Массообменный аппарат с барботажным слоем Советский патент 1984 года по МПК B01D53/18 B01D3/30 

Изобретение относится к химической техно логии и может РЫТЬ использовано в процессах массообмена между жидкой и газовой фазами в частности для нейтрализации вредных приме сей в газовых выбросах различных предлриятий двигателей внутреннего сгорания и других источников загрязнений с целью охраны окружающей среды. Известен массообменный аппарат с барбота ным слоем, включающий корпус, внутри кото рого размещен цилиндрический сосуд с перфорированными или пористыми стенками, пат рубки ввода и вывода фаз 1. Недостатком аппарата является необходимо вращения сосуда с достаточно высокими скоростями, доходящими до 1000 об/мин и выщ Последнее обстоятельство налагает жесткие тр бования на тогшость изготовления вращающего ся сосуда, что нередко приводит к ограничени угловых скоростей сосуда, а следовательно, о раничивает интенсивность процесса. Известен массообменный annapai с барботаж ным слоем, включаюадай вертикальный корпу внутри которого размещена центральная труба с перфорированными или пористыми стенками, патрубки ввода и вывода фаз. В этом аппарате патрубок ввода жидкости выполнен в виде плоского сопла, размещенного тг тенциально к выпукл.ой гдалиндрической поверхности сосуда, а патрубок ввода газа выполнен в виде коллектора с трубками, концы которых отстоят от выпуклой цилиндрической поверхности сосуда на расстоянии, не превышающем высоту плдского сопла 2. Недостатком аппарата является то, что при ограниченных его габаритах не обеспечивается интенсивный массообмен. Это обусловлено тем, что в процессе массообмена используется не вся поверхность 1шлиндрического сосуда с пористыми стенками и лищь частично иснол1(3у ется внутренний объем аппарата. . Цель изобретения - интенсификащ1я процесса массообмена путем использования всей рабочей поверхности центральной трубы. Указанная цель достигается тем, что в мае сообменном аппарате с барботажным слоем, включающем вертикальный корпус, внутри которого размещена центральная труба с перфорированными или пористыми стенками, устройство для ввода газа, устройство для вво Да жидкости, выполненное в виде плоского сопла, патрубки для вывода фаз, центральная труба снабжена размещенными с ее внутренней стороны камерами, в каждой из которых по всей ее длине установлено сопло, выходное сечение которого направлено к наружней стороне трубы, а устройство для ввода газа выполнено в виде размещенных по высоте центральной трубы плоских полых дисков, внутренние стенки которых выполнены rfopHcтыми. При этом аппарат снабжен коллектором, соединенным с камерами. Причем пористые стенки выполнены из материала несмачиваемого жидкостью, например, в случае воды - из фторопласта. Такое устройство позволяет интенсифицировать массоперенос при ограниченных габаритах массообменных аппаратов, в которых использован эффект прилипания затопленной тангенциальной струи к выпуклой поверхности для создания архимедовой силы, действующей на пузырьки газа. При этом полность используется вся рабочая поверхность центральной пористой трубы (цилиндрического сосуда с пористь ми стенками). На фиг. 1 представлен предлагаемьш аппарат, продольное сечение; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Аппарат состоит из пористой или перфорированной несмачиваемой жидкостью центральной трубы 1. Центральная труба 1 по всей длине имеет четыре плоских сопла 2, равномерно расположенных вдоль образующих трубы I, выходные сечения которых направлены в одну сторону касательно выпуклой наружной поверхности центральной трубы 1. Внутри центральной трубы к каждому соплу 2 примыкает камера (полость) 3, подводящая жидкает камера (полость) 3, подводящая жидкость в это сопло. Подводящие жидкость полости 3 собраны в коллекторе 4, нагнетание жидкости осуществляет насос 5. Соосно с центральной трубой на одинаковых расстояниях друг от друга по высоте центральной трубы 1 расположены плоские цилиндрические каналы 6, имеющие форму дисков, внутренние диаметры которых превыщают диаметр центральной трубы 1. Плоские циливдричес- кие каналы 6 соединены между собой патрубками 7, через которые осуществляют подачу подвергаемого барботажу газа. Стенки плоских цилиндрических каналов 6, обращенные к центральной трубе 1, также выпо;и ены из пористого И)ш перфорированного несмачиваемого материала. Через патрубки 7 из общего коллектора 8 в плоские цилиндрические каналы 6 подают для барботажа аз. Отбор пробарботированного газа осуществляют вентилятором 9. Устройство работает следующим образом. В полости 3 посредством насоса 5 через оллектор 4 нагнетают жидкость. Одновремено включают вентилятор 9. Выходящая из лоских сопел 2 жидкость в виде плоских прилипающих к выпуклой поверхности 3 центральной трубы 1 струй приходит во вращательное движение вокруг этой центральн трубы 1. Вследствие вращения жидкости вокруг центральной трубы 1 давление в зоне вращения понижается по сравнению с давлени ем в остальном объеме. Через коллектор 8, патрубки 7 и каналы 6 подают газ в жидкость. Давление газовой смеси в коллекторе патрубках 7 и в плоских цилиндрических каналах 6 больше давления жидкости у поверхности трубы 1. . Вследствие возникшей разности давлений внутри плоских цилиндртческих каналов 6 и в зоне вращения жидкости газовая оиесь в виде пузырьков начинает выходить из перфораций цилиндрических дисков 6, и под действием архимедовой силы пузырьки газа перемещаются в сторону пористой (перфорированной) поверхности центральной трубы 1. Благодаря действию вентилятора 9 давление внутри- центральной трубы 1 делается несколь ко ниже давления в жидкости, прилипающей к внешней поверхности цилиндрической трубы 6 1, в результате чего пробарботированные пузырьки газа подают во внутрь центральной трубы 1, после чего вентилятором 9 удаляются. Изобретение позволит повысить эффективность процесса массопереноса по сравнению с прототипом при одинаковых габаритах примерно на 33%. В изобретении вокруг центральной перфорированной трубы равномерно расположено четыре плоских сопла, что позволяет полностью использовать эффект Коанда и дополнительно повернуть струю на 360 при малых габаритах устройства. При этом будет полностью использоваться вся рабочая поверхность центральной перфорированной трубы и объем аппарата при описаннном устройстве патрубка ввода газа. Выполнение этой же трубы из несмачиваемого материала дополнительно повысит эффективность предложенного устройства, так как при этом жидкость не будет проникать через поры внутрь центральной перфорированной трубы.

1. МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ С БАРБОТАЖНЫМ СЛОЕМ, включающий вертикальн1)1Й корпус, внутри которого размещена центральная труба с перфорированными или пористыми стенками, устройство для ввода газа, устройство для ввода жидкости выполненное в виде плоского сопла, патрубкид для вывода фаз, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена путем использования всей рабочей поверхности центральной трубы, она снабжена размещенными с ее внутренней стороны камерами, в каждой из которых по всей ее длине, установлено сопло, выходное сечение которого направлено к наружной стороне трубы, а устройстао для ввода газа выполнено в виде размещенных по высоте центральной трубы плоских полых дисков, внутренние стенки которых выполнены пористыми. i 2.Аппарат по п. 1, отличающий с я тем, что он снабжен коллектором, сое(Л диненным с камерами. 3.Аппарат по п. 1,отличающийс я тем, что пористые стенки выполнены из материала несмачиваемого жидкостью. о оо о 00 00 о

Фиг.2