Контактное устройство для тепломассообменных аппаратов Советский патент 1983 года по МПК B01D3/30 

ел

4J

ел

О5 Изобретение огносится к контактным устройствам для проведения процессов гоппомассообмена, работающих по принЩ1пу прямоточного взаимодействия фаз в зоне контакта, и может быть испопьзовано в химической, нефтяной и газоперерабатывающей отраслях промышленности, в частности в процессах очистки газа от кислых компонентов и процессах ректификации, Массообменное устройство должно обес печивать как можно большую поверхность контакта для взаимодействия двух фаз и последующее разделение их с минимальным уносом жидкой фазы газовым потоком. Кроме того, для агрессивных сред, которые требуют применения легированных металлов, устройство должно быть компактным и неметаллоемким. Известно контактное устройство, со держащее форсунки для распыления жид. кости в зоне контакта и насадку ддя коаг ляции мелких капель и отделения жидкости от газа/Г J . Разделение газожидкос тного потока в такой конструкции происходит за счет гравитационных сил, что ограничивает ско рость газа. Известно также контактное устройство содержащее контактные патрубки с закручивателями, элементы для подвода жидкос ти, отбойное устройство для рециркуляции газа. Разделение газожидкостного потока в такой конструкции происходит за врашения газожидкостного : потока 2J . Однако указанное контактное устройство не обеспечивает развитой поверхности контакта. Известно контактное устройство, включающее форсунку для распыления жидкости камеру смещения и сепаратор З J . Такое устройство обеспечивает эффективный контакт и сепарацию фаз, но имеет большие габариты. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является контактное устройство, включающее в себя завихри тель в виде стакана с тангенциальными прорезями, контактную камеру со щелями в нижней и верхней частях, отбойную пере городку и полотно, закрепленное на корпу се тарелки. Завихритель в данном контакт ном устройстве служит двум целям: с одной стороны, он диспергирует жидкость, создавая поверхность контакта, с другой стороны, он создает вращательное движение газожидкостного потока, за счет кото рого осу шее ТВ/г яте тся разделение фаз после контакта 1 j. Так как для диспергирования жидкости необходима высокая скорость движения газового потока в завихри теле {8О100 м/с), а для сепарации фаз - умеренная скорость (20-40 м/с), TS) такое устройство не решает полностью задачу создания развитой поверхности контакта и условия для сепараиии. Цель изобретения улучшение сепарации фаз, увеличение производительности аппарата, а также интенсификация массо«обмена за счет создания развитой поверхности контакта фаз. Поставленная цель достигае1х;я тем, что в контактном устройстве, включающем корпус с закрепленным на нем полог-ном, контактную камеру, завихрительс танген.- циальными прорезями, закрепленный на полотне, и отбойную перегородку, контактная камера расположена перед завих рителем, последний выполнен в виде конуса, переходящего в цилиндр, снабжен языками, прикрепленными к прорезям и расположенными в конической части воBiiyTpb, а в цилиндрической части наружу, и устройство снабжено заходяЕдими один в другой соосно размещенными относительно цилиндрической части патрубками. Кроме того, в контактной камере установлено распыливаюшее устройство. На чертеже изображено контактное устройство. В цилиндрическом корпусе 1 на полотне 2 установлен конусообразный завизфи- тель 3 с тайгециальными прорезями язычкового типа, обращенными вовнутрь, пере- ходящий в цилиндрическую часть 4, на которой выполнены прорези язычкового типа, обращенные наружу. Высота цилиндрической части 4 равна 1,5-2,0d. Соосно с цилиндрической частью 4 на ра.сстоянии 0,1-0,3 с9 ( d- диаметр цилиндрической части) от нее установлены два патрубка сначала меньший патрубок 5 диаметром 0,6-O,7d и высотой 1,0-2,0 cJ , затем больший патрубок 6 диаметром d. и высотой 0,5-1,5 d. Патрубок 5 расположен в патрубке 6 на расстоянии равном 0,3-0,5(3 .Патрубок 6 соединен с отбойником 7. Для вывода жидкости из контактной ступени служит труба 8, а для ввода жидкости в зону контакта - форсунка 9„ Между патрубками 5 и 6 имеется щелевой зазор J.O, а между патрубком 5 и цилиндрической частью 4 щелевой зазор 11, Между корпусом 1 и цилиндрической частью 4 находится камера 12 для сбора жидкости, а между корпусом 1 и пат3101 бками 5 и 6 - камера 13 вторичной сепарации. Конусообразный завихригель 3 выполнен с диаметром меньшего основа ния О.З-О.бсЛи угпом конусности 40-70 Контактное устройство работает следуюшим образом. Газовый поток подается в корпус 1. Навстречу газовому потоку подают жидкость, распыленную форсункой 9, в результате контакта происходит массообмен между фазами. Далее мелкие частицы жидкости попадают на поверхность конус{ образного зави фителя 3, где они коагулируют и вместе с газом проходят через тангенциально расположенные прорези язычкового типа. Вращаюшийся газожид костный поток формируется в цилиндричес кой части 4, где происходит расслоение фаз за счет центробежных сил. Далее центральная часть газового потока отбирается от обшего потока патрубком 5 и поступает на следующую ступень через патрубок -6. Часть жидкости выводится через прорези цилиндрической части 4 в камеру 12, остальная жидкость вместе с периферийной частью газового потока через зазор 11 поступает в камеру 13 втс ричной сепарации, где скорость газа пада ет и за счет сил гравитации происходит отделение жидкости от газа, который затем через щелевой зазор 10 вводится в основной поток газа на следующую сту пень. Жидкость после отделения от газа вьгеодатся через трубу 8. В настоящее время абсорберы с распылением жидкости в зоне контакта широ ко испшьзуются за рубежом. В нашей стране эксплуатируются аппараты фирмы Тазелан производства ГДР, в которых массообмен осуществляется в зоне расGпьиа абсорбента, коагуляция капель- происходит на насадочн1 материале, а сепарация фаз, происходит за счет сил гравитации, Технико-вкономическая эффективность предлагаемгяо контактного устройства заключается в том, что для сепарации используются центробежные силы, возникающие в завихрителе, который позволяет скоагулировать распыленныечастицы жидкости и тем самым более эффективно сепарировать жидкость, введенную в зону контакта в туманообразном состоянии. Сеперацию фаз осуществляют в два этапа: с отбором центрального потока газа после первой ступени сепарации, который не содержит жидкость и допопш тельную сепарацию периферийното потока газа в камере вторичной сепарации, что позволяет повысить эффективность сепарации при больших нагрузках по газу и жидкости. Предлагаемая кс«струкция устойчиво работает в диапазоне скоростей по газу от 10 до 30 м/с на полное сечение аппарата. Для сушки 1 млрд. м газа в год необходимо щесть установок осушки газа фирмы Тазелан производительностью 175 тыс. . Для осушки того же количества газа с использованием предлагаемого контактного устройства потребуется три установки. Строительно-монтажные работы одной установки составляют 40 тыс.руб., а трех установок 120 тыс.руб. Следовательно, при моттаже установок осушки с использованием предлагаемого контактного устройства будет сэкономлено 12О тыс.руб.

1. КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТ ВО ДЛЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ, включающее корпус с закрепленг-ным на нем попотнок, контактную ка меру, эави фигель с прорезями, закрепленный на полотне, и отбойную перегородку, отличающееся тем, что, с . целью интенсификации массообмена путем улучшения сепарации фаз и уменьшения брызгс носа к увеличения производительности аппарата, контактная камера расположена перед завнхрителем, последний выполнен в виде конуса, переходящего в овлиндр, снабжен языками, прикрепленными к прорезям и расположенными в конической части вовнутрь, а в цилиндрической части наружу, и устройство снабжено заходящими один в другой соосно размешенными относительно цилиндрической част патрубками. (Л 2. Устройство по п. 1, отличающее с я тем, что в контактной камере с ;установпено распыпнвающее устройство.