Контактное устройство для взаимодействия газа с жидкостью Советский патент 1983 года по МПК B01D3/26 

Изобретение относится к контактным устройствам для осуществления нроцес- сов тепло- и массообмена между газовой и жидкой фазами и может найти применение, в процессах абсорбции при однонаправленном движении фаз с последующим соударением двухфазных потоков Преимущественно изобретение предназначено для проведений хемосор&диошалх процессов, лимитируемых диффузионным сопротивлением масропередаче со стороны жидкой фазьи Известны прямоточные контактные устройства для взаимодействия газа с /жидкостью, позволяющие интенсифицировать процесс тепло- и массообмена между двумя фазами за счет ударного слия- ния встречньЕС газожидкостных пото,ков flj . Недостатками известных устройств {ШЛЯЮТСЯ громоздкость аппаратов и мало эффектнавое использование их объемов в целом. Указанные недостатки обусловлены тем, что эти устройства имеют сложные системы перетоков жидкости и большие с ирааяонные объемы. Извесгаы также прямоточные контакт иые устройства с соударением потоков, в которых устранены сложные системы перетоке жидкости и для которых возможна компоновка в аппарате при наличи одного общего переливного устройств BaCii. Недостатком этих устройств является вевыгокаа эффективность массоо ена. Указанный недостаток обусловлен уменьшением скорости соударякяоихся потоков йследствие нх расширения на выходе из soHTasisxdx каналов и малым времшом межфазного контакта, поскольку жшосост после соударения выводится с контактной ступени. Недостатками этих устройств являются также недостаточная сепарацня фаз и узкий диапазон устойчивой работы. . . . Наибо;1ое близким по технической сущ ности и достигаемому результату к взоб является контактное устройство дпя взаимодействия газа с жидкостью, выполненное в виде листа со щелями, сна6женны: ли с одной стороны отбортовкой, и двух вертикальных ппоскопара; лельных пластин, плотно примыкающих к листу. Над щелями с зазором к листу и от6ор1говке щелей установлен перевернутый плоскоов/ льный желоб с отогнутыми eayrfb торцадыми кромками 3j , . Недостатком известного контактного устройства 5тляется кевьюокая эффективi ность тепломассообмена. Указанный недостаток обусловлен тем, что в контакт ном устройстве возможна лишь одаокра-гная обработка жидкости, так как после соударения жидкость попадает в полость, ограниченную листом и двумя вертикальными плоскрпараллельными пластинами, н вьшодится из контактного устройства или с контактной ступени. Такая схема взаимодействия фаз в ряде случаев обуславливает недостаточное время межфазного контакта (особенно, например, при проведении хемосорбционных процессов, лимитируемых диффузионным сопротивлением массопередаче со сторсжы жидкой фазы и огран1тчивает эффективность контавтаого устройства. Кроме того, указанный недостаток обусловлен тем, что при выходе из контактных каналов, т.е. непосредственно перед соударением, потоки расширяются и скорость их уменьшается. Это приводит к тому, что интенсивность соударения потоков падает и условия для интенсификации процессов обмена теплом или массой ухудашются. Йелью изофет ния является интенсификация процессов тепломассоо ена за счет увеличения времени межфазного контакта и увеличения скорости соударяющихся потоков. Указанная цель достигается тем, что в контактном устройстве для взанмодейст вш- газа с жидкостью, выполненном вз основания со щелями, снабженными с стороны отбортовкой, н двух верповальных плоскопарапиельных пластин, над щелями с зазором к основанию н отборуовке щелей установлен перевернутый шюскоовальныд желоб с отсйгнутыми внутрь, торцевыми в|юмками, вертикальные плосксшараллельные пластины уста новлены с зазором к основанию, щели свабжевы отбортсмакой с другой сторсшы, прв этсв отбортовка расположена с зазоро « по отвошенню к вертикальным плосксвшраллельным пластянам. Кроме того, верхняя часть желоба выполнена суживакщейся к центру. Уставсюка вертикальных плоскопараллельвых luiQCTBB с зазором к основанию, а также выполвекве от&эртовки с другой сторсяы 1авлей с эазоро по отношению к вертикальным влоскопараллельшдм пластнвшъ позволяют осуществлять повтс шую обработку жидкости, прсииедшей через ковтактное устройство. При этом, измевяя размеры этих зазоров, нетрудно до,, ться в каждсем конкретном случае тре-. , емой степени рециркул$шни и времени обработки жидкой фазы. Так как верхняя часть плоскоовальвого желоба вьшолнена суживающейся к . центру, эа счет сжатия гаэожидкостных потоков после вьосода из контаконых каналов скорость нх остается достаточно высокой, что-, обуславливает увеличение внешнего импульса, повышая интенсивность соударения и, в конечном счете, интенсивность тепломассообмена. На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - предлагаемое устройство в аксонометрии. Контактное устройство состоит из основания 1 со щелями 2, снабженными с рбеих сторон отборто1вками 3, и двух вертикальны с плоскопараплельных плас- тин 4, установленных с зазором 5 к основанию 1 и с зазором 6 к отбортовке 3 Над щелями 2 с зазором 7 к основанию и с зазором 8 к отбортовке 3 установлен перевернутый плоскоовальный желоб с отогнутыми Евутрь то{щовыми кромками 1О. Верхняя час1ъ плоскоовального желобе 9 выполнена суживающейся к центру. Торцовые кромки 10 плоскооваль нсйго желоба 9 плотно примыкают к вертшсальшдм плоскопараллельньвм пластняеол 4, образуя с ню«1И плоскне контактные каналы 11, расположенные над щеля ми 2.-Основание 1 и вертикальные плоскопараллельные пластины 4 образуют полость 12 для сбора жидкости. Контактаое устройство работает следующим образом. Жидкость (сплсшшые стрелки) стекает по переливному устройству с вьвиележащей.тарелки в, растекаясь по основаншо 1 поступает сначала в зазоры 7, а затем в зазоры 8. Здесь жидкость подхватывается газовым потсжом (пунктирные стрелки выходящим из щелей 2, диспергируется и увлекается вверх по ппоскши; каналам 11 рфааованным Ш1утренней поверквостью : перевернутого плоскоовальвого желоба 9 |С отогнутыми внутрь торцевыми кромками 10 .и по верхностыо-вергтикальшлс шюскопараллельных пластин 4. СХ${1азрвавщиеся гааожидаостные потоки, переминаясь по luiocKioi каналам 11, поворачивахуг в верхней части плоскоовал ного желоба 9 навстречу друг другу и срударяются. При этом, за счет тсяю, что верхняя часть плоскоовального желоба 9 вьшолнена суживающейся к центиг, скорость соударяющихся потоков увеличивается, интенсивность соударения, а. значит, и интенсивноста тепломассооСмена повьоыаются. В результате соударения потсяш то; мозятся и происходит сепарация фаз: гвэ, расширяясь и тер1ш скорость, выходит с торцов плоскоовального желоба 9 и устремляется ца вышележанцую тарелку, . а жидкость под действием силы тнжастн стекает в полость 12, образованную оо нованием 1 и .вертикальными пло(Ж ш-раллельными пластинами 4. Из полости 12 час1ь жидкости перетекает в переливное устройство, а часть по зазорам 5 и 6 вновь поступает в плоские ков- тактные каналы 11, т.е. осуществляется рециркуляция жидкой фазы. Благодаря этому время межфазнргр контакта, а следовательно, н эффективность т шомассообмена увеличиваются. При этом, иамен$ш величину зазоров 5 и 6, можно в каждом ксжкретном случае добиться требуемой степени рециркуляции и времени о юботки жидкой фазы. Проведенный предварительный техвнко экономический расчет позволил выявить ряд преимуществ предлагаемого контактного устрЫ1ства по сраю{ению с известными аппаратами барботажного типа с колпачковБсми, сетчатыми, струйШ1 га и клацанныци тарелками. Сравнение проя водитхъ по leKHM OCHOBH M iaKTOpaMt как эффективность, производительность, диапазон уст«Лчивой работы, гидравлическое сопротивление, свободное сеченве тарелки.; За базу сраш1ення принята колдачковая тарелка как наиболее распространенная в производстве. Расчеты псжазали, что наряду с згвеличением эффективности массообмена производительность гред- латаемого контактного устройства в 6 раз вьоае, чем У колпачковой тарелки, в 4-5 раза выию, чем у клапанной тарелки, примерно в 4,5 раза выше, чем у струйной тарелки, свободаое сечение в 1,5 раза выше, чем у колпачковой тарелкя, в 1,2- 1,5 раза выще, чем jr клапанной тарелкя, в 1,3 раза вьвше, чем у струйжЛ таредки, диапазон устойчивости рабоггы в 1,5- 2 раза выше, чем у колпачковой тарелкв, в 1,2-1,4 раза выше, чем у клапанной таре}ки, пркмерао в 1,5 раза выше, чем у тарелки. Следует также отметить, что в приведенном сравветнн не отражены такие лоложитепьйые ос66евЕюо щ предлагаемого устройства-, как ртсугствие перемешивания и градневта яоцдкости на тарелке и стабильность масс

осаженных характеристик вне зависвсмости от скорости газа и от размеров аппарата.

На химзаводе им. Л. Я. Карпова (г. Менделеевск) была проведены опыт яонаромышленные испытания предлагаемоfv устройства в процессе карбонизации маточ}шх растворов производства гидроокиси бария отходящими топочными пазами, содержащими 1-2% углекислого газа (данный хемосорбцирнный процесс лимитируется диффузионным сслротивленнем мас

сопередаче со стороны жидкой фазы). Испытания показали, что при одинаковой производительности время полной нейтрализации гидроокиси бария (т.е. время, необходимое для полного перехода гидроокиси бария в углекислвй барий, являющийся целевым продуктом) в аппарате с предлагаемыми устройствами уменьшает ся в 2-2,5 раза по сраваенкю с испытанным аппаратом распыливакяцего типа и в 3-4 раза по сравнению с насадочной колонной.

1. KOHTAICTHpE УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГАЗА С ЖИДКОСТЬЮ, выполненное из основания со щелями, снабжевнымн с одной стороны отбортовкой, ta двух вертикальных плоскопараллельных пластин, а над шелями с зазором к основанию и сггборто ке щелей установлен перевернутый пдоскоовальный желоб с отогнутыми ввутрь торцовыми кромками, отличающееся тем, что, с цепью внтенсвфпкаиии процессов теплсмасгсоо ева за счет увеличения Bpe JieHH межфаэового контакта и увеличения скорости соударяющихся потоков, вертикальные лпоско- параллельные пластины устаковпевы с зазором к Основанию, шелвпснабжёвы отбортовкой с рругоЛ стороны, прв этом отбортовка расположена с зазором во отношению к вертикальным плоскоиара 5 лельным пластинам. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а «« ю ш е е с я тем, 4TOi, с целью увеюп ния скорости соудар$1кя1шхся потоков верхняя часть желоба выпопвеоа сужя вающейся к центру. О1 00 о со

А

К

Ф11(.2

9

фуг. J