фильтр для очистки растворов моноэтаноламина от смолистых веществ и механических примесей

Формула изобретения

ФИЛЬТР ДЛЯ ОЧИСТКИ РАСТВОРОВ МОНОЭТАНОЛАМИНА ОТ СМОЛИСТЫХ ВЕЩЕСТВ И МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ, включающий вертикальный цилиндрический корпус, распределительное устройство и углеродный сорбент, отличающийся тем, что сорбент в фильтре расположен слоями толщиной 0,02-0,03 м, разделенными между собой металлической сеткой с эквивалентным диаметром ячейки 0,001-0,005 м, выполненной из проволоки толщиной 0,002-0,003 м, а в качестве углеродного сорбента используется активированное углеродное волокно со степенью обгара 20-45%

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается очистки жидкостей от смолистых веществ и механических примесей и может быть использовано в технологии получения аммиака, метанола и пр.

Известен сорбционный фильтр для очистки воды от органических веществ, представляющий собой патрон, состоящий из элементов из активированного угля и угольной ткани, разделенных между собой сеткой при соотношении суммарных сорбционных емкостей внешнего и внутреннего элементов 0,25 [1]

Недостатком патрона является низкая степень очистки из-за недостаточной емкости сорбента и несовершенства распределения потоков.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является фильтр для очистки растворов моноэтаноламина от смолистых веществ и механических примесей, включающий вертикальный цилиндрический корпус, распределительное устройство и активированный уголь [2]

Недостатком выбранного фильтра является низкая степень очистки, не превышающая от смолистых веществ 60% от механических примесей 70%

Технической задачей изобретения является увеличение степени очистки в условиях работы фильтра под повышенным давлением с одновременным улучшением равномерности распределения фильтрующего материала в условиях дополнительной турбулизации потока. Указанная задача достигается тем, что в фильтре, включающем вертикальный цилиндрический корпус, распределительное устройство и углеродный сорбент, фильтрующий материал сорбент в фильтре располагается слоями толщиной 0,02-0,03 м, разделенными между собой металличиеской сеткой с эквивалентным диаметром ячейки 0,001-0,005 м, выполненной из проволоки толщиной 0,002-0,003 м, а в качестве углеродного сорбента используется активированное углеродное волокно со степенью обгара 20-45%

Существенным отличием предлагаемого фильтра является то, что фильтрующий материал сорбент в фильтре расположен слоями толщиной 0,02-0,03 м, разделенными между собой металлической сеткой с эквивалентным диаметром ячейки 0,001-0,005 м, выполненной из проволоки толщиной 0,002-0,003 м, в качестве углеродного сорбента используется активированное углеродное волокно со степенью обгара 20-45%

В данной конструкции сетка служит не только для предотвращения смешивания слоев. Расположение активированного углеродного волокна со степенью обгара 20-45% слоями толщиной 0,02-0,03 м, заключенными между металлическими сетками, обеспечивает его равномерное распределение по всему объему фильтра во время его работы под повышенным давлением. Металлическая сетка выполняет функцию добавочного распределительного устройства и кроме того, на границе сетка-волокно создается дополнительная турбулизация потока, что способствует улучшению массообменных процессов и, следовательно, приводит к повышению степени очистки.

Причем, наилучший эффект достигается при использовании сетки с эквивалентным диаметром ячейки 0,001-0,005 м. При работе фильтра под повышенным давлением порядка 6 мПа толщина проволоки, из которой выполнена сетка, составляет 0,002-0,003 м, что позволяет сохранить требуемую жесткость конструкции.

На чертеже представлен предлагаемый фильтр.

Фильтр состоит из цилиндрического корпуса 1, входного 3 и выходного 8 штуцеров, распределительного устройства 2. Фильтр заполнен активированным углеродным волокном 5, которое расположено слоями, разделенными между собой металлическими сетками 4. Сетки закреплены в фильтре с помощью армирующих колец 6. Первая снизу сетка расположена на кронштейнах 7.Очищаемый раствор поступает в фильтр сверху.

Фильтр работает следующим образом.

Водный раствор моноэтаноламина, содержащий смолистые вещества и механические примеси под давлением 6 мПа поступает сверху через штуцер 3 в распределительное устройство 2, затем на сетку 4 и на слой фильтрующего материала активированного углеродного волокна 5. Пройдя его, поступает на следующую металлическую сетку и следующий слой сорбента. Количество слоев в фильтре зависит от исходного содержания примесей в моноэтаноламине и величины допустимого гидравлического сопротивления. Через штуцер 8 очищенный раствор выводится из фильтра.

Пример конкретного исполнения.

Фильтр для очистки растворов моноэтаноламина представляет вертикальный цилиндр диаметром 0,5 м и высотой 0,4 м. В качестве фильтрующего материала использовали активированное углеродное волокно со степенью обгаpа 30% который расположен слоями толщиной 0,03 м. Слои АУВ разделены между собой сетками из нержавеющей стали с эквивалентным диаметром ячейки 0,003 м, выполненными из проволоки толщиной 0,003 м. Сетки в фильтре закреплены с помощью армирующих колец. Первая снизу сетка установлена на кронштейнах. Количество слоев 7. Сверху в фильтре подавался раствор моноэтаноламина, находящийся в цикле очистки газа от СО₂ производства аммиака, с содержанием смолистых веществ 0,5 г/л, взвешенных частиц 12 мг/л, нагрузка 1,6 т/ч. Степень очистки от смолистых веществ составила 97% от механических примесей 90%

Использование активированного углеродного волокна со степенью обгаpа <20% приводит к снижению степени очистки по смолистым веществам до 80% а использование АУВ со степенью обгара >45% дополнительного эффекта не дает, но при этом снижается механическая прочность сорбента. Увеличение высоты одного слоя сорбента до величины, большей 0,03 м, приводит к снижению степени очистки за счет появления неравномерностей упаковки, а уменьшение высоты слоя <0,01 м также приводит к снижению степени очистки вследствие нарушения фронта сорбции. При использовании решетки с эквивалентным диаметром ячейки больше 0,005 м наблюдался унос АУВ, а с диаметром меньше 0,001 м резко возрастало гидравлическое сопротивление. При использовании сеток, изготовленных из проволоки толщиной меньше 0,002 м, наблюдался прогиб сетки под действием давления, а повышение толщины проволоки больше 0,003 м приводит к увеличению металлоемкости конструкции.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет повысить по сравнению с прототипом степень очистки от смолистых веществ на 37% от механических примесей на 20%