокое содержание щелочности (на 15%) во второй части системы
особенно благоприятно для удаления последних следов сероводорода из газа.
Свободная сера накапливается в системе, причем, разумеется, быстрее в отсеках Т1 и Т2, чем в Т3, но ее не
нужно удалять до тех пор, пока ее количество не превысит более чем в три раза количество оксида железа,
присутствующего в системе. Для обработки суспензии с целью удаления серы могут применяться два
различных метода.
В первом способе путем «манипулирования» соответствующими клапанами Т1 отключается от
циркуляционной системы, Т3' соединяется с абсорбером А', а Т4 — с абсорбером А2, так что теперь абсорбер
А' работает в комбинации с Т2 и Т3, а абсорбер А2 — в комбинации с Т4. Клапан Cl открывается, и
содержащийся в нем титан пропускают через центрифугу C, где извлекают серу вместе с любым прилипшим
оксидом железа. Вместо центрифуги можно использовать фильтр. Жидкость из центрифуги или фильтра
отводится через сливную линию D в любой удобный резервуар, а затем переливается обратно в T1 и
используется для приготовления 46 свежей суспензии. Вместо того чтобы направлять всю серную суспензию
в Ts непосредственно в центрифугу или фильтр, можно воспользоваться тем фактом, что сера в суспензии
очень быстро оседает, как только прекращается подача воздуха.
Поэтому аэрация в Т1 прекращается, и материалу дают немного осесть. Основная часть жидкости затем
отводится через коллекторное соединение M' и сливную линию D. Сернистый осадок на дне тионизатора
затем промывается и направляется в центрифугу или фильтр.
Полученная таким образом неочищенная сера может быть подвергнута обработке для отделения оксида
железа, который затем может быть возвращен в систему.
На последующих этапах работы материал из отсеков Т2, Т3 и Т4 последовательно отводится из системы для
удаления серы, в то время как остальные отсеки работают, как описано выше, при этом одна пара отсеков
всегда соединена с первым абсорбером, а оставшийся отсек — со вторым.
Очевидно, что аналогичный метод работы может быть применен к любому множеству поглотителей в
сочетании с множеством отсеков для тионизаторов. 75 Второй способ обработки суспензий после накопления
серы до желаемого уровня заключается в отборе части суспензии в центрифугу или фильтр, немедленной
замене ее свежей суспензией и одновременном поддержании непрерывной работы тионизатора. Суспензию
можно перелить в отстойник, жидкость слить, а осадок 85 перенести в центрифугу. Таким образом, отсеки Т1
и Т2 могут непрерывно работать в сочетании с поглотителем А', а отсеки Т2 могут работать с А2, в то время
как отсек Иф используется в аварийном режиме. В варианте 90, модифицированном по этому методу работы,
суспензию можно отводить через непрерывный фильтр, а раствор заменять с такой скоростью, чтобы
содержание серы в системе поддерживалось на уровне, приблизительно в три раза превышающем
количество оксида железа.
Очевидно, что в системе могут быть использованы и другие виды сепарационных устройств, например,
устройства типа сгустителя Дорра.
В соответствии с еще одной особенностью изобретения было установлено, что, хотя определенная степень
щелочности желательна в системе очистки газа 105 с использованием суспензии металлического соединения
для обеспечения надлежащей эффективности поглощения сероводорода из газа, тем не менее, нейтральные
условия или даже очень слабокислые условия более благоприятны для окисления образующегося сульфида
металла и для отделения свободной серы.
Необходимо обеспечить, чтобы суспензия, поступающая в газопоглотитель, имела щелочную реакцию, а
суспензия, поступающая в тионизатор, была нейтральной или даже слегка кислой.
Описанная и проиллюстрированная здесь система устройств может быть очень удобна для достижения
желаемой комбинации условий. Та часть системы, которая работает в сочетании с абсорбером А2, всегда
снабжается отчетливо щелочным раствором (например,
от 1% до более 3% NaCO3), но поскольку эта часть системы занимается удалением лишь очень небольшого
количества сероводорода, свободная сера из нее не удаляется, и если в этой системе накопится какое-либо
количество свободной серы, достаточное для ее удаления, то часть материала из системы может быть
перенесена в ту часть системы, которая работает в связи с абсорбером А'.
При эксплуатации абсорбера А' в сочетании с его тионизационными отсеками предусмотрено такое
устройство, при котором суспензия, поступающая в абсорбер, будет слабощелочной, а проходящая через
тионизационные отсеки — нейтральной или очень слабокислой. Карбонат натрия вводится в отстойник W1
таким образом, чтобы поддерживать его небольшое количество (например,
0.5% (lNaXCO) в жидкости, поступающей в абсорбер. Ещё более эффективным методом является введение
карбоната натрия в суспензию незадолго до того, как суспензия вступит в контакт с газом.
Для нейтрализации раствора, выходящего из абсорбера, в первую очередь используется тот факт, что
важные вторичные реакции, а именно образование тиосульфата натрия и тиоцианата, по сути являются
нейтрализующими реакциями, так что значительная часть исходной щелочности расходуется таким образом.
Для нейтрализации остаточной щелочности одним из методов является внесение в суспензию железа в виде
соединений железа, обладающих нейтрализующим действием, например, сульфата железа(III) или хлорида
железа(III). В суспензию, выходящую из абсорбера, можно добавить такое количество железа(III) в
количестве, которое нейтрализует всю присутствующую щелочь.
Вместо соединений железа(III) можно использовать соединения железа(II), такие как сульфат железа(II) или
хлорид железа(II). Эти соединения будут реагировать с карбонатом натрия, образуя основной карбонат
железа(II), который будет окислен в тионизаторе до железа(III).
Другие методы достижения аналогичного результата включают в себя добавление кислот, солей кислот или
других веществ, поглощающих или нейтрализующих щелочи, к суспензии, выходящей из абсорбера. Эти
вещества могут использоваться в твердом, жидком или газообразном состоянии. Например, диоксид серы
может подаваться либо в газ, поступающий в абсорбер, либо в воздух, поступающий в тионизатор. В качестве
реагента можно использовать газообразную соляную кислоту или добавить в суспензию серную кислоту 5-5,
либо поместить в контакт с раствором, поступающим в тионизатор, медленно растворяющийся твердый
нейтрализующий материал, например, твердый нитратный осадок.
Этот метод особенно выгоден в сочетании с флотационным процессом для отделения серы, и было
установлено, что сера отделяется чище и легче из нейтрализованного или слабокислого раствора, чем из
щелочного. Для флотации серы используется мелкодисперсный воздух в отсеках тионизатора. Образование
серной пены, которое в щелочных растворах замедлялось бы необходимым нагревом раствора, здесь
облегчается нейтрализацией и может быть дополнительно ускорено добавлением любого из флотационных
реагентов, известных в металлургической практике, например, небольшое количество керосина особенно
полезно.
В этом нейтрализованном или слабокислом растворе отделение серы от железа происходит особенно чисто,
а серную пену можно удалить и обработать для извлечения серы любым подходящим способом.
Во всех вышеописанных вариантах комбинация аппаратуры такова, что поток газа является непрерывным, а
относительный порядок поглотителей на пути газа не изменяется. Однако конструкция клапана позволяет при
необходимости изменить последовательность работы поглотителей на обратную. 90 Для этого открываются
клапаны V3, VS, V2 и V6, а клапаны Vy, V4, V7 и Vs закрываются. Затем газ проходит из трубы 1 через клапан
V3 и трубу 8 в абсорбер A2. От верхней части этого трубопровода 95 он проходит через трубу 9, клапан Vs8,
трубу 5, трубу 6, трубу 7, клапан V2 и трубу 2 к абсорберу A'. С верхней части этого трубопровода очищенный
газ проходит через трубу 3 и клапан V6 и выходит через трубу 10. 100 Используя преимущества этой системы
реверсирования, можно применять следующий метод работы: газ сначала последовательно пропускают через
абсорберы А' и А2.
Абсорбер А1 всегда соединен с отсеками тионизаторов Т1 и Т2, а абсорбер А2 всегда соединен с отсеками Т3
и Т4. Когда в отсеках Т1 и Т2 накапливается достаточное количество серы, эти отсеки опорожняются по
одному и заполняются свежей суспензией. Затем поток газа меняет направление, пропуская его сначала
через абсорбер А2, а затем через абсорбер А. Этот процесс продолжается до тех пор, пока в абсорберах Т3 и
Т4 не накопится достаточное количество серы. Теперь их опорожняют и заполняют свежей суспензией, а
поток газа меняют на обратный, возвращаясь к первому варианту. После каждого переключения режимов
добавление карбоната натрия к компонентам тионизатора, соединенным с первым по последовательности
абсорбером, временно прекращается до тех пор, пока процентное содержание щелочи в суспензии не
снизится ниже эквивалента 1% Na2CO3. 12:
Щелочность суспензии в отсеках, соединенных с последним абсорбером в последовательности,
поддерживается на уровне, эквивалентном 3% Na2CO3. В этом режиме работы может использоваться
соединение каждого из 13( -255141 карбоната натрия; помимо оксида железа могут использоваться и другие
соединения железа, а также другие щелочные соединения, помимо карбоната натрия.
При использовании оксида железа предпочтительно получают его путем измельчения болотной руды или
другой формы гидратированного оксида железа и использования материала, прошедшего через сито с
размером ячейки 200 меш. Измельчённый оксид железа добавляется в систему периодически, до 75 раз, для
поддержания концентрации Fe2O3 во взвешенном состоянии на уровне около 1%. Однако это количество
может значительно варьироваться, и на практике использовалось от 0,2% до 3,0% Fe2O. Предпочтительно
поддерживать очень низкую щелочность жидкости, циркулирующей над абсорбером, через который сначала
проходит газ (например, менее 1% эквивалента карбоната натрия), в то время как щелочность жидкости,
циркулирующей над последними 85.
Как указано выше, концентрация абсорбента должна быть выше (например, эквивалент 3% карбоната
натрия).
Описанное здесь устройство в целом несколько похоже на устройство, описанное в Спецификации №
238172,90, за исключением того, что в нем используются два газопоглотителя в сочетании с множеством
отсеков для тионизаторов. Устройство «тионизатор» или аппарат, в котором воздух впрыскивается в жидкость
в мелкодисперсной форме, показано на рисунке 95 и включает в себя мелкопористую разделительную
перегородку из фильтрующего материала или корундовых пластин для аэрирующей перегородки, однако
могут использоваться и другие пористые материалы, и отличные результаты были получены с помощью
трубчатого тканевого аэратора, поддерживаемого свободой перемещения, описанного в Спецификации №
255139.
Что касается абсорберов, то они могут быть любого типа, известного в данной области техники, при этом
существенным условием является то, что они не должны быть подвержены засорению твердым веществом во
взвешенном состоянии. Очень удачным устройством является башня типа «сатуратор», в которой газ
проходит через раствор в виде барботажа, и башня может состоять из набора барботажных тарелок в нижней
части и барьеров в верхней части, хотя эффективность процесса с двумя сатураторами, работающими
последовательно, такова, что барьеры можно исключить. Нагреватели 1l и H112 предназначены для
поддержания температуры раствора, поступающего в газопоглотитель, на уровне не ниже 85 °F. Для тех же
целей могут использоваться и другие способы нагрева, например, может нагреваться газ или воздух. В обе
части системы периодически добавляют карбонат натрия и оксид железа для компенсации любых потерь,
вызванных разливом или вторичной реакцией. Однако при описанном способе работы, где различные отсеки
используются попеременно в соединении 130 абсорбера с соответствующими отсеками тионизатора, он
остается неизменным, в то время как свежая суспензия уже циркулирует над абсорбером, который находится
последним в последовательности :5.
Реакции, приводящие к удалению сероводорода и образованию свободной серы, в основном протекают
следующим образом:
В абсорбере сероводород реагирует с карбонатом натрия, образуя гидросульфид натрия (H2S + NaCO3 =
NaHS + NaHC03). Гидросульфид натрия реагирует с оксидом железа и бикарбонатом натрия (3NaEIS +
3NaHlCOO, + Fe,0 = 3Na2CO, + Fe2S, + 31E2O). Сероводород также может реагировать с бикарбонатом
натрия или непосредственно с оксидом железа(III), при этом может образовываться карбонат железа(III),
который может участвовать в реакциях, но главное — это образование сульфида железа(III), и для этой цели
важно использовать соединения железа(III), или, если в системе используются соединения железа(II), их
следует, насколько это возможно, окислять до соединений железа(III) до поступления в абсорбер.
В отсеках тионизатора основная реакция выглядит следующим образом:
2
Fe2S + 3O2 = 2Fe2O3 + 6S. Часть или весь оксид железа(III) может быть гидратирован в результате реакции с
водой, при этом также может образоваться карбонат железа(III) или основной карбонат.
Иногда желательно работать таким образом, чтобы избежать необходимости обращения с серой в виде пены,
которая имеет громоздкую и неудобную природу.
С этой целью, а также для поддержания благоприятных условий для реакции между гидросульфидом натрия
и оксидом железа, жидкость, поступающая в абсорбер, поддерживается при температуре не ниже 85 °F, как
описано в Спецификации № 255140, предоставленной из-за рубежа теми же 46 сторонами, что и настоящее
изобретение. Также могут быть добавлены пеногасители. Нагрев раствора (и, возможно, добавление
пеногасителей) чаще всего желателен в той части системы, b0, которая состоит из первого абсорбера A' и
отсеков тионизатора T1 и T2, поскольку именно здесь удаляется основная часть серы из газа, и хорошие
результаты могут быть получены при работе второй части системы, а именно абсорбера A2 и его отсека
тионизатора, без нагрева выше обычной атмосферной температуры. Таким образом, абсорбер А2 действует
как охладитель, отводя любое тепло, которое могло быть передано газу нагретым раствором и абсорбером А'.
Жидкость, используемая в этом процессе, в любой из описанных здесь модификаций, предпочтительно
представляет собой суспензию гидратированного оксида железа(III) (Fe2O3) в растворе255,141 255,141 с
различными абсорберами; обычно нет необходимости добавлять дополнительно карбонат натрия или оксид
железа(III) в первую часть системы с момента ее приготовления до изменения соединений.
При обработке газов, содержащих синильную кислоту, большая часть этой примеси удаляется вместе с
сероводородом.
Вместо показанного и описанного здесь поглотителя может быть использовано устройство, содержащее
чередующиеся диффузорные и контактные слои в соответствии с изобретением, описанным в спецификации
№ 255142.
Подробно описав и определив природу указанного изобретения и способ его осуществления, как мне
сообщили мои зарубежные корреспонденты, я заявляю, что
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_255142.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=255142&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB255142A
[]
Полная спецификация. Усовершенствования, касающиеся газо- и жидкостно-контактных устройств и методов.
Сообщение от компании THE 1S ZIPPERS COMPANY, корпорации, зарегистрированной в соответствии с
законодательством штата Пенсильвания, расположенной по адресу: 800, Union Trust Building, город
Питтсбург, штат Пенсильвания, Соединенные Штаты Америки.
Я, Вильям Джон Мейлерс-Э-Джейссон, подданный короля Великобритании, представляющий фирму Easeltine,
Lake & Co., дипломированных патентных поверенных, расположенную по адресу: Саутгемптон-Билдингс, 28,
Лондон, графство Мидлсекс, настоящим заявляю о характере данного изобретения и способе его
осуществления, которые будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении: Данное
изобретение относится к газожидкостным контактным аппаратам, в частности, для удаления примесей,
например, сероводорода и других вредных веществ, таких как синильная кислота, из содержащих их газов,
посредством так называемой жидкостной очистки.
При конструировании газожидкостных контактных аппаратов обычно используют башню, содержащую
наполнитель, состоящий из слоев или пластов деревянных брусков, имеющих множество отверстий для
потока среды, при этом некоторые бруски располагаются плоскостями под углом к общему направлению
потока среды.
Была признана двойная функция наполнителя как распределителя и источника контакта, и было предложено
создать слои наполнителя, состоящие из стержней, предназначенных в основном для обеспечения
распределения, расположенных попеременно со слоями, состоящими из стержней, предназначенных в
основном для обеспечения контакта между средами, при этом стержни распределяющих слоев имеют
значительные поверхности, перпендикулярные потоку, так что падающая жидкость отскакивает и разлетается
на брызги, а стержни контактных слоев имеют большие стороны, направленные в сторону потока.
Основная цель изобретения — создание эффективного аппарата для контакта газа и жидкости, который
особенно подходит для проведения либо стадии абсорбции, либо стадии регенерации в процессе очистки
жидкости, например, в процессах, описанных в технических условиях №№. 241,248, 238,1T2 255,140, 255,141
и 255,144, с минимальным сопротивлением потоку газа, а также с низкой стоимостью и простотой конструкции;
и он также может быть полезен для других устройств, контактирующих с газом и жидкостью, таких как,
например, бензольные шайбы.
Изобретение заключается в создании в устройстве, предназначенном для указанных целей, наполнителя,
имеющего множество отверстий, обращенных к потоку среды, и состоящего из последовательных слоев
распределительного и контактного наполнителя, причем первый состоит из элементов, практически все
поверхности которых наклонены к потоку обеих сред, а второй состоит из элементов, практически все
поверхности которых параллельны потоку указанной среды.
Наклонные поверхности распределительного наполнителя действуют, создавая множество более или менее
поперечных потоков жидкости и газа, а не вызывая отскок и рассеивание жидкости, и, таким образом,
последовательные слои распределительного и контактного наполнителя могут следовать друг за другом в
башне с минимальным вмешательством.
пространство для занятий.
На прилагаемых чертежах, являющихся частью настоящего описания и демонстрирующих, в целях
иллюстрации, две предпочтительные формы и способы воплощения и применения изобретения, но без
ограничения заявленного изобретения конкретно такими иллюстративными примерами: Рисунок 1
представляет собой вертикальный разрез газожидкостной контактной башни малого диаметра, построенной в
соответствии с усовершенствованиями настоящего изобретения; Рисунок 2 представляет собой схему,
указывающую предпочтительный способ укладки тарелок с наполнителем в башне; Рисунок 3 представляет
собой фрагментарный разрез, показывающий контактный слой и распределительный слой для башни
относительно большого диаметра; Рисунок 4 представляет собой вид сверху слоев на Рис. 3, с удаленной
частью распределительного слоя, чтобы показать нижележащий контактный слой; Рисунки 5 и 6
представляют собой детальные виды распределительного и контактного наполнителя соответственно; и
Рисунок 7 представляет собой детальный вид, показывающий средства для поддержки наполнителя в башне.
Одни и те же обозначения указывают на одни и те же части на каждом из нескольких видов чертежей.
На чертежах показано применение изобретения в качестве абсорбера для удаления вредных примесей из
газов.
На этих чертежах, и в частности на рисунке 1, показан фундамент 11, снабженный колодцем или
водосборником 12, на вершине которого опирается башня 13, образующая корпус аппарата. Очищаемый газ
поступает в нижнюю часть башни через газоотвод 14, а очищенный газ выходит из верхней части башни через
выпускную трубу 15. В нижней части башни расположены крекинг-трубы 140, к которым газ подается через
коллектор 141. Газ проходит через жидкость в основании башни, в которую погружаются трубы
крекинг-установки (уровень жидкости поддерживается, как указано в вышеупомянутой Спецификации
255,140), а затем поднимается по конической перегородке 142, которая предотвращает разбрызгивание
жидкости из барботажного устройства на наполнитель, а также выполняет другие полезные функции, такие
как улавливание и отведение жидкости от перегородок, чтобы она смывалась со стенок башни и удаляла
любые твердые частицы, которые могут там осесть.
Перегородка поддерживается ножками 143, прикрепленными к уголку 144, закрепленному на стене башни.
Абсорбционный раствор подается в верхнюю часть башни из системы распылителей 16, соединенных линией
подачи раствора 17 с насосом 18; а пентораствор может сбрасываться из нижней части башни 13 в резервуар
12, из которого загрязненный раствор может перекачиваться по линии 19 насосом 20 для последующей
регенерации или активации. По мере того как раствор стекает вниз через башню³, он встречается с
поднимающимся газом и поглощает содержащиеся в нем вредные вещества.
Настоящее изобретение обеспечивает средства для эффективного распределения и обширного контакта
поверхностей между противотоками газа и жидкости в башне 13, избегая при этом чрезмерного
сопротивления потоку среды. Для этой цели башня содержит последовательные слои распределительного и
контактного наполнителя, причем первый имеет наклонные поверхности, а второй – параллельные
поверхности потоку среды. Как показано на рисунке 1, башня содержит по четыре таких слоя каждого типа.
Однако в башне может быть предусмотрен один слой или любое удобное количество слоев каждого вида, в
зависимости от ее высоты.
Опорными элементами для заполняющих слоев являются (см. особенно рис. 7) диаметральные балки и
кольцевые уступы, верхние поверхности которых лежат в одной горизонтальной плоскости. Первая состоит из
пары параллельных горизонтальных поперечных балок 21, расположенных по диаметру башни, имеющих
небольшую площадь поперечного сечения в горизонтальной плоскости и закрепленных на концах угловыми
кронштейнами 25 к стене башни. Окружные выступы 26 состоят из изогнутых отрезков уголкового железа,
закрепленных на стене башни в удобном симметричном месте относительно балок 21, как показано на рис. 7.
При наличии достаточного количества таких балок и выступов достигается прочная и жесткая опора для
заполняющих слоев с минимальным уменьшением открытого и свободного пространства для прохождения
газа и с очень незначительной тенденцией к расслоению и разделению газа, или к прилипанию жидкости к
стенкам башни и ее стеканию вниз относительно большими массами или потоками.
Распределительный слой наполнителя 22 представляет собой сетчатую структуру из наложенных друг на
друга слоев стержней 27 многоугольного поперечного сечения, вертикальные сечения вдоль продольной оси
которых на рис. 5 имеют приблизительно ромбовидную форму. Стержни в каждом слое параллельны и
расположены под углом 90 градусов или около того к стержням следующего слоя, образуя сетчатую структуру
с множеством отверстий для потока газа и жидкости. Стержни расположены таким образом, что главные
диагонали ромба горизонтальны, при этом стержни одного слоя соприкасаются со стержнями следующего
слоя своими угловатыми кромками. Таким образом, отверстия сужаются, образуясь за счет сходящихся
поверхностей, расположенных под углом как к нисходящему, так и к восходящему потоку.
Стержни, предпочтительно деревянные, собираются в лотки, каждый из которых состоит из двух слоев, с
помощью гвоздей, вбитых через стержни в местах пересечения, как показано на рис. 5, и каждый
распределительный слой может содержать любое подходящее количество лотков. В аппарате, показанном на
рис.
1
и в каждом слое показаны четыре лотка.
Многочисленные слои вышеупомянутых наклонностенных заполняющих пластов приводят к разделению
противоточных потоков газа и жидкости и их направленному движению в разных направлениях, а также к
повторному разделению этих потоков и их направленному движению в разных направлениях, как и прежде,
распределяя таким образом эти потоки газа и жидкости в контактирующем и относительно менее
сопротивляющемся заполняющем пласте 23, который расположен под описанным выше распределяющим
пластом и примыкает к нему.
Контактный слой 23 представляет собой сетчатую структуру из наложенных друг на друга слоев стержней 28,
вертикальные поперечные сечения которых имеют форму узких прямоугольников с вертикальными длинными
сторонами.
Стержни 28 каждого слоя расположены на расстоянии друг от друга с помощью распорных элементов 128 и
скреплены болтами 129 таким образом, что они лежат параллельно и на соответствующем расстоянии друг от
друга. Каждый лоток контактного наполнителя содержит один слой стержней, при этом контактные лотки
глубже или толще, чем распределительные лотки, как показано на рис. 1, 3, 5, 6. Для обеспечения
вертикального расстояния между соседними лотками, а также для повышения прочности, в каждом лотке
предусмотрено несколько стержней 130 большей глубины и толщины. Стержни 28, предпочтительно
деревянные, предпочтительно имеют выемки 131, как показано на рис. 6, чтобы жидкость стекала со стержней
прерывистыми струями.
В примерах, показанных на рис. 1 и 3, каждый слой контактного наполнителя содержит восемь лотков.
Многослойная структура, образующая контактный наполнитель, приводит к тому, что противотоки раствора и
газа оказываются на относительно больших и открытых поверхностях, оказывая сравнительно небольшое
сопротивление потоку газа.
Предпочтительно, тарелки, будь то с распределительным или контактным наполнителем, укладываются в
колонну таким образом, чтобы угол наклона каждой тарелки составлял примерно 450 градусов относительно
угла наклона следующей тарелки. На рис. 2 показана удобная схема штабелирования двенадцати лотков
(четырех распределительных и восьми контактных), поддерживаемых каждым набором стержней и выступов в
устройстве, показанном на рис. 1. В этой схеме, использующей стороны света для удобства счёта, первая,
пятая и девятая секции, считая сверху, имеют полосы, простирающиеся с востока на запад; вторая, шестая и
десятая секции — с северо-востока на юго-запад; третья, седьмая и одиннадцатая секции — с севера на юг; а
четвёртая, восьмая и двенадцатая секции — с северо-запада на юго-восток.
В башнях сравнительно небольшого диаметра, скажем, менее четырех-пяти футов, лотки представляют собой
цельную конструкцию, конфигурация которой максимально приближена к контуру башни, обычно круглой. В
башнях большего диаметра предпочтительно разделять лотки, например, на сегментные части, как показано
на рис. 3 и 4, что улучшает конструкцию с точки зрения прочности и удобства монтажа. Также на рис. 1 слои
наполнителя расположены таким образом, что жидкость проходит через распределительный слой, прежде
чем попасть в контактный слой.
Следует отметить, что распределительные функции изобретения особенно усиливаются за счет
использования множества чередующихся распределительных и контактных слоев наполнителя, как показано
на фиг. 1 и 3, что приводит к повторному распределению в нескольких местах в процессе движения газа и
жидкости через башню.
Сопротивление потоку, оказываемое распределительным слоем, относительно велико, а сопротивление,
оказываемое контактным слоем, мало, и соответствующее соотношение объемов двух слоев в башне
обеспечивает оптимальные условия с точки зрения контакта между средами и сопротивления потоку. В такой
установке жидкость, капающая с контактного слоя, который в силу своей конструкции концентрируется в
каналах, распределенных относительно неравномерно в башне, падает на следующий распределительный
слой и перераспределяется по площади поперечного сечения башни, прежде чем перейти к следующему
контактному слою.
В аппарате для контакта газа и жидкости, снабженном слоями наполнителя и опорами для них, изготовленном
описанным выше способом, потоки раствора и газа, движущиеся в противоположных направлениях через
аппарат, равномерно распределяются по всему наполнителю, при этом большие межслойные поверхности
наполнителя контактируют друг с другом, а противодавление, или сопротивление потоку газа, остается
низким, что обеспечивает простоту и дешевизну конструкции. Сводится к минимуму образование коротких
замыканий или каналов в потоке газа или жидкости, что способствует повышению эффективности желаемого
взаимодействия между раствором и газом.
Данное устройство находит важное применение в практике очистки газа в соответствии с процессами,
описанными и описанными в других технических условиях данного документа, упомянутых выше, когда
очищаемый газ приводится в прямой контакт со щелочным абсорбентом, таким как жидкость, содержащая
карбонат натрия, а затем абсорбент, содержащий абсорбированные примеси, аэрируется путем обновления
раствора.
Соседние файлы в папке патенты