 |
 |
 |
 |
 |
 |
 |
|
|
|||
Перекрестноточный озонатор колонного типа
Поскольку получение озона из воздуха требует существенных энергозатрат, одной из важнейших задач в практике обработки жидкофазных систем озоном является повышение эффективности его использования. Наряду с подбором оптимальных условий проведения процесса (рН, температура, давление и т.д.), большое значение имеет совершенствование аппаратурного оформления узла подачи и диспергирования озона в поток жидкости. Наиболее распространенными способами организации контактирования гетерогенных потоков на сегодняшний день являются: механическое перемешивание, барботаж и эжекция. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. Несмотря на это можно сформулировать основные требования, предъявляемые к процессу абсорбции озона из воздушной смеси в жидкость.Во-первых, необходима максимальная поверхность раздела между газовой и жидкой фазами, то есть должна быть максимальной возможная поверхность пузырьков.
Во-вторых, время пребывания пузырька газовой смеси в объеме жидких стоков должно быть достаточным для диффузии озона из газа в жидкость.
Подавляющее большинство известных массообменных аппаратов, предназначенных для контактирования гетерогенных фаз, страдают целым рядом существенных недостатков, наиболее серьезными из которых являются их громоздкость, повышенное энергопотребление и относительно малая степень использования озона, подаваемого на окисление. К примеру, низкая скорость массопереноса озона в жидкую фазу в барботажных устройствах приводит к необходимости проектирования контактных аппаратов в виде высоких колонн. Причем степень использования целевого продукта в них при этом все равно не превышает 70%. Барботажные аппараты с механической мешалкой обладают несколько лучшими массообменными характеристиками, но опять же, приводят к «многократному росту энергозатрат и дополнительных эксплутационных расходов».
Во всех рассмотренных выше типах аппаратов контактирование осуществляется только в одну ступень (зону) взаимодействия фаз, а именно, при барботировании диспергированного потока озона через слой жидких промышленных стоков, что не позволяет получить степень использования озона выше 75-80%.
Развивая далее идею совмещения различных функциональных зон для проведения процесса массообмена, в 2008 году научно-внедренческим коллективом ООО «Компания «Вентол» (технический директор Резяпов Р.Н., научный руководитель профессор Колесов С.В., научный консультант профессор Прочухан Ю.А.) была разработана и защищена Патентом РФ №2315720 от 20.06.2008 г. конструкция высокоэффективного перекрестноточного озонатора колонного типа.
Кинетика расхода озона из исходной озоно - воздушной смеси при озонолизе сточных вод НПЗ в озонаторе
Диплом "Инновации для инвестиций в будущее" в рамках международной программы "Golden Galaxy".
В конструкции озонатора известный ранее инжекционный элемент был дополнен не одной, а двумя дополнительными ступенями контакта. Первая – зона барботажа выходящего газожидкостного потока из струйного инжектора. Вторая – зона дегазации непрореагированного озона из нисходящего жидкостного потока. Одновременно при этом массообменное контактирование фаз было организовано в перекрестноточном режиме. Именно наличие этой секции позволяет довести концентрации расходящихся потоков практически до равновесного состояния.
Озонатор состоит из цилиндрической обечайки 1, в которой монтируются три контактных блока, идентичных по своей структуре. Подача жидкостного потока на озонолиз осуществляется с помощью пульсационного высокоскоростного инжектора 2, расположенного в зоне первого сверху контактного блока. Поток озоно-воздушной смеси через отдельный штуцер питания 3 подается в газовое пространство между вторым и третьим контактными блоками. При этом часть его поступает на прием инжекционного элемента 2 и вовлекается непосредственно в процесс окисления загрязняющих компонентов сточных вод, а часть поступает на взаимодействие в развитом пленочном режиме с нисходящим жидкостным потоком второго блока. Следует отметить, что также предусмотрена подача потока окислителя непосредственно в пульсационные гетерогенные смесители 2, но только второй и третьей ступени. Подача «свежего» по составу окисляющего агента на верхнюю секцию контактной ступени не предусмотрена, так как имеется опасность его проскока с отходящим газовым потоком из аппарата без эффективного контакта с жидкими стоками. Назначение двух насадочных перекрестноточных ступеней 4 третьего контактного блока состоит в том, чтобы обеспечить полное использование диспергированного в жидкой фазе озона перед сливом жидкости в кубовое пространство озонатора. Это становится возможным за счет высокоразвитой поверхности контакта насадочных пакетов и большой величины динамической задержки жидкости в объеме насадки.
После контактирования с озоно-воздушной смесью в пределах одного контактного блока жидкая фаза собирается в специальном заглубленном периферийном кармане 10, из которого с помощью насоса подается в пульсационно-инжекционную ступень 2 нижележащего контактного блока.
По завершению прохождения последнего контактного блока жидкая фаза поступает в кубовое пространство озонатора по смонтированным сливным патрубкам 11.
При ипользовании данной конструкции озонатора было достигнуто следующее распределение в использовании начального объема озона, поданного на окисление:
- пульсационно-инжекционный элемент ………………………………... 30-35%;
- зона барботажа на полотне «глухой» тарелки ………………………….. 20-24%;
- контакт фаз в режиме перекрестного тока ……………………………… 35-40%.
Таким образом, применение предлагаемого контактора-озонатора перекрестноточного типа позволило добиться утилизации реакционно-активного озона до величины 90-93% от первоначально поданного на окисление.
|
|
При цитировании и использовании материалов, опубликованных на страницах сайта прямая активная ссылка на источник обязательна.
Разработчик сайта: irenrb