Патент на полезную модель Республики Беларусь

1. (19) BY (11) 7092
(13) U
(46) 2011.02.28
ОПИСАНИЕ
ПОЛЕЗНОЙ
МОДЕЛИ К
ПАТЕНТУ
(12)
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(51) МПК (2009)
B 01J 19/18
C 01B 21/00
(54) РЕГЕНЕРАТОР
(21) Номер заявки: u 20100714
(22) 2010.08.13
(71) Заявитель: Открытое акционерное
общество "Гродно Азот" (BY)
(72) Авторы: Тарновецкий Анатолий Василь-
евич; Лакомкин Александр Андреевич;
Валюшко Андрей Иванович; Богданов
Валерий Валентинович; Хамчук Вла-
димир Викторович; Городник Олег
Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Открытое акционер-
ное общество "Гродно Азот" (BY)
(57)
1. Регенератор, содержащий вертикальный корпус, в нижней части которого подклю-
чен один или несколько циркуляционных кипятильников раствора для получения парога-
зовой смеси и штуцер вывода регенерированного раствора, в средней части корпуса
размещена зона контактного массообмена парогазовой смеси и загрязненного раствора с
установленным над ней штуцером ввода загрязненного раствора, в верхней части корпуса
Фиг. 1
BY7092U2011.02.28

2. BY 7092 U 2011.02.28
2
размещена зона водной промывки и сепарации парогазовой смеси с установленным над
ней штуцером ввода воды с патрубком, штуцер вывода парогазовой смеси, отличающий-
ся тем, что зона водной промывки выполнена в виде пространственного жидкостного пле-
ночного конического завихрителя, ориентированного вершиной вверх, при этом на конце
патрубка штуцера ввода воды жестко размещен конический насадок, направленный вер-
шиной вниз и перфорированный однонаправленными прорезями.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что прорези выполнены с перекрытием в
плане.
(56)
1. Физико-химические свойства газов и жидкостей. Производство технологических
газов. Очистка технологических газов. Синтез аммиака: Справочник азотчика. 2-изд., пе-
рераб. - М.: Химия, 1986. - С. 271, рис. III-42.
Полезная модель относится к аппаратам химической технологии и может применяться
для термической регенерации (восстановления) химически загрязненных растворов, на-
пример для выделения диоксида углерода из циркуляционного моноэтаноламинового рас-
твора в системах очистки конвертированного газа в производствах метанола и аммиака.
Прототипом полезной модели выбран регенератор, содержащий вертикальный корпус,
в нижней части которого подключен один или несколько циркуляционных кипятильников
раствора для получения парогазовой смеси и штуцер вывода регенерированного раствора,
в средней части корпуса размещена зона контактного массообмена парогазовой смеси и
загрязненного раствора с установленным над ней штуцером ввода загрязненного раствора,
в верхней части корпуса размещена зона водной промывки и сепарации парогазовой сме-
си с установленным над ней штуцером ввода воды с патрубком, штуцер вывода парогазо-
вой смеси [1].
Основным недостатком известного устройства является снижение его производитель-
ности во время работы, что лимитирует производительность всего производства (метанола,
аммиака). Это обусловлено тем, что в зоне водной промывки парогазовой смеси использу-
ется комплект колпачковых тарелок. Особенностью работы такой системы является то,
что подача воды в зону промывки осуществляется периодически (по мере необходимости
восполнения потерь за счет испарения воды из раствора в кубовой части). В условиях пре-
кращения подачи воды на орошение колпачковых тарелок происходит упаривание теплом
поступающей в тарелки парогазовой смеси находящегося там первоначально разбавлен-
ного раствора. Это приводит к образованию отложений, забивке проходного сечения та-
релок, особенно в зоне выхода из колпачков. За счет снижения величины проходного
сечения (из-за забивки отложениями) возрастает скорость парогазовой смеси при прохож-
дении через зону промывки, что приводит к уносу жидкой фазы на следующую техноло-
гическую стадию и обуславливает необходимость снижения нагрузки или остановки
аппарата. Это приводит к снижению как экономичности всего производства, так и его
эксплуатационной надежности.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, - стабилизация и повышение
производительности регенератора, снижение материалоемкости, повышение эксплуатаци-
онной надежности.
Поставленная задача решается в регенераторе, содержащем вертикальный корпус, в
нижней части которого подключен один или несколько циркуляционных кипятильников
раствора для получения парогазовой смеси и штуцер вывода регенерированного раствора,
в средней части корпуса размещена зона контактного массообмена парогазовой смеси и
загрязненного раствора с установленным над ней штуцером ввода загрязненного раствора,

3. BY 7092 U 2011.02.28
3
в верхней части корпуса размещена зона водной промывки и сепарации парогазовой сме-
си с установленным над ней штуцером ввода воды с патрубком, штуцер вывода парогазо-
вой смеси, в котором, согласно полезной модели, зона водной промывки выполнена в виде
пространственного жидкостного пленочного конического завихрителя, ориентированного
вершиной вверх, при этом на конце патрубка штуцера ввода воды жестко размещен кони-
ческий насадок, направленный вершиной вниз и перфорированный однонаправленными
прорезями. Прорези выполнены с перекрытием в плане.
Существенность отличий полезной модели и их влияние на решение поставленной за-
дачи заключается в следующем.
Зона водной промывки выполнена в виде пространственного жидкостного пленочного
конического завихрителя, ориентированного вершиной вверх. Такое решение позволяет
полностью исключить применение промывных тарелок (колпачковых, ситчатых и др.) и,
следовательно, исключить процессы забивки проходного сечения тарелок за счет обра-
зующихся трудноудаляемых отложений. Благодаря тому, что поверхность контакта паро-
газовой смеси с промывной водой выполнена в виде жидкостной пленки, т.е. является
непрерывно обновляемой за счет скоростного истечения воды, процесс образования отло-
жений исключен в принципе. Так как зона промывки выполнена в виде конического за-
вихрителя, ориентированного вершиной вверх, это создает сепарационный эффект за счет
эжекционного увлечения парогазовой смеси жидкостными струями и переноса их из цен-
тральной зоны в периферийную зону. При этом при проходе парогазовой смеси через
жидкостной завихритель происходит закрутка парогазовой смеси и выделение из нее ка-
пель за счет действия высокоэффективных центробежных сил. При этом площадь проход-
ного сечения парогазовой смеси в зоне промывки существенно возрастает по сравнению с
прототипом, что существенно снижает скорость парогазовой смеси в этой зоне. Это имеет
следствием два эффекта: снижается гидравлическое сопротивление аппарата и снижается
унос капель из нижележащей зоны контакта в зону промывки. Это обуславливает возмож-
ность повышения производительности аппарата. Таким образом, исключение образования
отложений и снижение скорости парогазовой смеси в зоне ее промывки парогазовой сме-
си, а также наличие высокоэффективной сепарации обеспечивают необходимые условия
для стабилизации нагрузки и повышения производительности аппарата.
На конце патрубка штуцера ввода воды жестко размещен конический насадок, на-
правленный вершиной вниз и перфорированный однонаправленными прорезями. Такое
техническое решение обеспечивает создание пространственного жидкостного конического
завихрителя, направленного вершиной вверх, при незначительных материальных затратах.
Так как материалоемкость насадка (0,5 кг) во много раз ниже материалоемкости тарелок
(830 кг), то такое решение обеспечивает существенное снижение материалоемкости эле-
ментов аппарата.
Прорези выполнены с перекрытием в плане. Такое решение обеспечивает перекрытие
в плане пространственных жидкостных струй на достаточной их длине. Это повышает
степень закрутки парогазовой смеси при прохождении через зону промывки и способст-
вует повышению производительности аппарата.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, на фиг. 1 - регенератор, фронталь-
ный разрез; на фиг. 2 - размещение прорезей в насадке.
Регенератор содержит вертикальный корпус 1, закрытый снизу крышкой 2, а сверху
крышкой 3. В нижней части корпуса подключен один или несколько циркуляционных
кипятильников 4 раствора в виде обогреваемых кожухотрубчатых теплообменников для
получения парогазовой смеси. В качестве греющего агента в кипятильнике 4 может ис-
пользоваться водяной пар или теплофикационная вода. В нижней крышке 2 размещен
штуцер 5 вывода регенерированного раствора. В средней части корпуса 1 размещена зона 6
контактного массообмена парогазовой смеси и загрязненного раствора (тарельчатая или
насадочная) с установленным над ней штуцером 7 ввода загрязненного раствора. В верх-

4. BY 7092 U 2011.02.28
4
ней части корпуса 1 размещена зона 8 водной промывки парогазовой смеси и сепарации
капель с установленным над ней штуцером 9 ввода воды с патрубком 10. На конце пат-
рубка 10 жестко размещен конический насадок 11, направленный вершиной вниз и пер-
форированный однонаправленными прорезями 12. Прорези 12 выполнены с перекрытием
в плане. В верхней крышке 3 размещен штуцер 13 вывода парогазовой смеси.
Регенератор работает следующим образом. Загрязненный раствор, содержащий химиче-
ски связанный диоксид углерода в моноэтаноламиновом растворе, поступает в устройство
через штуцер 7 и распределяется в зоне 6, где происходит его контакт с поднимающейся
по высоте зоны парогазовой смесью. В результате контакта происходит частичная очистка
раствора от диоксида углерода. После прохождения зоны 6 частично очищенный раствор
стекает в нижнюю часть корпуса, поступает в кипятильник 4 за счет разности плотностей
раствора, где происходит парообразование части раствора с образование двухфазной па-
рожидкостной смеси. При парообразовании происходит окончательная очистка раствора
от диоксида углерода. Парожидкостная смесь сепарируется в нижней части корпуса на
очищенный раствор и парогазовую смесь. Очищенный раствор выводится из устройства
через штуцер 5 на следующую технологическую стадию. Парогазовая смесь поднимается
вверх, проходит через зону 6, обогащаясь диоксидом углерода, и поступает в зону 8 вод-
ной промывки парогазовой смеси. Вода для промывки парогазовой смеси поступает в устрой-
ство через штуцер 9, проходит через патрубок 10 и поступает в насадок 11. В насадке 11
проходит через прорези 12 и формирует систему пространственных жидкостных струй в
виде конического "лопастного" завихрителя. Парогазовая смесь, проходя через жидкост-
ной завихритель, приобретает вращательное движение и освобождается от капель раство-
ра. При этом капли раствора осаждаются как на жидкостных струях завихрителя за счет
инерционных сил, так и на стенках корпуса 1 за счет действия центробежных сил. Осаж-
денные капли стекают в зону 6. Парогазовая смесь после прохождения зоны 8, полностью
освобожденная от жидкой фазы, выходит из устройства через штуцер 13 и направляется
на следующую технологическую стадию для переработки.
Использование полезной модели в производстве метанола обеспечивает стабильную
работу регенератора во времени, рост производительности регенератора на 23 %, сниже-
ние материалоемкости зоны промывки с 830 кг до 0,5 кг.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.