Контактное устройство для взаимодействия газа /пара/ с жидкостью Советский патент 1983 года по МПК B01D3/22 

Изобретение относится к области тепло- и массообменных процессов между газовой (паровой) и жидкой фазами и может найти применение в процессах ректификации, абсорбции, десорбции и хемосорбции, преимущес венно для хемосорбционных процессов, сопровождающихся выделением твердой фазы или гелеобразных части кроме того, изобретение может найти применение при абсорбции труднорастворимЕдх газов и в процессах четкой ректификации. Известно прямоточное контактное устройство для взаимодействия газа с жидкостью, выполненное в виДе вертикального цилиндрического ко пуса, содержащего в верхней части резервуар для жидкости, в нижней сепарационную емкость, трубки для подвода газожидкостной смеси размещены друг против друга в сепараци ной емкости, а трубки для отвода газожидкостной смеси укреплены в днище резервуара для жидкости Щ . Известно также устройство, соетоящее из ряда устанавливаемых друг над другом контактных ступеней с отбойниками и переточными трубками для жидкости, соединенных между собой обечайками, контактные ступени состоят из двух коаксиально расположенных горизонтальных цилиндров с торцовыми крышками и продольными вырезами, причем верхние кромки цилиндров загнуты внутрь, а между цилиндрами установлены вверху дистанционные трубки, внизу - желоб образующий с поверхностью наружного цилиндра щелевые сопла для газового потока . Известно также устройство, соетоящее из цилиндрический обечайки, установленной над отверстием для входа газа и имеющей сепарирующее устройство, цилиндрическая обечайка шлполнена с отбортованным вовнут нижним краем, образующим с плоскостью тарелки кольцевую щель для прохода жидкости, а под отверстием для входа газа размещена сферическая выпуклая перегородка, образующая с плоскостью тарелки кольцевую щель для прохода газа, позволяющая интенсифицировать процесс теплои массообмена между фазами за счет ударного слияния встречных газожидкостных потоков .

Недостатками этих устройств являются плохая сепарация фаз и низкая интенсивность тепломассообмена, а также громоздкость аппаратов и малоэффективное использование их объемов в целом.

Указанные недостатки обусловлены тем, что эти устройства имеют сложные системы перетоков жидкости.

Целью изобретения является улучшение сепарации фаз и интенсификация процессов тепломассообмена.

Указаная цель обеспечивается тем, что в устройстве, выполненном в виде листа с продольными щелями, кромки которых снабжены вертикальными полосами, под каждой щелью

расположен прикрепленный к листу большие сепарационные объемы и малое живое сечение тарелки. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, которое выполнено в виде листа с продольными щелями, кромки которых снабжены вертикальными полосами. Подкаждой щелью расположен прикрепленный к листу снизу поддон и по обе стороны от каждой щели в листе выполнены отверстия с отогнутыми в сторону щелей кромками 4j. Недостатками известного устройства являются Плохая сепарация фаз и низкая интенсивность тепломассообмена. Указанные недостатки обусловлены тем, что при соударении встречных горизонтальных газожидкостных потоков образуется, как известно, жидкостная завеса, плоскость которой перпендикулярна осям сталкивающихся струй. При ЭТСФ1 почти половина общего количества жидкости выбрасывается вверх, в пространство между вертикальными полосами. Это обсулавливает необходимость установки в этом пространстве дополнительных отбойников, которые услолсняют конструкцию и увеличивают гидравлическое сопротивление газовому потоку. Кроме того, в известной конструкции формирование двухфазных потоков происходит в зазорах между отогнутыми краями поддона и листом, которые в поперечном сечении представляют собой узкие длинные щели. Использование таких щелей затрудняет обеспечение равномерного распределения потоков по Сечению зазоров и может привести к явлению потери устойчивости при соударении, когда встречные потоки, огибая друг друга, расходятся без соударения. И, наконец, подача жидкости в зону контакта через щели в листе С как это предусмотрено в известной конструкции) приводит к тому, что взаимодействие жидкости с газом в контактных зазорах происходит в пленочном режиме и диспергировавшие жидкости в этих зазорах практически отсутствует. Явление потери устойчивости.соударения и отсутствие диспергирования жидкости в конечном счете приводят к снижению эффективности тепломассообмена.

снизу поддон и по обе стороны от каждой щели в листе выполнены отверстия, боковые стенки поддона снабжены трубкой, соединяющей их, полость которой сообщена с нижней частью поддона. .

Кроме того, отверстия в листе снабжены отводами, свободные концы которых расположены в трубке коаксиально к ней, .

.Благодаря тому, что стенки поддона соединены между собой трубкой, полость которой сообщена с нижней частью поддона, часть образующейся при соударении жидкостной завесы, которая выбрасывается вверх (в пространство между вертикальными полосами), гасится и тем самым улучшаются условия сепарации фаз, интенсифицируется процесс тепломассообмена.

За счет того, что отверстия на листе снабжены oтвoдa ш, свободные концы которых установлены коаксиально к трубке, обеспечивается Равномерное распределение потоков по сечению трубки, что в конечном счете приводит к устойчивому соударению. Кроме того, введение свободных концов отводов коаксиально. к трубке создает благоприятные услови для диспергирования жидкости и создания развитой межфазной поверхности. -Все это приводит к улучшению сепарации фаз и интенсификации процессов тепломассообмена.

Не. чертеже изображено предлагае|иое устройство, поперечный разрез

Устройство I содержит лист 1 с продольными щелями 2, кромки которых снабжены вертикальными полосами 3. Подкаждой щелью расположен прикрепленный к листу 1 снизу поддон 4. По обе стороны каждой щели 2 в листе 1 вьшолнены отверстия 5. Боковые стенки поддона 4 соединены между собой .трубкой 6, полость которой сообщена с нижней частью поддона 4. В предпочтительной форме трубка б соойцена с нижней частью поддона 4 с помседью прямоугольного паза 7 шириной, больше или равной

0,5 диаметра трубки, и высотой, равной 0,5 диаметра трубки. Отверстия 5 на листе 1 снабжены отводг1ми 8, свободные концы которых введены в трубку 6 коаксиально к ней с зазором 9.

Устройство работает следующим образом.

Газ (на чертеже его движение показано пунктирными стрелками), , поступая снизу, попадает в зазоры 9

между трубкой 6 и свободными концами отводов 8 ,и подхватывает жидкость (на чертеже ее движение показано сплошными стрелками), которая самотеком стекает с листа 1 через отверстия 5 по отводам 8. Установка свободных концов отводов 8 коаксиально к трубке 6 повышает устойчивость соударения газожидкостных

Q струй и улучшает условия диспергирования жидкости. Образовавшиеся газожидкостные потоки движутся к центру трубки 6, где происходит ударное слияние встречных газожид5 костных потоков. При этом за счет установки трубки б верхняя часть жидкостной завесы гасится и условия сепарации фаз улучшаются. Вследствие аэродинамического, торможения

-. происходит дополнительное увеличение поверхности контакта фаз и эффективности процесса тепломассообмена. Кинематическая энергия встречных газожидкостных потоков в результате соударения уменьшается. Газ,

5 теряя скорость, попадает в проЬтранство между вертикальными полосами 3 ч устремляется на вышележащую ступень. Жидкость отбрасывается вниз на поддон 4, по которому растекается к периферии тарелки, поступает в сливное устройство, расположенное по периметру колонны, и стекает на нижележащую ступень.

Таким образом, примененЯё предлагаемого устройства по сравнению с известным позволяет увеличить степень абсорбции на 10% и степень использования абсорбента в 3,5-5 раз.

1. КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГАЗА (ПАРА) С ЖИДКОСТЬЮ, выполненное в виде листа с продольными щелями, кромки которых снабжены вертикальными полосами, под каждой щелью расположен прикрепленный к листу снизу поддон и по обе стороны от каждой щели в листе выполнены отверстия, о тлич ающееся тем,.что, с целью улучшения сепарации фаз и- ин тенсификации процесса тепломассообмена, боковые стенки поддона снабжены трубкой, соединяющей их,полость которой сообщена с нижней частью поддона. 2. Устройство по п. 1, о т л ич а ющее ся тем, что, отверстия (Л в листе снабжены отводами, свободные концы которых расположены в трубке коаксиально к ней.