ГАЗЛИФТНЫЙ АППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК B01J10/00 

Изобретение относится к оборудованию химических заводов и предназначено для проведения газожидкостных химических и тепломассообменных процессов с большим тепловым эффектом. Такие газожидкостные процессы осуществляют в устройствах с развитой теплообменной поверхностью, к которым относятся газлифтные аппараты.

Известен газлифтный аппарат, содержащий цилиндрический корпус, внешнюю циркуляционную трубу, патрубки ввода и вывода реагентов, барботер, вертикальные трубы, расположенные в зоне барботажа и соединенные по концам трубными решетками. Между нижним концом циркуляционной трубы и нижними вертикальными трубами с возможностью поворота около горизонтальной оси, перпендикулярной оси ввода циркуляционного потока, расположена распределительная решетка, которая выполнена с живым сечением 5-10%
Недостатком этого аппарата является то, что в нем реализуется режим полного перемешивания жидкости, при котором движущая сила тепломассообменных процессов минимальна, а дисперсия времени пребывания жидкого реагента в рабочей зоне максимальна.

Известен газожидкостный реактор, который включает вертикальный цилиндрический корпус с крышкой и днищем, трубные решетки, установленные в корпусе и делящие его на верхнюю и нижнюю камеры, барботажные и циркуляционные трубы, закрепленные в трубных решетках, газоподводящую трубу, газораспределительное устройство, установленное под трубной решеткой, отражатель с радиальными пластинами, размещенный в верхней камере над трубной решеткой, причем газораспределительное устройство выполнено в виде установленного с возможностью вращения вокруг оси аппарата колпака, на котором закреплены перфорированные трубы.

В этом реакторе также реализуется режим полного перемешивания жидкости с указанными выше недостатками. Кроме того, точки подвода газа в барботажные трубы не локализованы, что вызывает в них пульсации давления, укрупнение пузырей газа и снижение эффективности массообмена.

Целью изобретения является уменьшение дисперсии времени пребывания жидкого реагента в аппарате путем организации его многоходового движения через рабочую зону.

Указанная цель достигается тем, что в газлифтном аппарате, содержащем вертикальный цилиндрический корпус с пучком барботажных и циркуляционных труб, закрепленных в трубных решетках, верхнюю камеру с вертикальными пластинами, нижнюю камеру с газораспределительным устройством, штуцера для подвода и отвода реагентов и теплоносителя, газораспределительное устройство выполнено в виде горизонтальной перегородки, имеющей отверстия по осям барботажных труб, пространство между перегородкой и нижней трубной решеткой разделено вертикальными перемычками на несколько частей, причем перемычки смещены относительно пластин в верхней камере так, что создают многоходовый канал для движения жидкости от входного штуцера к выходному.

На чертеже представлен поперечный разрез газлифтного аппарата.

Он включает вертикальный цилиндрический корпус 1 с пучком барботажных труб 2 и циркуляционных труб 3, закрепленных в трубных решетках, верхнюю камеру 4 с вертикальными пластинами 5, нижнюю камеру 6 с вертикальной перемычкой 7, которых может быть несколько и с газораспределительным устройством в виде горизонтальной перегородки 8, с отверстиями 9 по осям барботажных труб.

Верхняя камера 4 снабжена штуцерами 10 и 11 входа и выхода жидкости, штуцером 12 выхода газа, корпус 1 снабжен штуцерами 13 и 14 для ввода и вывода теплоносителя, нижняя камера 6 снабжена штуцером 15 ввода газа и дренажным штуцером 16.

Газлифтный аппарат работает следующим образом.

Газ через штуцер 15 поступает в нижнюю камеру 6, проходит через отверстия 9 перегородки 8 и поступает одновременно во все барботажные трубы 2. В них он взаимодействует с жидкостью и вовлекает ее в восходящее движение. В верхней камере 4 оставшийся газ отделяется от жидкости и через штуцер 12 выходит из аппарата.

Жидкость через штуцер 10 поступает в левую часть верхней камеры 4, ограниченной пластиной 5, откуда по циркуляционным трубам первой секции стекает вниз. Потоком газа она вовлекается в локальное циркуляционное течение через барботажные и циркуляционные трубы первой секции. Транзитный поток жидкости в нижней камере 6 перетекает во вторую секцию, ограниченную перемычкой 7. В ней жидкость также вовлекается в локальное циркуляционное течение и поднимается в среднюю часть верхней камеры 4. В правой половине аппарата транзитный поток жидкости сначала стекает вниз, а затем вновь поднимается вверх и выходит из аппарата через штуцер 11.

В рассмотренном варианте газлифтного аппарата транзитный поток жидкости последовательно проходит через четыре секции полного перемешивания, в каждой жидкость вовлекается в локальное циркуляционное течение и контактирует со свежими порциями газа. В результате дисперсия времени пребывания отдельных порций жидкости уменьшается в 2-4 раза.

Изменяя количество и размещение пластинок в верхней камере и перемычек в нижней камере, можно создать аппараты с необходимым числом ходов по трубному пространству, которое может варьироваться от 2 до 6-10.

Предлагаемый газлифтный аппарат отличается от известного наличием вертикальной перемычки под нижней трубной решеткой в нижней камере и тем, что газораспределитель выполнен в виде горизонтальной перегородки с отверстиями по осям барботажных труб. Указанные элементы являются новыми и обеспечивают достижение поставленной цели.

В технике известны теплообменные аппараты с многоходовым движением жидкости по трубному пространству. Однако в них невозможна одновременно с теплообменом обработка жидкости газообразным реагентом.

В предлагаемом аппарате благодаря наличию новых элементов реализуется многоходовое движение жидкости одновременно с локальной ее циркуляцией через барботажные и циркуляционные трубы.

Аппарат предназначен для проведения газожидкостных химических и тепломассообменных процессов с большим тепловым эффектом и позволяет уменьшить дисперсию времени пребывания жидкого реагента в аппарате путем организации его многоходового движения через рабочую зону. Аппарат имеет пучок барботажных и циркуляционных труб, закрепленных в трубных решетках и размещенных в цилиндрическом вертикальном корпусе, верхнюю камеру с вертикальными пластинами и нижнюю камеру с газораспределительным устройством. Газораспределительное устройство выполнено в виде горизонтальной перегородки, имеющей отверстия по осям барботажных труб, пространство между перегородкой и нижней трубкой решеткой разделено вертикальными перемычками на несколько частей, при этом перемычки смещены относительно пластин в верхней камере так, что создают многоходовой канал для движения жидкости от входного штуцера к выходному. 1 ил.

ГАЗЛИФТНЫЙ АППАРАТ, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с пучком барботажных и циркуляционных труб и трубными решетками, верхнюю камеру с вертикальными пластинами, нижнюю камеру с газораспределительным устройством, штуцера для подвода и отвода реагентов и теплоносителя, отличающийся тем, что газораспределительное устройство выполнено в виде горизонтальной перегородки с отверстиями, оси которых совпадают с осями барботажных труб, между перегородкой и нижней трубной решеткой установлены вертикальные перемычки, смещенные относительно вертикальных пластин в верхней камере с образованием многоходного канала для движения жидкости от входного штуцера к выходному.