Аппарат для тепломассообмена и мокрого пылеулавливания Советский патент 1983 года по МПК B01D53/18 B01D47/10 

Изобретение относится к аппаратур ному оформлению процессов, протекающих в системе газ - жидкость, таких как абсорбция, охлаждение и очистка газов методом мокрого пылеулавливания, и может найти применение в хими ческой и см ежной с ней отрослях промышленности. . Известен аппарат для проведения процессов тепломассообмена, включающий корпус, внутри которого установлены арелки различного типа, например, ситчатые с переточными устройст вами или провального типа l . Известен аппарат для тепломассооб мена и мокрого пылеулавливания, вклю чающий корпус внутри которого уста-ч новлена кольцевая тарелка с централь ным вытеснителем,-распределитель жип кости,патрубки ввода и вывода фаз 2.. Недостатком известного аппарата является низкая, эффективность взаимо действия фаз вследствие того, что в нем присутствует одна зона контакта фаз, образуемая при прохождении газо вого потока через слой жидкости, на1ходящейся на основании кольцевой тарелки. Цель изобретения - интенсификация процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз и снижение гидрав лического сопротивления за счет эжек тирования газа жидкостью в центральной части аппарата. Указанная цель достигается тем, что аппарат для тепломассообмена и ,мокрого пылеулавливания, включающий корпус, внутри которого установлена кольцевая тарелка с центральным вытеснителем, распределитель жидкости, патрубки ввода и вывода фаз7 снабжен сепарационным цилийдром, установленным коаксиально внутри вытеснителя, и кольцевой плотиной, прикрепленной к верхнему торцу цилиндра, а распределитель жидкости расположен над пластиной. Целесообразно распределитель жидкости выполнять кольцевым.. Кроме того, аппарат снабжают контактным элементом в виде усеченного конуса, прикрепленным большим основа нием к внутренней поверхности вытесни теля. . Контактный элемент выполняют в ви де трубы Вентури и размещают внутри сепарационного цилиндра. На фиг. 1 показан тепломассообмен ный аппарат, продольный.разрез; на фиг. 2 - вид А на фиг.З на фиг. 3 аппарат с трубой Вентури .продольный разрезJ на фиг. 4 - аппарат с кольц& вым односторонним распределителем жидкости, продольный разрез; на : фиг. 5 - аппарат с центральным коническим контактным элементом, продоль ный разрез; на фиг. б - аппарат с : центральнмл распределителем жидкости продольный разрез;.на фиг, 7-разрез Б-Б на фиг. 4. Аппарат для тепломассообмена и мокрого пылеулавливания включает корпус 1 с патрубками 2 для ввода газа, 3 для ввода жидкости, .4 для отвода очищенного газа, 5 для вывода отработанной жидкости. Аппарат снабжен камерой 6 для ввода газа, образованной кольцевым, основанием 7, кольцевой тарелкой 8 и вы- . теснителем 9. Патрубок 3 для ввода жидкости соединен с коллектором 10 и , кольцевым распределителем11, состоящим из внутреннего 12 и иаружного 13 колец, под которыми на расстоянии установлена кольцевая пластича 14с образованием кольцевых щелей 15 и 16. .Коаксиально по отношению к вытесните.лю 9 в корпусе 1 с кольцевым зазором 17 установлен сепарационный цилиндр 1.8, к верхнему .торцу которого прикреплена кольцевая пластина 14. К вытеснителю 9 под нижним торцом сепарационного цилиндра. 18 прикреплен усеченный конус 19. Коаксиально в сепарационном цилиндре 18 установлена труба Вентури 20, состоящая из конфузора 21 и диффузора 22. Нижний торец.сепарационного цилиндра 18 расположен на некотором расстоянии по отношению к глухой части 23 кольцевой тарелки 8 с образовани- . ем кольцевого зазора 24. Нижний торец трубы Вентури 20 (диффузора 22) расположен на некотором расстоянии по отношению к глухой части 23 кольцевой тарелки 8 с образованием кольцевого зазора 25. Кольцевая тарелка 8 снабжена переточным устройством 26. В кольцевом пространстве между цилиндром 18 и корпусом 1 над кольцевой тарелкой ; установлены распределители жидкости 27 {фиг. 4). Корпус в верхней части снабжен патрубком для ввода жидкости 28. Для перетока жидкости из кольцевого пространства между коррусом 1, вытеснителем 9 и сепарационным цилиндром 18 еппарат снабжен гидрозатвором 29, а по оси вытеснителя 9 установлен направляющий элемент 30. Над сепарационным. цилиндром 18 соОсно корпусу 1 установлен центральный распределитель 31 (фиг. б). Кольцевая тарелка 8 снабжена секционирующими перегородками 32. Аппарат работает следующим обр азом. Газ в корпус 1 поступает через патрубок 2 в к.амеру б, где происходит его перераспределение по сечению кольцевой зоны, образованной кольцевой тарелкой 8 корпус 1 и сепарационным цилиндром 18. Газ, проходя перфорацию кольцевой тарелки 8, вступает во взаимодействие

с жидкостью, находящейся на тарелке. Жидкость в аппарат поступает через патрубок 3 и, пройдя коллектор 10, направляется через кольцевые щели 15 и 16 в зоны контакта фаз, , v

Жидкость, вытекающая из кольцевой щели 15 в виде пленки жидкости, попадает на корпус 1 и стекает на кольцевую тарелку 8, где происходит взаимодействие фаз в барботажном режиме

Различное конструктивное внполнение перфорации кольцевой тарелки 8 позволяет создавать различные режигмы - например вращающийся двухфазный сдой.

Пройдя барботажную зону контакта .фаз, газ вступает во взаимодействие с планкой жидкости, вытекающей из кольцевой щели 15, с образованием дополнительной зоны контакта фаз.

Проконтактировав с пленкой жидковти газизменяет направление своего движения на противоположное в пространстве над коллектором 10 и поступает во внутреннюю часть сепарационного цилиндра 18, предварительно осуществив взаимодействие с пленкой жидкос-г ти, вытекающей из кольцевой щели 16. Газ, дробя жидкости на капли, за счет своего расширения транспортирует их к периферии цилиндра 18 и в спутном нисходящем потоке они движатся вертикально вниз. Дойдя до усеченного конуса 19 газожидкостной поток взаимодействует с жидкостью, перётекающей с кольцевой тарелки 8 через кольцевой зазор 17.

В усеченном конусе происходит дополнительная турбулизация фаз, дробление жидкости и обновлением поверхности взаимодействуннцихфаз.

Разделение двухфазного подтока осуществляется в нижней части корпуса: 1 под вытеснителем 9. Очищенный газ от /примесей (газообразных или пылевидных частиц) удаляется из аппарата через патрубок 4, а отработанная жидкость . выводится через патруоок 5. Подача жидкости под напором через кольцевую щель 16 в зону контакта фаз создает эжектирующее действие на газовь1й пбток, тем самыг снижая гидравлические пЬтери при изменении направления движущегося газа.

Тангенциальное расположение па:трубка 2 для. ввода газа позволяет создать на кольцевой тарелке 8 вращающийся двухфазный слой (фиг. 2).. Для интенсификации процесса и более тонкой очистки газа в аппарате дополнительно установлен контактный элемент типа трубы Вентури 20, где процесс взаимодействия фаз более интенсивно протекает (фиг. 3).

Дополнительно интенсифицируется процесс тепломассообмена и мокрого пылеулавливания при прохождении газа через кольцевой зазор 25 между ни.жни торцом диффузора 22 и глухой частью 23 тарелки 8 с образованием барботажной зоны контакта фаз. В эту зону жидкость поступает через кольцевой зазор 24, переливаясь через цилиндрическую перегородку.

Отработанная жидкость с тарелки 8 удаляется через переточное устройств 26,° а очищенный газ выводится через патрубок 4.

В том случае, когда в аппарате осуществляется комплексная очистка газа от различных веществ (компонентов , то целесообразно жидкость в аппарат вводить раздельными потоками через распределители 27 и патрубок 28 - в центральную часть аппарата,- в которой установлена труба Вентури 20 ,(фиг. 4), при этом раздельные -потоки жидкости отличаться по своему составу.

I В центральную зону контакта фаз, в которой в качестве контактного элемента может быть использован усеченный конус 19, труба Вентури,. обрадованная установкой направляющего элемента 30, выполненного сочетанием усеченных конусов (фиг.з) , поступает .газожидкостный поток (аэрированная жидкость) через кольцевое пространство между вытекателем 9 и сепараци-. онным цилиндром 18, что способствует интенсификации процесса очистки.

Для упрощения схемраспределения жидкости и снижения ее расхода в ап-1 парате может быть установлен один центральный распределитель 31. Устранение неравномерности взаимодействия .на кольцевой тарелке 8 обеспечивается установкой ceкциoниps oщиx перегородок 32, которые выделяют отдельные элементы барботажной зоны контакта с распределителем 27 (фиг.7),

Обеспечение надежной работы центральной зоны контакта фаз обеспечивается наличием гидрозатвора 29.

Различие в перепаде давлений в пространстве над кольцевой тарелкой 8 :И внутри трубы Вентури 20 (фиг.б позволяет при наличии твердой фазы и жидкости создать надежно работающий в этих условиях аппарат без забивания |Лутем передавливания жидкости из кольцевого пространства над тарелкой 8 в пространство вытеснителя, образованного вытеснителем 9 и сепарационным :цилиндром 18.

17

8

W44

О

X

X

W

.18 .9

6

Газ

1. АППАРАТ ДЛЯ ТЕПЛООБМЕНА и МОКРОГО ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ, включаю ишй корпус, внутри которого уставов-, лена кольцевая тарелка с центральным вытеснителем, распределитель жидкости, патрубки ввода и вывода фаз, от- ,: 1личаю1цийся тем, что, с целью интенсификации процесса путем увеличения поверхности контакта фаз и снижения гидравлического сопротивления за :счет эжектирования газа жидкостью в центральной части аппарата, он снабжен сепарационным цилиндром, установленным. коаКсиально внутри вытеснителя, и кольцевой пластиной, прикрепленной к верхнему торцу цилиндра, а распределитель жидкости расположен над ней. 2. Аппарат по п.1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что распределитель жидкости выполнен кольцевым. 3.Аппарат по п.1, о тл и ч а ющ и и с я тем, что он снабжен кон- , тактным элементом в виде усеченного конуса, прикрепленным большим основа.нием к внутренней поверхности вытес- j нителя.. (Л 4. Аппарат по пп.1 и 2, о т л и -. .чающийся тем, что контактный элемент выполнен в виде трубы Вентури и размещен внутри сепарацисГнного цилиндра. .

luiJ(

Si

MudKfcmt

f2

28 / Жидкость

J

X

i

a