Массообменный аппарат для контактирования газа /пара/ с жидкостью Советский патент 1984 года по МПК B01D3/20 B01D3/22 

со

50

:л

СП

сд Изобретение относится к контакт ным устройствам для осуществления процессов массообмена между газовой (паровой) и жидкой фазами, а имени к устройствам для проведения процессов ректификации, абсорбции и хемосорбцииJи преимущественно пред назначено для проведения хемосорбционных процессов, -лимитируемых ди фузионным сопротивлением массопере даче со стороны жидкой фазы. Известны массообменные аппараты для контактирования газа (пара) с жидкостью, выполненные из отдельных наклонных пластин, образующих между собой щели и снабженных верти кальными перегородками, над которы ми установлены перевернутые желоба выполняюци е роль полотна тарелки, дополнительных желобов, боковые стён1 и которых параллельны наклонны , пластинам, а верхняя часть каждого дополнительного желоба снабжена вертикальными прямоугольными патру ками для газа С13, Известны также аппараты, выполненные 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 с отогнутыми в сторону щелей кромками С 2J . Известные устройства позволяют интенсифицировать процесс массообм между газом (паром) и жидкостью за счет использования энергии удар ,ного слияния потоков. Недостатками известных аппарато являются малая пропускная способность по газу (пару) и низкая инте сивность процесса массобмена, обус ловлено малоэффективным использова нием площади тарелки, т.е. малым живым сечением тарелки. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является массообменный аппарат для контактирования газа (пара) с жидкостью, включающий корпус с расположенньлми по вы. соте перфорированными тарелками, на которых укреплены заглушенные снизу лоткообразные трубы, подходя щие сквозь тарелку и разделяющие ее на секции, к периферии тарешки снизу с двух диаметрально противоположных сторон прикреплены с зазором к плоскости нижележащей та, релки пластины, которые сообщены с торцами лоткообразных труб Гз.Т. Недостатками известного массооб менного аппарата для контактирования газа (пара) с жидкостью являются малая пропускная способност из-за небольшого живого сечения тарелки и низкая интенсивность процесса массообмена. Это обусловлено тем, что заглушенные снизу лоткообразные трубы, которые занимают значительную часть площади массообменной тарелки, используются только для отвода проконтактировавшей жидкости на нижележащую тарелку. В результате, тарелка имеет малое живое сечение и-соответственно небольшую производительность по газовой фазе. Кроме того, в известной конструкции аппарата жидкость контактирует с газом только на перфорированных частях тарелки между лоткообразными трубами, т.е. интенсивность и время контакта определяются временем пребывания жидкости в зоне перфорированной тарелки между лоткообразнь1ми трубами и гидродинамической обстановкой в этой зоне (степенью турбулентности фаз, относительными скоростями фаз, касательными напряжениями на границе раздела фаз и т.д. ). В ряде процессов химической технологии этого времени может оказаться недостаточно, например при проведении хемосорбционных процессов, лимитируе1 ых диффузионным сопротивлением массопередаче со стороны жидкой фазы. Наличие лоткообразных труб, в которых, жидкость не контактирует с газом, снижает интенсивность процесса массообмена. , Целью изобретения является увеличение пропускной способности аппарата по газу (пару) путем увеличения живого сечения тарелки и интенсификации процесса массообмена. Поставленная цель достигается тем, что массообменный аппарат для контактирования газ (пара) с жидкостью, включакяций корпус с расположенными по высоте перфорированными тарелками, на которых укреплены лоткообразные трубы с заглушенными снизу основаниями, проходящие сквоз.ь тарелки и разделяющие их на секции, при, этом ка;яддая тарелка на части периферии с диаметральных сторон выполнена с пазом и снабжена установленлымя-под-ней пластинами, и образующие переливные устройства, снабжен дугообразными трубками и патрубками, основания лоткообразных труб выполнены с отверстиями, . в которых установлены патрубки, направленные внутрь лоткообразных труб, а каждая дугообразная трубка размещена внутри лоткообразных труб, при этом ее концы расположены над ка;кдой парой патрубков коаксиально им и на расстоянии от основания, а ее внутренняя стенка в верхней части выполнена с отверстием. Благодаря установке на глухом основании лоткообразных труб газовых патрубков с расположенными над ним дугообразными трубками создается возможность, во-первых, значительно увеличить живое сечение тарелки, а следовательн6, и пропускную способность (производительность) ее по газу (пару), во-вторых, интенсифицировать процесс массообмена, так как одни и те же порции жидкости мн гократно контактируют на тарелке с новыми (свежими) порциями газа сн чала на перфорированном полотне тарелки между лоткообразными трубами а затем в дугообразных трубках. Таким образом, за счет установки контактных дугообразных трубок на глу хом основании лоткообразных труб значительно увеличивается время .межфазного взаимодействия на контак ной ступени. Кроме того, в результа те изменившейся схемы взаимодействия .фаз (газ и жидкость движутся в дугообразных трубках сначала в режиме прямотока, а затем в режиме ударного слияния газожидкостных потоков) увеличиваются относительно скорости движения фаз, сдвиговые (касательные) напряжения на гра нице раздела и время пребыванияжидкости в активной зоне аппарата. На фиг. 1 показан аппарат, поперечный разрезf на фиг. 2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг.1. Устройство содержит корпус 1 с расположенными по высоте горизонтал ными перфорированными тарелками 2, на которых укреплены лот.кообразные трубы 3, проходящие сквозь тарелки )и разделяющие их на секции. К пёриферии тарелки 2 снизу с двух диамет рально противоположных сторон прикреплены пластины 4, образукадие полости 5 с корпусом 1 аппарата и зазор 6 с плоскостью нижележащей тарелки 2. Лоткообразные трубы 3 загл шены снизу основанием 7, ас торцов сообщены с полостью 5, образованной корпусом 1 и пластиной 4. Глухое основание 7 лоткообразных труб выполнено с отверстиями 8, снабженными патрубками 9, направленными внутрь лоткообразных труб 3. Над каждой парой патрубков 9 внутри лот кообразных труб 3 закреплена дугообразная трубка 10, концы которой расположены с зазором 11 к глухому основанию и с радиальным зазором 12 к патрубкам 9. В верхней части дугообразной трубки 10 в стенке, обра щенной к глухому основанию 7, выпол нено отверстие 13. Устройство работает следующим об разом. Жидкость (ее движение показано сплошными стрелками) с вышележащей тарелки попадает в полости 5, образованные пластинами 4 и корпусом 1, стекает вниз и, пройдя зазоры б, растекается по тарелке 2 между лотк S5 образными трубами 3 и контактирует с частью газа (пара), поступающего с нижележащей тарблки (его движение показано пунктирными линиями). Когда уровень жидкости на тарелке достигает верхних краев лоткообразных труб 3, жидкость начинает переливаться в эти трубы, где она растекается по глухому основанию 7, поступает сначала в зазоры 11, образованные глухим основанием 7 и дугообразной трубкой 10, а затем в зазоры 12 между патрубками 9 и внутренней поверхностью дугообразных трубок 10. Пройдя зазоры, жидкость поступает внутрь дугообразных трубок 10, где она подхватывается частью газового (парового) потока,поступающего в трубки 10 с нижележащей тарелки через отверстия 8 и патрубки 9. Благодаря отверстиям 8 в глухом основании 7 лоткообразных труб 3 и установленным над ними контактным дугообразным трубкам 10 создается возможность значительно увеличить живое сечение тарелки- и, следовательно, повысить пропускную способность аппарата по газу (пару). Пройдя зазоры 11 и 12, жидкость увлекается газовым (паровым) потоком и образовавшаяся газожидкостная смесь движется к верхней точке дугообразных трубок 10, где она дополнительно взаимодействует в режиме соударяющихся потоков. Проконтактировавшая в трубках 10 газожидкостная смесь через отверстие 13 трубки 10 выбрасывается в сторону глухого основания 7. Жидкость растекается в лот1 ообразных трубах 3, где через открытые части торцов попадает в полость 5, откуда стекает на нижележащую тарелку, а газ, выйдя из дугообразной трубки 10, расширяется, снижает свою скорость и устремляется вверх на вышележащую тарелку. Установка контактных дугообразных трубок 10 над отверстиями 8 и патрубками 9 позволяет производить дополнительную обработку жидкости свежими порциями газа на контактной ступени (тарелке) и тем повысить интенсивность процесса массообмена. Часть жидкости, попавшей на глухое основание 7 после контакта с газом (паром) в дугообразной трубке 10, протекает в переливное устройствр, а часть по зазорам 11 и 12 вновь поступает в дугообразные трубки 10, т.е. осуествляется циркуляция жидкой фазы. Благодаря этому время межфазного конакта, а следовательно, и интенсивность процесса массообмена увеличива;ется. При этом, изменяя величину азоров 11 и 12, .можно в каждом онкретном случае добиться требуеой степени рециркуляции жидкой фазы времени межфазного контакта.

s

.10

V

Фи. 1

МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ ДЛЯ КОНТАКТИРОВАНИЯ ГАЗА (ПАРА)С ЖИДКОСТЬЮ, включающий корпус с расположенными по высоте перфорированными тарелками, на которых укреплены лоткообраэные трубы 9 заглушенными снизу основаниями, . проходящие чПSMbJiiOiEiiA сквозь тарелки и разделякщие их на секции, при этом каждая тарелка на части периферии с диаметральных сторон выполнена с пазом и снабжена установленными под ней пластинами, и переливные устройства, отличающийся тем, что, с целью увеличения пропускной способности аппарата по газу (пару) путем увеличения живого сечения тарелки и интенсификации процесса массообмена, он снабжен дугообразными трубками и патрубками, основания лоткообразных труб выполнены с отверстиями, в которых установлены патрубки, направленные внутрь ло ткообразных труб, а каждая дугообраз- S ная трубка размещена внутри лоткоW образных труб, при этом ее концы расположены над каждой парой пас трубков коаксиально им и на расстоянии от основания, а ее внутренняя стенка в верхней части выполнена с отверстием.

в

А-А

13

/

X/

x-J

Г2 7

фиг. 2

7 8

В-Б

г

-в

г/

Фиг.З