Массообменный газожидкостной аппарат Советский патент 1984 года по МПК B01D53/18 B01F3/04 

Изобретение относится к устрой- ству массообменных аппаратов для взаимодействия газов и жидкостей и может быть использовано при непрерывном прЬведении процессов растворения химических реакций в химической,. неф техимической, и других отраслях промышленности.

Известен аппарат разделения, содержаиций барботеры на разных уровнях снабженные соплами, установленными на трубах барботеров в разных радиальных направлениях. Подача барботируемой фазы через два барботера в разных Hanpafлениях по объему аппа-. рата расширяет зону барботирования Ц

В известном аппарате взаимодействие, барботируемых из двух барботеров фаз осуществляется в противотоке и в спутных и перекрестных потоках, iTo приводит к неоднородности обработки компонентов в объеме аппарата и в этой связи к низкой эффективност аппарата при проведении непрерывных процессов.

Известен массообменный газожидкостной аппарат, включающий зертикальный цилиндрический корпус с патрубками ввода и вьшода фаз, по высоте которого размещены барботеры с отверстиями. В этом аппарате органи,зация взаимодействия газа и жидкости в перекрестном потоке интенсифицирует массообмен и в сочетании с закручиванием Потока способствует равномерной обработке газа и жидкости в зоне штуцеров, и барботера и в целом увеличению производительности аппарата при проведении непрерывных процессов 2.

При подаче газа в газовый поток, вводимый через штуцера на корпусе, приводит к вращательному движению газожидкостного потока. При вращении двухфазных системм происходит их разделение, интенсивность которого зависит от скорости враадеяия и разности плотностей фаз. Фаза большей плотности стремится занять место на периферии, фаза меньшей плотности - у оси вращения. В указанном аппарате за счет большой разности плот ностей газа и жидкости процесс их центробежного разделения начинается уже при небольших скоростях вращения и усиливается пропорционально увеличению подачи газа через штуцера. Поэтому и слоях аппарата, расположенных уровня штуцеров, нарушается равномерность распределения газа по поперечному сечению аппарата, пузыри газа стремятся к оси аппарата. разуется воронка, снижается эффективность массообмена газа и жидкости. Нарушается однородность обработки газа и жидкости при прохождении чере объем аппарата и качество получаемых продуктов, чем ограничивается производительность аппарата при проведении непрорывных процессов.

Целью изобретения является интенсификации массообмена и увеличение производительности агЛарата за счет осуществления взаимодействия газа и жидкости во встречно-вихревом потоке и устранения их центробежного разделения.

Указанная цель достигается тем, что в мас:сообменном газожйдкостном аппарате, включакяцем вертикальный цилиндрический корпус с патрубками ввода и «ывода фаз, по высоте которого размещены барботеры с отверстиями, барботеры установлены попарно, при этом отверстия в верхнем барботере выполнены под углом к оси аппарата в сторону нижнего барботера и направлены противоположно направлению отверстий в нижнем барботере.

Целесообразно отверстия в барботерах выполнять тангенциально.

В пpe Лaгaeмoм аппарате подачей газа чер€)з барботеры в противоположных танг€ нциальных направлениях относительно оси аппарата осуществляется закру«:ивание потока в противоположных нс1правлениях. Отклонение отверстий верхнего барботера в осевом направлеЬ(ии в сторону нижнего бар.ботера обеспечивает противоточное взаимодействие выходящего из верхнего барбозера газа с поднимающимся от нижнего барботера газожидкостным потоком, Т6.К как в зоне нижнего барботера наложение потоков жидкости, двигающейся вверх по аппарату, и газа/ выходящего из нижнего барботера в тангенциальном направлении, формирует тангенциально-осевое (Спиралеобразное) движение вверх по аппарату газожидкостного потока. В результате достигается встречно-вихревое вэаююдействие потоков газа и жидкости, наиболее высокая турбулизация среды, разбиваются пузыри газа, увеличивается межфазная поверхность, интенсифицируется массообмен. Сводится к минимуму центробежное разделение газа и жидкости, так как устраняется вращение потока в объеме вьше верхнего барботера. Газ равномерно распределяется по всему объему аппарата,газ и жидкость подвергаются одинаковой по времени и интенсивности обработке при прохождении через объем аппарата что способствует повышению производительности аппарата при проведении непрерывных процессов.

На фиг. 1 представлен аппарат, вертикальный разрез; на фиг, 2 - разрез А-А на фиг. 1 (в зоне верхнего барботера),

Аппарат содержит корпус 1 с патрубками подачи 2 и выхода 3 жидкости, выход.а газа 4, нижний 5 и верхний 6 барботеры с отверстиями 7, Все отверстия 7 нижнего 5 барботера юполнены в одном тангенциальном направлении относительно оси корпуса 1 Все отверстия 7 верхнего 6 барботера выполнен относительно оси корпуса i в одном тангенциально-осевом направлении (в сторону нижнего 5 барботера) , противоположном тангенциальному направлению отверстий 7 в нижнем 5 барботере. Отверстия 7 в барботерах 5 и 6 выполнены диаметром, увеличивающимся с удалением отверстия 7 от оси корпуса 1, Тангеициальио-осевое направление отверстий 7 в верхнем 6 барботере вычисляется исходя из массовых расходов и скоростей движения в аппарате жидкости и подаваемого через нижний 5 барботер газа по направлению Движения формируемого ими газожидкостного потока. Аппарат работает следующим образом. Жидкость подается через патрубок 2 и поднимается в режиме вытеснения ввер: по корпусу 1. Через барботеры 5и б в аппарат подается газ, который, за счет увеличения диаметра отверстий 7 с удалением их от оси корпуса 1, равномерно распределяется по поперечному сечению корпуса 1. В зоне нижнего 5 барботера осуществляется перекрестное взаимодействие потоков газа и жидкости, в результате которого (показано на фиг, 1 стрелками} фсч мируется газожидкостной поток, двигаивдийся в Тангенциаль но-осевом направлении (по спирали) в корпусе 1 к верхнему 6 барботеру. Газожидкостной поток в зоне верхнего 6барботера взаимодействует в противотоке с газом, выходяцш из отверстие 7 верхнего б барботера в противо положком тангенциально-осевом направлении. В результате в зоне барботеров 5 и б осуществляется равномерно по поперечному сечению корпуса 1 встречно-вихревое взаимодействие потоков газа и жидкости. Вращение газожидкостного потока в объеме корпуса 1 над верхним б барботером устраняется, чем сводится к минимуму центробежное разделение газа и жидкости в аппарате. Дальнейшее взаимодействие жидкости с газом осуществляется в режиме свободного барботажа. Жидкость сливается через патрубок 3. Газ выходит через патрубок 4. В предлагаемом аппарате в зоне барботеров осуществляется взаимодействие газа с жидкостью во встречновихревом потоке, достигается наиболее высокая турбулизация среды, разбиваются пузыри газа, увеличивается межфазная поверхность, интенсифицируется массообмен. Равномерная по Поперечному сечению аппарата подача газа и устранение центробежного-разделения газа и жидкости в объеме аппарата над барботером позволяет достичь однородной обработки газа и жидкости при прохождении их через объем аппарата. Однородная обработка в аппарате газа и жидкости, в широком ;кяапазоне режимов цх подачи, позволяет повысить Производительность гтпарата при проведении непрерывных процессов. Конструкция предлагаемого аппарата по данным, полученным на лабораторйой установке при проведении непрерывного процесса окисления сульфита натрия кислородом воздуха, позволяет повысить производительность аппарата в 1,2 раза.

/f-X

in.2

МАССООБМЕННЫЙ ГАЗОЖИДКОСТ НОЙ АППАРАТ, включающий вертикальн -ц цилиндрический корпус с патрубками ввода и вывода фаз, по высоте которого размещены барботеры с отверстиями, отличающийся тем, что,, с целью интенсификации массообмена и увеличения производительности аппарата за счет взаимодействия газа и жидкости во встречно-вихревом потоке и устранения их центробежного разделения, барботеры установлены попарно, при этом стверстия в верхнем барботере выполнены под углом к оси аппарата в сторону нижнего барботера и направлены противоположно направлению отверстий в нижнем барботере.