Прямоточное контактное устройство для взаимодействия пара (газа) с жидкостью Советский патент 1984 года по МПК B01D3/26 

:о

W Изобретение относится к химической технологии, в частности, к устройствам для проведения тепломассообменных процессов в системе пар (газ J - жидкость, : .Известен массробменный аппара:т для взаимодействия газа с жидкость состоящей из корпуса и тарелок, сн женных контактными эСпементами, выполненными, в виде цилиндрических патрубкоЬ, проходящих сквозь тело релки, и переливныгл патрубками, расположенными внутри цилиндрических патрубков, имеющими в нижней части завихрители потока и отбойны устройства Cl3. Однако аппарат имеет, невыеокуи. эффективность и большое гидрдвпиче ское сопротивление. Низкая эффекти ность вызвана малой поверхностью взаимодействия фаз в контактных элементах и небольшой: пропускной способностью по жидкости. Высокое гидравлическое сопротивление обусловлено наличием больших местных сопротивлений при выходе пара (газ в завихритель. Известно также прямоточное контактное устройство для взаймодейуствия пара (газа) с жидкостью, состоящее из горизонтальной тарелки, на которой расположены паровые пат рубки и контактные трубки, имеющие в верхней части сепарационные устройства, внутри которых помещены завихрители газо-жидкостного потока 2 J.. : Такое прямоточное контактное устройство характеризуется малой п верхностью контакта фаз, небольшой пропускной способностью по жидкой и большим гидравлическим сопр тивлейием. Малая поверхность конта та фаз вызвана, тем, что контакт пара (газа ) с жидкостью происходит в пленке жидкост.и, образующейся только на внутренней: поверхности контактных трубок. Небольшая пропу ная способность по жидкой фазе свя зана с там, что жидкость транспортируется только по внутренней поверхности контактных трубок. Большое гидравлическое сопротивление обусловлено наличием значительных местных сопротивлений:при входе па ра в завихритель, так как пар (газ ,при входе в завихритель испытывает резкое сжатие, на что затрачивается энергия, кроме того, потери энерги происходят по причине удара пара (газа J о торцы лопастей завихрителя при входе в него. Известно прямоточйое контактное устройство для взаимодействия пара (газа I с жидкостью, включающее горизонтальную тарелку с паровыми патрубками и контактными трубками, в которых установлены переливные патрубки, нижняя часть которых помещена в стаканы завихрителя потока, установлена в нижней и верхней частях трубок З , Однако известное устройство характеризуется недостаточной поверхностью массообмена и пропускной способностью по 5ХИДКОСТИ. Цель изобретения - повышение эффективности процесса за счет увеличения поверхности ко.нтакта фаз и пропускной способности по жидкости. Поставленная цель достигается тем, что завихрители потока в устрой стве установлены по всей длине контактных трубок . и выполнены в виде укрепленных на боковой поверхности переливных патрубков, радиально расположенных перфорированных пластин, верхние конщл которых отогнуты под углом к оси аппарата. Верхняя часть пластин выполнена с поперечными гофрами.., , Наличие радиальйо расположенных пластин на переливных патрубках, ниж, НИИ конец которых опущен до ларового патрубка, позволяет создавать жидкостную.дленку не только на :внутренней поверхности -контактных трубок, но и на всех поверхностях пластин, а также на наружной поверхности переливных патрубков, благодаря чему резко увеличивается поверхность контакта фаз. и пропускная способность контактного устройства по жидкости. Кроме того, наличие пластин зна чительно увеличивает эффективность массообг.тена за счет снижения проскока пара (газа) по центру контак-л тных трубок, т.е. пара (газа) непроконтактировавшего с жидкостью, а также за счет увеличения времени контакта пара (газа) с жидкостью (по причине увеличения пропускной/ способности жидкости, так как с ее увеличением жидкость, находящаяся на тарелке, значительно большее число раз проходит через 1 онтактные трубки-, прежде чем покидает тарелку). Сквозные отверстия на пласти.нах позволяют перетекать жидкости с одной стороны, пластины на другую за счет флуктуации давления потока пара (газа) при волновой структуре Жидкостной пленки, транспортирующейся по поверхности пластин. Циркуляция жидкости через пластину турбулизирует жидкостную пленку, pa3psaiiaeT пристенный пограничный слой с обеих сторон пластин, способствует пере-. мешиванию по толщине пленки жидкости, что повышает эффективность лрямоточного контактного устройства. Отогнутые под углом 2-80 к вертикали верхние концы пластин, образуют лопаточный завихритель. Нгшичие такого завихрителя позволяет уменьшить гидравлическоесопротивление прямоточного онтактного устрой ства, так как в этом случае в отличие от прототипа энергия потока не затрачивается на преодоление местных сопротивлений при входа.пара (.таза) в завихритель, расположенный в с ел араци он ном устройстве, по причине отсутствия удара пара (газа) о торцы з вихрителяи отсутствия его сжатия. iia фиг, 1 изображено прямоточное контактное устройство для взаимрдей ствия пара ( газа.,) с жидкостью, продольный разрез;на фиг. 2 - сечение А-д: на фиг.1;на фиг. 3--пластина;вид сбок Устройство состоит из тарелки 1, на которой закреплены паровые патрубки 2.. На паровые патрубки 2 посажены контактные трубки 3, имёкиие отверстия дяя ввода жидкости -4, и сепарационные устройства 5 с отверстиями для вывода жидкости 6. В контактные трубки 3 с вышележащей тарелки 1 соосно с ними вст;авле.ны п.ереливные патрубки 7, которые опущены в цилиндрические стаканы 8, об разуй с ними кольцевой коаксиальный зазор 9. На боковой поверхности переливных патрубков 7, по их длине радиально по сечению контактной тру ки, закреплены пластины 10, имеюпдае .сквозные отверстия 11 и образуювие зазор О jl-1 NW с внутренней поверхностью контактной трубки 3, Верхний конец пластин 10 отогнут под углом 2-80 к вертикали, а нижний опущен до торца парового патрубка 2. Сквоз ные отверстия 11 на поверхности .пластин расположены произвольно. Верхняя часть пластин 10 имеет попе речные гофры 12 су глом на клона их к вертикали, равным 10-80°. Величин угла наклона зависит от ширины плас тины и уменьшается с увеличени ем ширины пластины. Наклонные поперечные гофры на поверхности пластин обеспечивают отвод основной массы жидкости, тран спортирующейся по пластинам,к внут-ренней поверхности сепарационных устройств 5, откуда она. через отверстия для вывода жидкости 6 сливается йа tapejfKy. Тем самым удаляется основная масса жидкости из ядра . газожидкостного потока, что обуслав ливает невысокое гидравлическое сопротивление завихритёля. Зазор между пластинами и внутренней поверхностью контактной трубки, равной 0-1 мм, обеспечивает удобство монта жа прямоточного контактного устройства и в то же время поз воляет жи;дкости перетекать с внутренней повер .ности контактной трубки на поверхность пластин и наоборот, так как величина зазора не превышает средней толщины пленки жидкости и обесп чивается контакт Пластин с пленкой ,жидкости на внутренней поверхности контактной трубки. Контактное устройство работает следующим образом. Пар (rasj движется вверх и через паровые патрубки 2 с высокой скоростью поступает в контактные трубки 3. Жидкость на внутреннюю поверхность контактных трубок 3 и поверхность пластин 10 поступает через отверстия 4 за счет столба жидкости на тарелке 1 и инжекционного воздействия пара (газа). Поступление жидкости на наружную поверхность переливных -патрубков 7 и поверхность пластин 10 осуществляется через кольцевой 3 аз сэр 9 при ее истечении из переливных патрубков 7. За счет больших -касатель.ных напряжений на границе пар (газ ) - жидкость происходит ра-внрмерное распределение жидкости .по.поверхности контакта фаз и ее транспортирование в виде тонкой жидкостной пленки по внутренней поверхности контактных трубок 3, по обеим Поверхностям пластин по наружной поверхности переливных патрубков 7 При Этом происходит циркуляция жидкостиЛс одной стороны пластины 10 на другую её сторону, интенсивный массорбмен между жидкостной пленкой и паром (газом Л В верхней части контактных трубок основная масса жидкости, транспортирующаяся по пластинам, с помощью поперечных гофр 12, с углом .наклона их к оси контактных трубок . 10-80 отводится к внутренней поверх ности сепарационных устройств 5, откуда она через отверстия дпя вывода жидкости 6 сливается на., тарелку 1. А газожидкостный поток,. проходя в зазорах между отогнутыми под углом 2-80 к оси контактных трубок концами пластин 10, приобретает закрученное движение, и жидкость, присутствующая в нем.в виде Цапель, под действием сепарационных устройств 5 через отверстий для отвода жидкости 6 сливается на тарелку I, а пар (газ) уходит вверх на выи лежащие прямоточные контактные устройства. Увеличение поверхности контакта фаз и пропускной способности контакт.ного устройства по жидкости вследствие Создания жидкостной пленки не только на внутренней поверхности контактных трубок, но и по всей поверхности пластин, а также на наруж.ной поверхности переливных патрубков пр иводит к увеличению количества выпускаемого продукта, улучшению его качества, снижению отходов донных продуктов iB обрабатываемом сырье и увеличению эффективности массообмена, что позволяет увеличить КПД контактного устройств.а, уменьшить их количество в аппарате, а следовательно, снизить его высоту и стоимость изготовления.

(puz.l

Риг.2

10

Фи&.3

1. ПРЯГЮТОЧНОЁ KOHTAKlHOE УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПАРА -(ГАЗА) С ЖИДКОСТЬЮ, включакяцее горизонтальную тарелку с паровыми патрубками и контактными трубками, в которых установлены переливные патрубки, нижняя часть которых помещена в стаканы, завихритель потока, от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьлиёния эффективности процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз и пропускной способности по жидкости, завихрители потока установлены по всей длине контактных трубок и выполнены в виде укрепленных на боковой поверхности переливных патрубков, радиально расположенных перфорированных пластин, верхние концы которых отогнуты под УГЛОМ к,оси аппарата. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ ее с я тем, что верхние (О части пластин выполнены с поперечными гофрами.