ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B01D3/30 B01J10/00 

Изобретение относится к к химической промышленности и предназначено для осуществления химического взаимодействия жидкости и газа, проведения процессов тепломассообмена, абсорбции и газоочистки.

Известна тепломассообменная колонна для взаимодействия газа и жидкости в противотоке, включающая вертикальный корпус, разделенный по высоте на секции, вал, на котором закреплены распределитель жидкости и контактные устройства, кольцевые сборники жидкости с переточными устройствами, направленными к оси колонны, патрубки ввода и вывода газа и жидкости.

Недостатком известного аппарата является пониженная эффективность из-за малой поверхности контакта фаз, ограниченное время пребывания жидкости в зоне контакта с газом и трудность варьирования режимом работы аппарата для взаимодействия жидкости и газа.

Техническим результатом является увеличение поверхности контакта фаз и времени контактирования газа с жидкостью, а также изменение режима подачи жидкости или скорости вращения дисков.

На фиг. 1 представлен предлагаемый тепломассообменный аппарат; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Аппарат включает дозер 1 жидкости, вертикальный корпус, разделенный по высоте на секции 2, вал 3, на котором закреплены цилиндрический распределитель 4 жидкости (цилиндрический стакан с кольцевыми прорезями для подачи жидкости на сетчатые диски) и контактные устройства в виде сетчатых дисков 5, кольцевые сборники 6 жидкости, трубки 7 для подачи жидкости из кольцевых сборников 6 в зону оси вращения дисков, сборник 8 прореагировавшей с газом жидкости внизу аппарата.

Каждая секция 2 выполнена в виде усеченных конусов 9, обращенных меньшими основаниями вниз. Каждое контактное устройство выполнено из установленных горизонтально сетчатых дисков 5 и сгруппированных в пачки по несколько дисков в каждой секции 2. Кольцевые сборники 6 жидкости размещены по периметрам больших оснований усеченных конусов 9. Стрелками указаны направления движения газа и жидкости.

Тепломассообменный аппарат работает следующим образом.

Из дозера 1 жидкость подают в цилиндрический распределитель 4, закрепленный на вертикальном валу 3, через кольцевые прорези распределителя 4 жидкость поступает на поверхность вращающихся сетчатых дисков 5, под действием центробежной силы движется к периферии дисков и отбрасывается на наклонную поверхность корпуса аппарата, с поверхности конуса стекает в кольцевой сборник 6 нижележащей секции 2, откуда по трубке 7 поступает в распределитель 4 следующей секции, и цикл повторяется во всех секциях до отвода прореагировавшей жидкости из сборника 8 внизу аппарата.

Противотоком жидкости, поступающей сверху вниз (с промежуточными изменениями направления движения от центра к периферии и от периферии к центру), движется газ, подаваемый снизу вверх.

В зависимости от химической природы жидкой и газовой фаз сетчатые диски 5 могут быть выполнены из полимерных нитей или стеклоткани (например, при работе аппарата в режиме абсорбера для поглощения окислов азота), а также из каталитически активных металлов при проведении химических реакций.

На валу закрепляют рамки из металла или стеклопластика, служащие опорой для сеток, натянутых на подложки из рам.

Благодаря принятой системе циркуляции жидкости возможно размещение в аппарате сетчатых дисков 5 на весьма близком друг к другу расстоянии, что позволит при небольших габаритах аппарата значительно большую (по сравнению с аппаратами других конструкций) поверхность контакта фаз.

Ламинарное течение жидкости на вращающемся диске переходит в турбулентное. При этом формируются три типа вихрей, располагающихся в зонах, разделенных не только по радиусу, но и по высоте. Изложенное установлено экспериментально наблюдениями движения жидкости на поверхности тщательно отшлифованного стального диска неплоскостность составляла 0,6-0,8 на радиусе 80 мм. На дисках из сеток турбулизация жидкости будет гораздо интенсивнее.

На поверхности вращающегося сетчатого диска 5 образуются треки в форме архимедовой спирали. Толщина пленки пропорциональна угловой скорости вращения в степени 0,5.

Изменением режима подачи жидкости или скорости вращения дисков можно изменять толщину пленки жидкости в структуру ее потоков. При работе с низконапорными газами и проведении химических реакций и процессов абсорбции создают режим образования сплошных пленок по всей поверхности вращающихся сетчатых дисков 5 с целью исключения проскоков газа, минуя жидкостные преграды. Газ проникает через пленки жидкости в режиме диффузии.

При работе аппарата в режиме газоочистки (удаления пыли из газовых потоков) уменьшением подачи жидкости или увеличением скорости вращения дисков, создают режим, нарушающий пленочное движение: при удалении от оси вращения пленочное движение перейдет в струйное, а струи преобразуются в каскады капель с дальнейшим увеличением площади контакта фаз. При этом можно обрабатывать высоконапорные скоростные потоки газов. При центробежном высокоскоростном движении струй и капель жидкости, перпендикулярном направлении движения газового потока, унос капель жидкости будет минимальным.

Использование: химическая промышленность, преимущественно для химического взаимодействия жидкости и газа, проведения процессов тепломассообмена, абсорбции и газоочистки. Сущность изобретения: тепломассообменный аппарат содержит вертикальный корпус, раздельный по высоте на секции, вал, на котором закреплены распределитель жидкости и контактные устройства, выполненные из установленных горизонтально сетчатых дисков и сгруппированных в пачки по несколько дисков в каждой секции. Каждая секция выполнена в виде усеченных конусов, обращенных меньшими основаниями вниз. Изменением режима подачи жидкости или скорости вращения дисков можно изменять толщину пленки жидкости и структуру ее потоков. При работе с низконапорными газами и проведении химических реакций и процессов абсорбции создают режим образования сплошных пленок по всей поверхности вращающихся сетчатых дисков с целью исключения проскоков газа, минуя жидкостные преграды. 2 ил.

ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ для взаимодействия газа и жидкости в противотоке, содержащий вертикальный корпус, разделенный по высоте на секции, вал, на котором закреплены распределитель жидкости и контактные устройства, кольцевые сборники жидкости с переточными устройствами, направленными к оси аппарата, патрубки ввода и вывода газа и жидкости, отличающийся тем, что каждая секция выполнена в виде усеченных конусов, обращенных меньшими основаниями вниз, а каждое контактное устройство выполнено из установленных горизонтально сетчатых дисков, сгруппированных в пачки по несколько дисков в каждой секции, при этом кольцевые сборники жидкости размещены по периметрам больших оснований усеченных конусов.