Тепломассообменный аппарат Советский патент 1984 года по МПК B01D53/18 B01D3/28 

IND

i

оо

-1

ND

Изобретение относится к химическому аппаратостроению и может быть использовано для очистки газа от пыли и осуществленияпроцессов тепло- и массообмена в условиях противотока.

Известен трубчатый скруббер для абсорбции трехокиси серы в производстве с серной кислоты, содержащий корпус, снабженный штуцерами для ввода и вывода взаимодействующих потоков. В полости корпуса с помощью трубных решеток укреплены трубы, по которым пропускается оро{цаемая жидкость, а в межтруб ном пространстве движется охлаждающая BOfiaJlll

Недостаток этого скруббера состоит 6 небольшой его эффективности низкой производительности, ограниченной области использования. Низкая производительность определяется небольшой линейной скоростью газа и небольшой поверхностью контакта фаз.

.Известен тепломассообменный аппарат, включающий корпус, с патрубками для ввода и вывода взаимодействующих фаз, внутри которого размещены трубы, закрепленные в трубных решетках, в полостях труб установлены контактные устройства, каждое из которых выполнено в виде усеченного конуса, направленного меньшим -основанием вниз 2.

Недостаток известного аппарата состоит в небольшой его эффективности - недостаточной производительности , большом гидравлическом сопротивлении, сложности устройства. Недостаточная производительность вытекает из ограниченности активных взаимодействий между газом и жидкостью.

Цель изобретения - интенсификация процесса путем многократного контактирования фаз.

Указанная цель достигается тем, что в известном тепломассообменном аппарате, содержащем корпус с патрубками ввода и вывода взаимодействующих фаз, внутри которого размещены трубы, закрепленные в трубных решетках, в полостях труб установлены контактные устройства, каждое из который выполнено в виде усеченного конуса, направленного меньшим основанием вниз, каждое контактное устройство снабжено дополнительными усеченными конусами, один из кбторых установлен зеркально на большем основании, а другой - соосно с конусами на расстоянии от верхнего конуса с образованием зазора для проходажидкости.

Указанное } онструктивное оформление контактных труб увеличивает количество и эффективность контактов взаимодействующих фаз и проявляется в увеличении производительности аппарата.

Блоки усеченных конусов устанавливаются в контактных трубах с

шагом 1-2 D по высоте(D - диаметр контактной трубы). Если принять среднюю высоту контактных труб ti 15м (в виде 3-5 секций), то в трубах диаметром 300 мм может быть

0 установлено 50 блоков усеченных

конусов. Они обеспечат 50 контактов газа и жидкости, вследствие чего достигается цель изобретения по увеличению количества контактов

5 взалмодействующих фаз.

Каждый блок, состоящий из двух парных конусов и одного дополнитель ного конуса, обеспечивает-два местных контура циркуляции жидкости.

,. За счет этого обеспечивается накопление жидкости в блоках и более высокая плотность орошения контактных труб. В результате достигается увеличение эффективности контактов взаимодействующих фаз. Это также проявляется в увеличении производительности аппарата.

На фиг. 1 представлена верхняя часть аппарата, общий вид в разрезе; на фиг -2 - верхний участок

0 контактной трубы.

Аппарат содержит корпус 1, снабженный патрубком 2 для ввода жидкой фазы и патруб ом 3 для вывода отработанного газа (патрубки ввода

5 газа и вывода отработанной жидкой фазы, размещенные в нижней части корпуса, не показаны).

В полости корпуса 1 установлена трубная решетка 4, в отверстиях

Q которой укреплены контактные трубы 5 Их верхние концы выступают над трубной решеткой 4 и снабжены (фиг. 2) отверстиями 6 для ввода в - трубу ЖИДКОЙ фазы. В полости трубы по высоте размещены блоки усеченных

конусов, выполненных в виде конфузоров 7 и 8 и диффузор..-9.. Конфузор 8 и диффузор 9 скреплены с трубой 5,а конфузор 7 установлен на рассто ЯНИН от конфузора 8 и скреплен с

0 ним (крепление не показано).

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость вводится в аппарат сверху через патрубок 2. Она растекает5 ся по трубной решетке 4 и через отверстия б поступает в трубы 5. Стекая вниз жидкость заполняет карманы,

образованные конфузорами 8 и трубами 5. Как толькд жидкость

0 появится в кубе, в скруббер подается газ.Он проходи полости труб, эффе.ктивно контактирует под каждым блоком усеченных конических обечаек с жидкой фазой, вследствие чего

5 достигается заданная степень переработки газа или жидкости. Отработанный газ выводится из скруббера через патрубок 3.

Рассмотрим более подробно взаимодействие потока газа и жидкости на примере верхнего блока усеченных конических обечаек (фи. 2). Поток газа обозначен длинными, а поток жидкости - короткими стрелками.

На подходе к блоку обечаек газ движется по всему сечению трубы 5. Но при приближении к диффузору 9 поток газа сужается, его скорость увеличивается. Вследствие этого газ захватывает значительную часть стекающей с диффузора 9 жидкости. При входе в пространство между диффузором 9 и конфузором 8 поток газа снова расширяется и его скорость уменьшается. Часть захваченной жидкости отбрасывается газом на диффузор 9 и она тут же стекает с него вниз. Образуется местная циркуляция жидкости.

При прохождении конфузоров 8 и 7 поток газа снова сужается и его скорость возрастает. Вследствие этого газ захватывает часть жидкос.ти, вытекающей из зазора между конфузорами 8 и 7. Но на выходе из конфузоров газовый поток снова расширяется, его скорость падает.. Вследствие этого часть захваченной жидкости отбрасывается к стенке трубы 5. Эта жидкость соединяется с жидкостью, поступающей из отверстий 6, и, перетекая по зазору между конфузорами 8 и 7, взаимодействует с потоком газа. Таким образом появляется второй циркуляционный контур жидкости.

Вследствие циркуляции части жидкости в областях блоков усеченных конических обечаек происходит накопление жидкости.В результате в области блоков возрастает плотность орошения и увеличивается эффективность контактов жидкости с газом.

Эффективное контактирование потоков газа и жидкости осуществляется и под диффузором 9, т.е. между блоками. Стекающая в виде пленки с диффузора 9 жидкость распадается на капли, которые сталкиваются под диффузором. В результате столкновения и под действием потока капли дробятся и образуют новую развитую поверхность. Наряду с эффективным взаимодействием при этом облегчается захват части жидкости газом для образования циркуляции ее в области блоков.

Таким образом, в контактньис трубах обеспечивается многократн-ое и эффективное контактирование взаимодействующих потоков, что увеличивает производительность аппарата.

Так как в трубах газовый поток многократно сужается и расширяется без изменения направления движе-ния, то многократное и эффективное контактирование потоков достигается за счет относительно небольшого гидравлического сопротивления аппарата Вследствие этого снижаются энергетические затраты на работу аппарата.

Предлагаемое устройство отлича ется простотой конструкции. Вслед1ст вие этого снижены расходы на его изготовление, обслуживание и ремонт что наряду с увеличением производительности, также снижает себестоимость обработки газа или жидкости.

Каждая секция труб может крепиться не только в отверстиях одной трУбной решетки, но и в двух трубных решетках. В этом случае межтрубное пространство может быть использовано для охлаждения потоков, движущихся в трубах.

Аппарат может быть .изготовлен для работы как под атмосферным, так и под повышенным давлением. Корпус аппарата и контактные трубы могут иметь различную форму в сечении круглую, прямоугольную и т.д. Щ

-Ш

мл

i f/l

v .

1Л-Н--М-4

w. 2

ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус с п-атрубками ввода и вывода взаимодействующих фаз, внут ри которого размещены трубы, закреплеиные в трубных решетках, в пблостях труб установлены контактные устройства, каждое из которых выполнено в виде усеченного конуса, направленного меньшим основанием вниз, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью интенсификации процесса путем многократного контактирования фаз, каждое контактное устройство снабжено дополнительными усеченными конусами, один из которых установлен зеркально на большем основании, а другой - соосно с конусами на рассто ЯНИН от верхнего конуса с образованием зазора для прохода жидкости. (О с