Аппарат для контактирования пара (газа) с жидкостью Советский патент 1984 года по МПК B01D3/26 

00 00 00

Изобретение относится к химичес кой технологии, в частности к масс обменным аппаратам для проведения теплообменных и массообменных прог. цессов в системе пар (газ) - жидкость. Известен массообменный аппарат для взаимодействия пара (газа) с жидкостью, состоящий из корпуса, трубных решеток с отверстиями и та репок, снабженных контактными элементами, выполненными в виде цилинд рических патрубков, проходящих сквозь тело тарелки, и переливными патрубками, между тарелками расположены трубные решетки, отверстия кот.орых совпадают с осями контактных элементов tl. Однако данный аппарат характери зуется низкой эффективностью массообмена, малой поверхностью контакт жидкой и паровой (газовой) фаз, большой металлоемкостью, Наиболее близким к предлагаемому является аппарат для контактирования пара (,гаэа.) с жидкостью, состоя щий из корпуса, трубных решеток, де лящих аппарат на секции, переливных патрубков и контактных трубок, проходящих через трубные решетки и имекйцих отверстия для ввода и вывод жидкости.В контактных трубках около отверстий для ввода жидкости устано лены плавно сужающиеся по ходу парового (газового) потока втулки, в которых вставлены винтовые лопасти имеющие на своей поверхности высту-пы плохообтекаемой формы С23. Однако и этот аппарат обладает большой металлоемкостью, трудоемкистью монтажа, малой поверхностью контакта фаз, имеет небольшую долю живого сечения и небольшую пропускную способность по жидкости. Трудоемкость монтажа обусловлена тем, что очень сложно и трудоемко закрепить контактные трубки, которые проходят через весь аппарат, в мйогоэлементных трубных решетках, а также осуществить герметичное крепление трубных решеток в аппарате. Большая металлоемкость обусловлена наличием трубных решеток, делящих аппарат на секции, и переливных пат рубков. Малая поверхность контакта фаз обусловлена,тем, что жидкостная пленка транспортируется только по внутренней стороне контактных трубок. Небольшая доля живого сечения аппарата обусловлена тем что около 30-40% всего сечения аппарата занимают переливные устройства, а также наличием большого зазора между контактными трубками. При малом зазоре между трубк ами жидкость, вышедшая из отверстий для вывода жидкоети, подвисает между трубками и нарушает эффективную работу аппарата. Малая пропуская способность аппарата по жидкости обусловлена тем, что жидкость с одной тарелки на другую перетекает только черев переливные устройства. Цель изобретения - снижение металлоемкости, упрощение монтажа и увеличение эффективности аппарата за счет снижения брызгоуноса и увеличе1ния поверхности контакта фаз, I Указанная цель достигается тем, :что в аппарате для контактирования пара (газа) с жидкостью, состоящем из корпуса, по всей длине которого установлены контактные трубки, закрепленные в трубной решетке, имеющие на поверхности отверстия для ввода и вывода жидкости, внутри трубок установлены втулки, образующие кольцевой зазор с поверхностью контактной трубки, а также патрубков для ввода и вывода пара (газа), каждая контактная трубка в верхней части снабжена питающим патрубком, при этом верхний торец ее выполнен заглушенным, трубками для выхода воздуха, установленными около отверстий для вывода жидкости, соединяющими внутреннюю полость контактных трубок с межтрубным пространством, и направляющими воронками, установлен;Ными на наружной поверхности контактной трубки над отверстиями для ввода жидкости. Целесообразно кажду контактную трубку снабжать колпачками, размещенными над верхними торцами втулок. Нсшичие заглушенных верхних торцов контактных трубок, имеющих питающие патрубки, а на верхних-концах втулок колпачйов, а также йаллчие трубок для выхода воздуха, соединяющих внутреннюю полость контактных трубок и межтрубное пространство, и наличие направляющих воронок на наружной стороне контактных трубок позволяет существенно снизить металлоемкость, упростить монтаж, увеличить живое сечение аппарата, поверхность контакта фаз. Снижение металлоемкости обусловлено тем, что в данном аппарате в отличие от прототипа отсутствуют многочисленные трубные решетки и переливные устройства, которые метгшлоемки. Колпачок выполняет роль гидрозатвора и тем самым препятствует проходу пара (газа) во внутрь контактных трубок. При отсутствии колпачка пар (газ) будет заходить во внутрь контактной трубки и через втулки вдлесте с жидкостью транспортироваться вверх, поэтсму пар (газ) не может образовывать жидкостную пленку на наружной поверхности контактных

трубок, и аппарат становится неработоспособным.

При наличии колпачка жидкость скапливается внутри контактных трубок, преграждает проход пару (газу) и вытекает из отверстий для ввода жидкости на наружную поверхность контактных трубок, а жидкость, на- / ходящаяся внутри контактных трубок, продавливается через зазор между компачком и и стекает на следующую нижерасположенную втулку.

Увеличение живого сечения аппарата обусловлено тем, что в данном аппарате отсутствуют переточные устройства, на установку которых затрачивается более 30% от всего рабочего сечения аппарата. Эту роль в аппарате выполняют контактные трубки, поэтому вместо переливных устройств в данном случае устанавливаются дополнительные контактные трубки. Кроме того, в Предлагаемом аппарате контактные трубки могут устанавливаться более плотно друг к другу (чем в прототипе,. что позволяет увеличить их число, а это, в свою очередь, увеличивает живое сечение аппарата, т.е. объем контакта газа (пара) с жидкостью.Более плотное размещение контактных трубок обусловлено тем, что в аппарате подвисание жидкости между трубками не может происходить.

Увеличение поверхности контакта фаз обусловлено тем, что в аппарате жидкость транспортируется по наружной поверхности контактных трубок, а нге по внутренней, как в прототипе , так как наружная поверхность трубок всегда больше, чем внутренняя (за счет ее большого диаметра, а следовательно, больше и периметр, на котором размещена жидкостная пленка. (Например, при внутреннем диаметре трубы 1) мм и наружном NW1, наружный периметр трубы на 13% больше внутреннего).

Наличие трубок для выхода воздуха, соединяющих межтрубное пространство с внутренней полостью контактной трубки, позволяет устранить воздушную пробку внутри контактной трубки и, тем самым, обеспечивает эффективное отделение жидкости от газа (пара), нормальную работу аппа рата.

Если бы трубки для выхода воздуха отсутствовали, то жидкостная пленка не выдавливалась газом (паром) через отверстия для вывода жидкости во внутрь контактных трубок.

Наличие заглушенных BepXHHJt торцов контактных трубок предотвращает разбрызгивание жидкости в межтрубное

пространство аппарата и за счет этого предотвращает унос жидкости вмес-.

;те с газовы - (паровым) потоком. Кро-.

ме того, создаются все условия для формирования жидкостной пленки по наружной поверхности контактных трубок, так как пар (газ) из-за заглушек не может попасть во внутреннюю полость верхних концов контактных трубок.

Наличие патрубка для ввода газа (пара), тангенциально расположенного к корпусу аппарата, обеспечивает

0 крутку парового -(газового/ потока, что увеличивает турбулизацию газа (пара) и время пребывания его в аппарате, что ведет, в конечном итоге, к увеличению эффективности аппарата..

Наличие на наружной поверхности

5 контактных трубок (около отверстий для ввода жидкости) направляющих воронок способствует устранению разбрызгивания жидкости, вышедшей из контактных устройств, а также форми0рует жидкостную пленку.

Упрощение монтажа в аппарате обусловлено отсутствием многочисл.енннх трубных решеток, в которых закреплялись контактные трубки.

5

На фиг.1 изображен аппарат для контактирования пара (газа) с жидкостью, общий вид; на фиг.2 - контактная трубка.

,, Аппарат для контактирования пара

0 (газа) с жидкостьюсостоит из корпу1са 1, на всю длину которого установшены контактные трубки 2, имеющие На своей поверхности отверстия для ввода 3 и вывода 4 жидкости. Внутри

5 контактной трубки 2 около отверстия для ввода жидкости 3 установлены втулки 5, образующие кольцевой зазор 6 между внутренней стенкой контактной трубки 2 и втулкой 5. На

0 верхнем торце втулки 5 установлен колпачок 7, образующий зазор 8 между колпачком 7 и втулкой 5. Верхние концы контактных трубок 2 закрыты заглушками 9, в которые вставлены питающие патрубки 10. На наружной

5 поверхности контактны с трубок 2 око ло отверстий 3 закреплены направляющие воронки 11, образующие кольцевой зазор 12 для прохода жидкости, а около отверстий 4 вставлены труб0ки для выхода воздуха 13. В нижней части корпуса аппарата 1 тангенциально к нему размещен штуцер для подачи пара (газа) 14, а в верхней части корпуса штуцер для выхода па5ра (газа) 15. Контактные трубки 2 закреплены в аппарате при помощи трубной решетки (крепежной доски 16. Выход жидкости из аппарата осуществляется через штуцер 17.

0

Аппарат работает следующим образом.

Пар (газ I поступает в нижнюю часть межтрубного пространства аппарата через штуцер 14 и, преобретая в нем винтообразное движение.

5

устремляется вверх. Жидкость подается во внутрь контактных трубок 2 через питающие, патрубки 10, а затем, накопившись в кольцевом зазоре 6 Каждой втулки 5 через отверстия для вывода жидкости 3 за счет уровня жидкости поступает в направлякяцие воронки 11, после этого подхватывается паром (газом) и в виде тонкой жидкостной пленки транспортируется вверх по наружной поверхности контактных трубок 2. При этом происходит интенсивный массообмен между паром (газом) и тонкой жидкостной пленкой. Жидкостная пленка через отверстия 4 выдавливается во внутрь контактных трубок 2. Жидкость, находящаяся в дазоре 6, перетекает вниз с одной втулки на Другую через кольцевой зазор 8, орразованный колпачком 7 и торцом втулки 5,

Пар уходит из аппарата посредством штуцера 15, а жидкость вытекает из нижних торцов контактных трубок 2 и через штуцер 17 также удаляется из аппарата.

Жидкостная пленка на наружной поверхности контактных трубок, а также то, что контактные трубки служат не только для образовайия жидкостной пленки, но и выполняют функцию переточных устройств, создание контактных ступеней аппарата за счет того, что верхний торец контактных трубок заглушен и снабжен питающими патрубками, а на верхнем торце каждой втулки установлен с зазором колпачок и внутренние полости контакт Кых трубок около отверстий для вывода жидкости из зоны контакта -сообщены с. межтрубным пространством трубками для выхода воздуха, причем на наружной поверхности контактных трубок около отверстий ввода жидкости в зону контакта установлены направлякндие воронки, позволят су-щественно снизить металлоемкость аппарата, упростить конструкцию, увеличить эффективность аппарата.

Снижение металлоемкости аппарата вызвано отсутствием многочисленных .трубных решеток.

Упрощение Монтажа обусловлено отсутствием уплотнения контактных трубок с трубными решетками, что снижает капитальные затраты.

Увеличение живого сечения аппарата на 30% позволит установить в аппарате большее число контактных трубок, что приводит к увеличению пропускной способности аппарата по жидкости, а следовательно, к увеличению эффективности..

/5

/

Ю 9

Фиг. г

1. АППАРАТ ДЛЯ КОНТАКТИРО;ВАНИЯ ПАРА (ГАЗА) С ЖИДКОСТЬЮ, СОСТОЯЩИЙ ИЗ корпуса, по всей длине которого установлены контактные трубки, закрепленные в трубной решетке, имеющие на поверхности отверстия для ввода и вывода жидкости, внутри трубок установлены втулки, образующие кольцевой зазор с поверхностью контактной трубки., а также патруб- ; .ков для ввода и- вывода пара 1газа), отличающийся тем, что, с целью снижения металлоемкбсти упрощения монтажа и увеличения эффективности аппарата за счет снижения брызгоуноса и увеличения поверхности контакта фаз, каждая контактная трубка в верхней части снабжена питающим патрубком, при этом Ьерхний торец ее вцполнен заглушенным, трубками для выхода воздуха, установленными около отверстий для вывода жидкости,соединяющими внутреннюю полость контактных трубок с межтрубным пространством, и направляющими воронками, установленными на наружной поверхности контактной трубки над отверстиями для ввода (Л жидкости. 2с Аппарат по п. 1, о т ли чающийся тем, что каждая контактная трубка снабжена колпачками, размещенными над верхними торца- 2 ми втулок..