<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDES ET DISPOSITIFS DE REFRIGERATION ET DE DEPOUSSIERAGE-DE GAZ INDUSTRIELS CONTENANT DES POUSSIERES, PARTICULIEREMENT DE GAZ DE
GRILLAGE.
- La présente invention concerne des procédés et des dispositifs pour la réfrigération et le dépoussiérage de gaz industriels contenant des poussières, particulièrement des gaz de grillage, par réfrigération di- recte suivie d'un dépoussiérage électrique en au moins deux phases, des gaz humides'refroidis des installations dites de désarséniation, les gaz étant refroidis, entre ces deux phases de précipitation électrique, à la température'ambiante (réfrigération finale), Les réfrigérants de gaz fonc- tionnaient jusqu'ici de préférence de manière que le gaz déjà refroidi et saturé de façon poussée, et contenant un brouillard à son entrée dans l'ins- tallation de désarséniation, était réhumidifié après avoir passé par la pre- mière phase, par exemple par un nouveau refroidissement de 5 à 10 C maximum,
ou par l'injection d'eau à l'aide de tuyères de pulvérisation, afin de réa- liser grâce à cette nouvelle formation de brouillard, un dépoussiérage plus efficace dans la deuxième phase de désarséniation. Suivant ce procédé, décrit dans "Ullmann's Enzyklopädie der techn,chemie" (2e édition, tome 9, 1932, page 32? ff) la réfrigération directe du gaz poussiéreux est ef- fectuée aussi bien en amont de l'installation de désarséniation;
que dans le réfrigérant final, ou dans une tour de réfrigération à claires-voies, entre les deux phases de séparation électrique, en refroidissant l'agent de lavage (acide sulfurique dilué) dans des réfrigérants à serpentins. Le' réfrigérant final aussi bien que les deux tours de réfrigération, montées en amont de la désarséniation, sont donc arrosés par l'acide sulfurique re- froidi dans les-échangeurs thermiques, Ce refroidissement est onéreux du fait que, sans considérer le travail des pompes, il nécessite au moins trois unités d'échangeurs thermiques résistant aux acides, à serpentins de réfri- gération en plomb,
Le but de la présente invention est de réduire fortement le travail
EMI1.1
onéreux dare01dissem.entdevltRgerlt de7leµLge-,.
eneàBtúant la¯rfrigé- ration intermédiaire entre les deux phases de désarséniation électrique, indirectement et avantageusement à l'aide d'eau fraiche, dans une mesure telle qu'une grande partie du travail de la réfrigération directe en amont,
<Desc/Clms Page number 2>
soit reprise par la réfrigération indirecte, ce qui évite de devoir refroi- dir l'agent de lavage pour au moins une phase de réfrigération directe.
Le procédé suivant l'invention et les dispositifs pour son exé- cution seront décrits de façon plus détaillée avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
Fig, 1 montre une forme d'exécution connue de réfrigération et de dépoussiérage de gaz de grillage, et Fig. 2 une forme d'exécution du procédé de réfrigération et de dépoussiérage suivant la présente invention.
Fig. 3 représente en coupe longitudinale un échangeur thermique indirect, avantageux pour l'exécution du procédé suivant la présente in- vention, et Fig. 4 est une coupe transversale de l'échangeur thermique.
Figs. 5, 6 et 7 montrent en coupe transversale plusieurs formes d'exécution de tuyaux réfrigérants pour l'échange thermique indirect.
Sur les Figs. 1 et 2, le chiffre 1 désigne le four de grillage 2 le dépoussiérage à sec (avantageusement électrique), 3 la première phase de réfrigération directe et 4 la deuxième phase de réfrigération directe.
Aux dépoussiérage et réfrigération préalables fait suite l'ins- tallation de désarséniation électrique en deux phases,comportant les deux électro-filtres 5 et 8, entre lesquels a lieu une réfrigération intermédiai- re, ou finale, du gaz humide refroidi, dans le réfrigérant direct 6 (Fig. 1) ou indirect 7 (Fig. 2).
Alors que dans les procédés connus pour la désarséniation électri- que humide de gaz de grillages refroidis, l'écart de température à l'inté- rieur de 1?installation de désarséniation suivant la Fig.l, se situe par exem- ple entre 35 et 30 C, dans le procédé suivant la présente invention cet écart de température est maintenu sensiblement plus grand, d'environ 2000 et plus, par exemple de 50 à 30 C. Ceci est obtenu en refroidissant moins dans la première phase de réfrigération où par exemple un réfrigérant préa- lable 4 (Fig. 2) ne fonctionne que comme réfrigérant par évaporation, et en refroidissant davantage dans l'échangeur thermique indirect 7.
Cela per- met de supprimer les échangeurs thermiques 14 et 17 (Fig. 1) pour le refroi- dissement du condensat provenant des phases de réfrigération 4 et 6, ainsi que le réservoir collecteur 16 et la pompe 15, de sorte qu'on ne conserve plus que l'échangeur thermique 11 et les réservoirs collecteurs 10 et 13 avec les pompes 9 et 12 (Figs. 1 et 2).
Ainsi que le montre d'une façon schématique la Fig. 2, le trans- fert d'une grande partie du travail de refroidissement au réfrigérant indi- rect 7, permet de réduire sensiblement la tour de réfrigération 4, et la tour intermédiaire 6 utilisée jusqu'ici est complètement supprimée. Toute la construction de l'installation de réfrigération devient ainsi moins onéreuse, bien que 1-'échangeur thermique indirect 7 doive naturellement pour la réfri- gération de gaz de grillage, être résistant aux acides, c'est-à-dire exécu- té en plomb.
Suivant une autre caractéristique de la présente invention, on fait travailler cet échangeur thermique indirect 7 comme réfrigérant à tuyaux à ailettes longitudinales, avantageusement avec contre-courant entre l'agent de réfrigération et les gaz à refroidir, en utilisant une nouvelle exécution particulièrement avantageuse des ailettes longitudinales des tuyaux réfrigérants, ainsi qu'une nouvelle disposition de ces ailettes.
Alors que pour les réfrigérants à action intense, on préférait jusqu'ici pour des raisons dordre thermique, que la circulation du courant d'agent réfrigérant se fasse transversalement à la circulation des gaz et que les tuyaux réfrigérants soient pourvus d'ailettes transversales cor- respondantes, les tuyaux de l'échangeur thermique indirect suivant la pré- sente invention sont fabriqués avec des ailettes longitudinales par le pro- cédé d'extrudage, qui permet, en une seule opération, la fabrication simple et peu coûteuse de tuyaux pourvus d'ailettes longitudinales très rapprochées les unes des autres.
<Desc/Clms Page number 3>
La disposition et l'exécution des tuyaux à ailettes longitudina- les 19 (verticales ou horizontales), suivant les différents exemples des Figs, 4 à 7, ont essentiellement pour but la répartition symétrique des sec- tions transversales en contact avec le gaz humide pré-refroidi, entre les tuyaux réfrigérants 18, la conductibilité thermique et le coefficient de' transmission de chaleur du matériau servant de base pour établir, de façon connue, les dimensions et le nombre des ailettes.
Dans ce cas, les ailet- tes de refroidissement 19 des tuyaux réfrigérants 18, sont disposées les u- nes par rapport aux autres de telle sorte qu'elles servent d'une part d'ap- pui pour les tuyaux entre-eux, et qu'elles forment d'autre part, avec les ailettes des tuyaux voisins, des canaux de circulation longitudinaux presque fermés qui, d'après les plus récentes constatations, permettent d'obtenir une relation entre la transmission de la chaleur et la perte de charge et ce, d'une façon plus avantageuse que pour n'importe quelle autre forme de la surface d'échangeurs thermiques où le gaz doit.en plus de la circulation purement longitudinale, avoir une circulation transversale imposée quelcon-
EMI3.1
que, (voir Th.E,,Schmidte Wârmeleistung von berippten oberfl,chen,Karlsruhe 1950, page 53 ff).
Le nouvel échangeur thermique ici décrit, permet en se basant sur une perte de charge définie et admise, de transmettre ou de dis- siper un maximum de chaleur, Suivant la Fig. 4, on obtient une forme d'exécution avantageuse en disposant*symétriquement les unes par rapport aux autres douze ailettes de réfrigération dè façon que, vues en coupe transversale, elles s'inscri- vent dans un hexagone régulier, ce qui permet une disposition des tuyaux en nids d'abeilles assurant la meilleure utilisation des sections transversa- les.
Comme c'est montré en coupe longitudinale sur la Fig. 1, les tuyaux réfrigérants 18 sont raccordés à deux (ou plusieurs) conduites collectrices, 20 et 21, qui peuvent être décalées en hauteur l'une par rapport à l'autre, par exemple de telle sorte que la conduite 20 alimente les séries paires et la conduite 21 les séries impaires de tuyaux réfrigérants. Cela permet un accès particulièrement facile aux embouchures des tuyaux réfrigérants dans les conduites collectrices et simplifie le montage ou les réparations.
D'autre part cela permét encore de rincer à l'aide d'un agent de dissolu- tion de tartre ou de mucilage, l'un après l'autre, les systèmes de tuyaux du côté de l'eau de refroidissement, sans être obligé d'interrompre complè- tement le travail du réfrigérant.
La fabrication par extrudage des tuyaux à ailettes 18-19 suivant, l'invention présente vi-à-vis du procédé par coulée encore l'avantage de permettre d'exécuter des tuyaux d'une pièce, d'une plus grande longueur (6 m et plus), les tuyaux étant ainsi renforcés par les ailettes longitudinales 19 de sorte qu'il devient possible de fabriquer des tuyaux en matières plus tendres (plomb) dont la résistance à la flexion est suffisante pour le façon- nage ultérieur, En outre, les tuyaux étant groupés en faisceaux, une partie des ailettes longitudinales qui se touchent peuvent être soudées ou brasées ensemble, et comme le montre la forme d'exécution suivant la Fig. 4, cette possibilité existe chaque fois pour quatre ailettes de chaque tuyau (deux ou trois ailettes pour les tuyaux se trouvant vers l'extérieur).
Les faisceaux ainsi soudés ou brasés forment un corps extrêmement rigide, ce qui constitue un grand avantage pour les réfrigérants en plomb, au point de vue transport ou montage en position verticalé. Le diamètre intérieur des tuyaux réfri- gérants 18 est établi suivant la vitesse avec laquelle l'agent réfrigérant circule dans les tuyaux, et suivant la surface nécessaire pour-la transmis- sion de la chaleur. Afin d'éviter en particulier pour de petits diamètres une circulation laminaire de l'agent réfrigérant dans les tuyaux réfrigérants, on garnit avantageusement ceux-ci, de façon connue, de corps de remplissage. outre le plomb, tous les métaux ductiles, tels que le cuivre, l'aluminium, etc... entrent en ligne de compte pour la fabrication d'échan- geurs thermiques,cesmétaux se prêtant à l'extrudage.
Les matières cérami- ques, terres à porcelaine et les matières métallo-céramiques, conviennent également pour la fabrication d'échangeurs thermiques, Enfin le nouvel échangeur thermique peut être employé dans l'industrie chimique comme 'cuve de contact refroidie ou chauffée, les masses de contact étant dans ce cas
<Desc/Clms Page number 4>
disposées soit ur, soit entre les ailettes. Il est également possible de fabriquer la totalité des tuyaux en masse de contact, par extrudage. -
On sait que dans beaucoup de procédés de contact, par exemple pour la préparation du phosgène à partir de chlore et d'oxyde de carbone pur, en présence de carbone (charbon) il se dégage de très grandes quantités de chaleur qui doivent être dissipées par refroidissement.
Jusqu'à présent, pour y arriver, ou bien on prévoyait une division poussée de la cuve de con- tact refroidie à l'air, ou bien on diluait fortement les gaz de réaction pour éviter des surchauffes locales, En plaçant le charbon, pour la fabri- cation du phosgène, dans les canaux formés par les ailettes longitudinales de l'échangeur thermique suivant l'invention, et en faisant circuler un a- gent réfrigérant dans les tuyaux réfrigérants, on peut travailler avec du gaz oxyde de carbone à haut pourcentage, sans avoir à craindre des surchauf- fes.
<Desc / Clms Page number 1>
PROCESSES AND DEVICES FOR REFRIGERATION AND DEDUSTING OF INDUSTRIAL GASES CONTAINING DUST, PARTICULARLY OF GAS
GRILL.
The present invention relates to methods and devices for the refrigeration and dedusting of industrial gases containing dust, particularly roasting gases, by direct refrigeration followed by electrical dedusting in at least two phases, wet gases. cooled by so-called de-arseniation installations, the gases being cooled, between these two phases of electrical precipitation, to ambient temperature (final refrigeration). The gas refrigerants have hitherto operated preferably so that the gas already cooled and fully saturated, and containing a mist when entering the de-arseniation plant, was re-humidified after having passed through the first phase, for example by further cooling from 5 to 10 C maximum,
or by the injection of water using spray nozzles, in order to achieve, thanks to this new formation of mist, a more efficient dust removal in the second phase of disarseniation. According to this process, described in "Ullmann's Enzyklopädie der techn, chemie" (2nd edition, volume 9, 1932, page 32? Ff) the direct refrigeration of the dusty gas is carried out both upstream of the de-arseniation plant;
as in the final cooler, or in a skeleton refrigeration tower, between the two phases of electrical separation, cooling the washing agent (dilute sulfuric acid) in coil coolers. The final refrigerant as well as the two refrigeration towers, mounted upstream of the de-arseniation, are therefore sprayed with sulfuric acid cooled in the heat exchangers. This cooling is expensive because, without considering the work of the pumps, it requires at least three units of acid-resistant heat exchangers with lead refrigeration coils,
The aim of the present invention is to greatly reduce the labor
EMI1.1
expensive dare01dissem.entdevltRgerlt de7leµLge- ,.
by killing the intermediate refrigeration between the two phases of electrical disarseniation, indirectly and advantageously using fresh water, to such an extent that a large part of the work of the direct refrigeration upstream,
<Desc / Clms Page number 2>
or taken up by indirect refrigeration, which avoids having to cool the washing agent for at least one direct refrigeration phase.
The process according to the invention and the devices for carrying it out will be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig, 1 shows a known embodiment of roasting gas refrigeration and dust removal, and Fig. 2 an embodiment of the refrigeration and dedusting process according to the present invention.
Fig. 3 shows in longitudinal section an indirect heat exchanger, advantageous for carrying out the process according to the present invention, and FIG. 4 is a cross section of the heat exchanger.
Figs. 5, 6 and 7 show in cross section several embodiments of refrigerant pipes for indirect heat exchange.
In Figs. 1 and 2, the number 1 designates the roasting oven 2 the dry dedusting (preferably electric), 3 the first phase of direct refrigeration and 4 the second phase of direct refrigeration.
The pre-dedusting and refrigeration is followed by the two-phase electrical de-arsenation installation, comprising the two electro-filters 5 and 8, between which takes place an intermediate or final refrigeration of the cooled wet gas in the refrigerant. direct 6 (Fig. 1) or indirect 7 (Fig. 2).
While in the known methods for the wet electric disarsenation of cooled grate gases, the temperature difference inside the disarsenation plant according to Fig. 1 is, for example, between 35 and 30 C, in the process according to the present invention this temperature difference is kept significantly greater, from about 2000 and more, for example from 50 to 30 C. This is obtained by cooling less in the first refrigeration phase where by example a pre-refrigerant 4 (Fig. 2) works only as an evaporative refrigerant, and further cooling in the indirect heat exchanger 7.
This makes it possible to eliminate the heat exchangers 14 and 17 (Fig. 1) for cooling the condensate coming from the refrigeration phases 4 and 6, as well as the collecting tank 16 and the pump 15, so that no keeps more than the heat exchanger 11 and the collecting tanks 10 and 13 with the pumps 9 and 12 (Figs. 1 and 2).
As shown schematically in FIG. 2, the transfer of a large part of the cooling work to the indirect refrigerant 7, allows the cooling tower 4 to be significantly reduced, and the intermediate tower 6 used heretofore is completely eliminated. The whole construction of the refrigeration plant thus becomes less expensive, although the indirect heat exchanger 7 must naturally for the cooling of roast gas be acid-resistant, that is to say executed. lead.
According to another characteristic of the present invention, this indirect heat exchanger 7 is made to work as a refrigerant with longitudinal finned pipes, advantageously with counter-current between the refrigerating agent and the gases to be cooled, using a new, particularly advantageous embodiment of the pipes. longitudinal fins of the refrigerant pipes, as well as a new arrangement of these fins.
Whereas for high-acting refrigerants, it has heretofore been preferred for thermal reasons that the flow of the refrigerant stream is transversely to the gas flow and that the refrigerant pipes are provided with corresponding transverse fins. corresponding, the pipes of the indirect heat exchanger according to the present invention are manufactured with longitudinal fins by the extrusion process, which allows, in a single operation, the simple and inexpensive manufacture of pipes provided with. longitudinal fins very close to each other.
<Desc / Clms Page number 3>
The arrangement and execution of the longitudinal finned pipes 19 (vertical or horizontal), according to the various examples of Figs, 4 to 7, essentially aim at the symmetrical distribution of the transverse sections in contact with the wet gas pre -cooled, between the refrigerant pipes 18, the thermal conductivity and the coefficient of heat transmission of the material serving as a basis for establishing, in known manner, the dimensions and the number of the fins.
In this case, the cooling fins 19 of the refrigerant pipes 18 are arranged relative to each other in such a way that they serve on the one hand as a support for the pipes between them, and that, on the other hand, they form, with the fins of the neighboring pipes, almost closed longitudinal circulation channels which, according to the most recent observations, make it possible to obtain a relationship between the transmission of heat and the pressure drop and this, in a more advantageous way than for any other shape of the surface of heat exchangers where the gas must. in addition to the purely longitudinal circulation, have any imposed transverse circulation.
EMI3.1
that, (see Th.E ,, Schmidte Wârmeleistung von berippten oberfl, chen, Karlsruhe 1950, page 53 ff).
The new heat exchanger described here makes it possible, based on a defined and admitted pressure drop, to transmit or dissipate a maximum of heat, according to Fig. 4, an advantageous embodiment is obtained by arranging * symmetrically with respect to one another twelve cooling fins so that, seen in cross section, they fit into a regular hexagon, which allows an arrangement of the cooling fins. honeycomb pipes ensuring the best use of cross sections.
As shown in longitudinal section in FIG. 1, the refrigerant pipes 18 are connected to two (or more) collecting pipes, 20 and 21, which can be offset in height with respect to each other, for example so that the pipe 20 feeds the even series and line 21 the odd series of refrigerant pipes. This allows particularly easy access to the openings of the refrigerant pipes in the header pipes and simplifies assembly or repairs.
On the other hand, this also allows the pipe systems on the cooling water side to be rinsed using a scale or mucilage dissolving agent one after the other, without being obliged to completely stop working the refrigerant.
The manufacture by extrusion of the following finned pipes 18-19, the invention has also vis-à-vis the casting process the further advantage of making it possible to execute one-piece pipes of greater length (6 m and more), the pipes being thus reinforced by the longitudinal fins 19 so that it becomes possible to manufacture pipes of softer materials (lead) whose bending strength is sufficient for subsequent shaping. , the pipes being grouped in bundles, a part of the longitudinal fins which touch each other can be welded or brazed together, and as shown in the embodiment according to FIG. 4, this possibility exists in each case for four fins of each pipe (two or three fins for pipes lying outwards).
The bundles thus welded or brazed form an extremely rigid body, which constitutes a great advantage for lead refrigerants, from the point of view of transport or mounting in a vertical position. The internal diameter of the refrigerant pipes 18 is determined by the speed with which the refrigerant circulates in the pipes, and by the area required for the transmission of heat. In order to avoid, in particular, for small diameters a laminar circulation of the refrigerant in the refrigerant pipes, the latter are advantageously lined, in a known manner, with filling body. In addition to lead, all ductile metals, such as copper, aluminum, etc., are taken into account for the manufacture of heat exchangers, these metals being suitable for extrusion.
Ceramic materials, porcelain clay and metallo-ceramic materials, are also suitable for the manufacture of heat exchangers. Finally, the new heat exchanger can be used in the chemical industry as a cooled or heated contact tank, the masses contact being in this case
<Desc / Clms Page number 4>
arranged either ur or between the fins. It is also possible to manufacture all of the pipes in contact mass, by extrusion. -
It is known that in many contact processes, for example for the preparation of phosgene from chlorine and pure carbon monoxide, in the presence of carbon (charcoal) very large quantities of heat are released which must be dissipated by cooling.
Until now, to achieve this, either a thorough division of the air-cooled contact tank was planned, or the reaction gases were strongly diluted to avoid local overheating, By placing the coal, to the manufacture of phosgene, in the channels formed by the longitudinal fins of the heat exchanger according to the invention, and by circulating a refrigerant agent in the refrigerant pipes, it is possible to work with carbon monoxide gas at high percentage, without having to worry about overheating.