Способ очистки газов и установка для его осуществления

010475 Изобретение относится к очистке загрязненного воздуха и промышленных газов от вредных примесей и может быть использовано в различных отраслях промышленности при очистке газов от газообразных и дисперсных примесей, а также при очистке воздуха бытовых помещений. Известен способ очистки отработанных газов, содержащих оксиды углерода, азота и серы, твердые частицы, путем их обработки нейтрализующими жидкостями, при котором отработанные газы пропускают сверху вниз через поверхность не менее одной нейтрализующей жидкости, находящейся под действием электрического тока, причем скорость отработанных газов перед вхождением в нейтрализующую жидкость снижают. В нейтрализующую жидкость добавляют растворы извести и карбамида (предварительный патент РК 7472, кл. В 01D 50/00, 1999). Указанный способ не обеспечивает утилизацию веществ, нейтрализуемых жидкостью. Необходимость введения в нейтрализующую жидкость растворов извести и карбамида усложняет способ. Известно устройство для очистки отработанных газов, содержащее корпус, снабженный входным и выходным патрубками, корпус разделен вертикальными перегородками на взаимосвязанные отдельные камеры, образующие вертикальный лабиринтный канал прохождения отработанных газов, причем первая камера снабжена отрицательным и положительным электродами, а диаметр входного патрубка меньше высоты камеры над вертикальными перегородками (предварительный патент РК 7472, кл. В 01D 50/00, 1999). Указанное устройство не обеспечивает утилизацию веществ, нейтрализуемых жидкостью, и имеет сложную конструкцию. Известен способ очистки газов от вредных примесей путем пропускания потока очищаемого газа между жидкостным осадительным заземленным электродом, который образуют потоком воды, стекающей по конической поверхности, и установленным коаксиально электродом, который подключают к источнику тока, при этом для обеспечения очистки предварительно распыляют химические реагенты (патент Великобритании 1358713, кл. В 03 С 3/16, 1974). Очистка в данном способе происходит за счет получения загрязняющими частицами отрицательного заряда от электрода при одновременном увлажнении токсичных компонентов из распыляющих сопл в турбулентной зоне и оседании заряженных частиц на жидкостном осадительном электроде. При этом восстановление химических компонентов вредных примесей атомарным водородом не осуществляется и их сбор на жидкостном осадительном электроде в виде элементарных веществ не производится. Указанный способ имеет невысокую эффективность очистки и не позволяет расширить ассортимент удаляемых примесей за счет выделения атомарного водорода и восстановления им химических компонентов вредных веществ до элементарного состояния. Необходимость использования реагентов усложняет способ. Известно устройство для очистки газов от вредных примесей, содержащее конический корпус, в верхней части которого расположена коаксиально заземленная емкость с водой, установленная с возможностью образования потока воды, стекающего по внутренней поверхности корпуса и служащего жидкостным осадительным электродом, подводящий трубопровод и электрод, подключенный к источнику тока (патент Великобритании 1358713, кл. В 03 С 3/16, 1974). Указанное устройство имеет недостаточно высокую степень очистки газов и не обеспечивает извлечение загрязняющих компонентов в виде элементарных веществ, что сужает его функциональные возможности. Известен способ очистки газов от вредных примесей путем пропускания потока очищаемого газа между жидкостным осадительным заземленным электродом, который образуют потоком воды, и установленным коаксиально электродом с иглами, который подключают к источнику тока напряжением 103000 кВ, образуя реакционную зону между концами игл и жидкостным осадительным электродом для генерирования атомарного водорода и восстановления химических компонентов вредных примесей, которые собирают на жидкостном осадительном электроде в виде элементарных веществ (предварительный патент РК 14237, кл. В 03 С 3/14, 2004). Данный способ имеет недостаточно высокую эффективность очистки. Известна установка для очистки газов от вредных примесей, содержащая корпус с жидкостным осадительным электродом на внутренней поверхности корпуса, устройство для подачи газа и электрод,снабженный иглами и подключенный к источнику тока, иглы установлены на внешней поверхности электрода с образованием реакционной зоны между концами игл и жидкостным осадительным электродом для генерирования атомарного водорода (предварительный патент РК 14236, кл. В 03 С 3/14, 2004). Данная установка имеет недостаточно высокие производительность и эффективность очистки. Задачей изобретения является разработка способа очистки газов от механических загрязнений и токсичных газообразных продуктов, а также усовершенствование конструкции установки для очистки газов. Технический результат - повышение эффективности очистки - достигается тем, что в способе очистки газов от вредных примесей путем пропускания потока очищаемого газа между жидкостным осадительным заземленным электродом, который образуют потоком воды, стекающей по внутренней поверхности корпуса, и установленным коаксиально электродом с иглами, который подключают к источнику тока напряжением 10-3000 кВ, образуя реакционную зону между концами игл и жидкостным осадительным электродом для генерирования атомарного водорода и восстановления химических компонентов вредных примесей, которые собирают на жидкостном осадительном электроде в виде элементарных веществ, согласно изобретению в реакционную зону направляют воздух, в верхней части корпуса над ре-1 010475 акционной зоной устанавливают кольцевой канал, в который тангенциально подают воду, затем меняют ее направление для стабилизации потока и создают вращательное движение воды по внутренней поверхности корпуса, который выполняют цилиндрическим, поток газа направляют сверху вниз и придают ему вращательное движение, при этом образуют встречно направленные потоки воды и газа. Повышение эффективности очистки и увеличение производительности достигаются тем, что установка для очистки газов от вредных примесей, содержащая корпус с жидкостным осадительным электродом на внутренней поверхности корпуса, устройство для подачи газа и электрод, снабженный иглами и подключенный к источнику тока, иглы установлены на внешней поверхности электрода с образованием реакционной зоны между концами игл и жидкостным осадительным электродом для генерирования атомарного водорода, согласно изобретению снабжена патрубком подачи воздуха, установленным коаксиально корпусу, и кольцевым каналом с патрубком подачи воды, установленным тангенциально, в кольцевом канале образованы пазы для создания вращательного движения потока воды, устройство для подачи газа имеет направляющие лопасти, а корпус выполнен цилиндрическим. Иглы электрода установлены в шахматном порядке. В нижней части корпуса расположен коллектор с входным щелевым каналом для сбора загрязненной воды с осажденными в ней примесями. Установка дополнительно включает по меньшей мере один корпус с устройством для подачи газа,электродом, снабженным иглами и подключенным к источнику тока, патрубком подачи воздуха, установленным коаксиально корпусу, и кольцевым каналом с патрубком подачи воды, установленным тангенциально, которые связаны между собой в блоки или кассеты. Установка снабжена вытяжным насосом, подключенным к нижней части корпуса. Подача в реакционную зону воздуха улучшает аэродинамический режим течения газа и обеспечивает равномерное распределение загрязняющих компонентов в объеме газа. Кроме того, разбавленный воздухом очищаемый газ более интенсивно взаимодействует с концами игл электрода, что повышает эффективность очистки. Установка над реакционной зоной кольцевого канала, в который тангенциально подают воду, затем меняют ее направление, обеспечивает стабилизацию потока воды и создание устойчивого вращательного движения воды по внутренней поверхности корпуса, который выполняют цилиндрическим. Поток газа направляют сверху вниз и придают ему вращательное движение, при этом образуют встречно направленные потоки воды и газа. Это значительно интенсифицирует процесс очистки и повышает его эффективность. Выполнение электрода, подключенного к источнику тока, с иглами обеспечивает необходимые условия для генерирования атомарного водорода и восстановления им химических компонентов вредных примесей до элементарного состояния. Снабжение установки патрубком подачи воздуха, установленным коаксиально корпусу, создает условия для улучшения массообмена в процессе очистки и обеспечивает введение дополнительных компонентов для проведения окислительно-восстановительных реакций. Кольцевой канал с патрубком подачи воды, установленным тангенциально, и образованные в кольцевом канале пазы создают вращательное движение потока воды по внутренним стенкам корпуса, что исключает образование турбулентных зон и стабилизирует процесс. Направляющие лопасти устройства для подачи газа создают вращательное движение потока очищаемого газа, что повышает производительность установки. При этом вода и газ движутся сверху вниз встречными потоками. Это увеличивает длительность контакта воздушной и газовой сред и повышает интенсивность очистки. Выполнение корпуса цилиндрическим обеспечивает равномерное распределение электрических зарядов и стабильные условия очистки в реакционной зоне. Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1, 2 и 3 представлен график, характеризующий содержание углекислого газа (СО 2) в исходном продукте и в очищенном воздухе; на фиг. 4 и 5 - график, характеризующий содержание оксида углерода (СО) в исходном продукте и очищенном воздухе; на фиг. 6 представлен продольный разрез установки; на фиг. 7 - фрагменты верхней и нижней частей, продольный разрез; на фиг. 8 - разрез А-А на фиг. 7; на фиг. 9 - фрагмент кольцевого канала с пазами. На графиках фиг. 1, 2, 3 по оси ординат указано процентное содержание CO2, а по оси абсцисс длительность процесса очистки, ч, мин, с, линия 1 - содержание CO2 во входящем газе, линия 2 - содержание CO2 в очищенном газе. На фиг. 4, 5 по оси ординат отражено содержание СО во входящем газе, по оси абсцисс - длительность процесса, ч, мин, с. В очищенном газе оксид углерода СО отсутствует, что подтверждается показаниями прибора. Установка для очистки газов от вредных примесей содержит корпус 1 с жидкостным осадительным электродом на внутренней поверхности корпуса 1, устройство 2 для подачи газа и электрод 3, снабженный иглами 4 и подключенный к источнику тока (не показан), иглы 4 установлены на внешней поверхности электрода 3 с образованием реакционной зоны 5 между концами игл 4 и жидкостным осадительным электродом для генерирования атомарного водорода. Патрубок 6 подачи воздуха установлен коаксиально корпусу 1 в его верхней части, кольцевой канал 7 также расположен в верхней части корпуса и имеет патрубок 8 подачи воды, установленный тангенциально. В кольцевом канале 7 образованы пазы 9-2 010475 для создания вращательного движения потока воды, устройство 2 для подачи газа имеет направляющие лопасти 10, а корпус 1 выполнен цилиндрическим. Иглы 4 электрода установлены в шахматном порядке. Электрод 3 закреплен с помощью пилонов 11. В нижней части корпуса 1 расположен коллектор 12 с входным щелевым каналом 14 для сбора загрязненной воды с осажденными в ней примесями. Для отвода загрязненной воды предназначен отводящий патрубок 13. Установка может дополнительно включать по меньшей мере один корпус с устройством для подачи газа, электродом, снабженным иглами и подключенным к источнику тока, патрубком подачи воздуха,установленным коаксиально корпусу, и кольцевым каналом с патрубком подачи воды, установленным тангенциально, которые связаны между собой в блоки или кассеты. Установка снабжена вытяжным насосом (не показан), подключенным к нижней части корпуса 1. Реализация способа и работа установки осуществляется следующим образом. Газ, например загрязненный атмосферный воздух или дымовой газ, подают через устройство 2 в корпус 1 и создают вращательное движение потока газа с помощью направляющих лопастей 10. Жидкостной осадительный электрод образуют потоком воды, которую подают тенгенциально по патрубку 8 в кольцевой канал 7. В кольцевом канале 7 меняют направление потока воды на противоположное с помощью пазов 9, что позволяет стабилизировать поток и создать устойчивое вращательное движение с постоянным вектором центробежной силы. На электрод 3 подают напряжение 30 кВ, ток 3,8 мА, воду заземляют. Вода, образующая жидкостной осадительный электрод, служит акцептором извлекаемых из газа примесей. В реакционную зону 5 через патрубок 6 направляют воздух из атмосферы для регулирования процесса очистки и стабилизации давления в полости корпуса. Массовое соотношение воздуха и газа составляет 1:1-10:1. Температура газа - 100 С, температура воздуха - 30-40 С. Воздух и газ засасываются с помощью насоса (не показан), подключенного к нижней части корпуса 1. Вода совершает вращательное движение по внутренним стенкам корпуса 1, перемещаясь сверху вниз. Поток газа также движется сверху вниз при направлении его вращения навстречу потоку воды. В образованной между концами игл и жидкостным осадительным электродом реакционной зоне 5 обеспечивается высокая интенсивность массообмена, при котором частицы вредных примесей заряжаются от игл электрода 3 и оседают на поверхности воды при ее вращательном движении по внутренним стенкам корпуса. Загрязненная вода с осажденными в ней примесями из нижней части корпуса через щелевой канал 14 поступает в коллектор 12, откуда удаляется по патрубку 13. Загрязненную воду с осажденными в ней примесями собирают в коллекторе и подают на очистку в фильтр. Очищенную в фильтре воду повторно используют для образования жидкостного осадительного электрода, перекачивая ее из фильтра насосом. Восстановление химических компонентов примесей производится атомарным водородом, выделяющимся при пропускании газов в смеси с воздухом через реакционную зону, образованную между концами игл и жидкостным осадительным электродом. Загрязняющие компоненты, например сера или углерод, выделяются в элементарном виде и оседают на фильтре в виде механических примесей. Содержание диоксида углерода и оксида углерода определяли с помощью газоанализатора - прибора TESTO 350 XL, Германия. Как видно на графике фиг. 1, содержание диоксида углерода (СО 2) в исходном газе колеблется от 0,58 до 0,84%, содержание диоксида углерода в очищенном газе - 0,2%. На графике фиг. 2 максимальное содержание диоксида углерода в исходном газе составляет около 1%, в очищенном - 0,2%. На графике фиг. 3 эти показатели, соответственно, равны 0,95 и 0,2. Содержание оксида углерода СО в исходном газе (фиг. 4) составляет 430-630 ppm (г/т), в очищенном газе данный компонент отсутствует. На графике фиг. 5 подтверждается наличие оксида углерода в исходном газе в количестве от 400 до 900 ppm за промежуток времени, равный 1 мин 30 с (от 11 ч 22 мин 15 с до 11 ч 23 мин 45 с), в очищенном газе содержание оксида углерода равно нулю. Как видно из графиков, независимо от содержания загрязняющих компонентов в исходном газе и колебании их количества во времени, очищенный газ имеет стабильный состав и характеризуется постоянством количественного содержания загрязняющих веществ. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ очистки газов от вредных примесей путем пропускания потока очищаемого газа между жидкостным осадительным заземленным электродом, который образуют потоком воды, стекающей по внутренней поверхности корпуса, и установленным коаксиально электродом с иглами, который подключают к источнику тока напряжением 10-3000 кВ, образуя реакционную зону между концами игл и жидкостным осадительным электродом для генерирования атомарного водорода и восстановления химических компонентов вредных примесей, которые собирают на жидкостном осадительном электроде в виде элементарных веществ, отличающийся тем, что в реакционную зону направляют воздух, в верхней части-3 010475 корпуса над реакционной зоной устанавливают кольцевой канал, в который тангенциально подают воду,затем меняют ее направление для стабилизации потока и создают вращательное движение воды по внутренней поверхности корпуса, который выполняют цилиндрическим, поток газа направляют сверху вниз и придают ему вращательное движение, при этом образуют встречно направленные потоки воды и газа. 2. Установка для очистки газов от вредных примесей, содержащая корпус с жидкостным осадительным электродом на внутренней поверхности корпуса, устройство для подачи газа и электрод, снабженный иглами и подключенный к источнику тока, иглы установлены на внешней поверхности электрода с образованием реакционной зоны между концами игл и жидкостным осадительным электродом для генерирования атомарного водорода, отличающаяся тем, что она снабжена патрубком подачи воздуха,установленным коаксиально корпусу, и кольцевым каналом с патрубком подачи воды, установленным тангенциально, в кольцевом канале образованы пазы для создания вращательного движения потока воды, устройство для подачи газа имеет направляющие лопасти, а корпус выполнен цилиндрическим. 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что иглы электрода установлены в шахматном порядке. 4. Установка по п.2 или 3, отличающаяся тем, что в нижней части корпуса расположен коллектор с входным щелевым каналом для сбора загрязненной воды с осажденными в ней примесями. 5. Установка по пп.2, 3 или 4, отличающаяся тем, что она дополнительно включает по меньшей мере один корпус с устройством для подачи газа, электродом, снабженным иглами и подключенным к источнику тока, патрубком подачи воздуха, установленным коаксиально корпусу, и кольцевым каналом с патрубком подачи воды, установленным тангенциально, которые связаны между собой в блоки или кассеты. 6. Установка по пп.2, 3, 4 или 5, отличающаяся тем, что она снабжена вытяжным насосом, подключенным к нижней части корпуса.