Тепломассообменный аппарат Советский патент 1985 года по МПК B01D3/30 

1

Изобретение относится к газоперерабатывающей, нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности и может применяться в массотеплообменных процессах на системе жидкость - газ Гпар) .

Известна контактная тарелка, содержащая основание в виде циска, снабженного переточными устройствами и патрубками для прохода газа. Над патрубками установлены завихрители, выполненные в виде перфорированных цилиндров, снабженных лопастями,Завихрители имеют элементы для подачи жидкости. Газ проходит через патрубки, попадая на лопасти, приводит цилиндры во вращение. Жидкость с верхней тарелки попадает в полость цилиндров, при их вращении диспергируется через перфорации в стенках в газовый поток, турбулизированный лопастями , что способствует маесообмену ij .,

Однако рост производительности по газу вызывает интенсивное вращение завихрителей и унос части диспергируемой ими зкидкости в виде капель.

Известен тепломассообменный аппарат, включающий корпус с расположенными в нем контактными устройствами. Контактные устройства снабжены жидкостными приводами и соединяющим их трубопроводом с регулятором расхода жидкости. В этом аппарате проконтактировавшая или подаваемая на контакт жидкость по трубопроводу подводится к жидкостным приводам, проходит по ним и приводит во вращение в1шы жидкостных приводов. Энергия вращения вала передается на контактные устройства, которые преобразуют ее в энергию механического воздействия на контактируемые потоки 2 ,

Однако увеличение скорости газового потока в аппарате вызывает унос капельной жидкости из аппарата.

Целью изобретения является расширение диапазона нагрузок по газу и жидкости за счет предотвращения уноса капельной жидкости.

Указанная цель достигается тем, что в тепломассообменном аппарате, включающем корпус с naTpy6Ka vffl; ввода и вывода фаз, размещенные на валу жидкостные приводы, контактные устройства, сепарационную зону, контактные устройства устано)лпены в сепара394542

ционной зоне аппарата и соединены с валом жидкостного привода при помощи зубчатой передачи.

Контактные устройства целесообразно выполнять в виде перфорированных цилиндров с фильтрующим слоем и снабжать центробежными нагнетателями.

Конструктивно данный аппарат может быть выполнен вертикальным или горизонтальным.

На фиг.1 изображен тепломассооб, манный аппарат вертикального типа, разрез; на фиг.2 - сечение А-А на 15 фиг,1; на фиг.З - тепломассообменвый аппарат горизонтального типа, разрез; на фиг.4 - тепломассообменный аппарат вертикальноготипа, в котором для сепарации используется 20 энергия потока жидкости, выводимого из аппарата.

Аппарат включает корпус 1, в реакционной зоне которого размердены контактные ступени 2 известных кон5 струкций, а в сепарационной зоне расположен жидкостной привод 3, на валу которого установлены статоры 4 и роторы 5 5 выполненные в виде турбинок, а на выходном конце нала уста0 новлено зубчатое колесо 6, входящее в зацепление с шестернями-сателлитами 7, На валу этих шестерен установлены контактные устройства 8, которые могут быть выполнены в виде . фильтра, представляющего-перфорированную трубку 9 с фильтрующим слоем 0. Фильтрующий слой 10 имеет большое проходное сечение и может быть выполнен в виде сетчатой насадки.

Контактное устройство может быть другой известной .конструкции.

Контактное устройство снабжено центробежным нагнетателем 11.

Аппарат снабжен двумя штуцерами 12 и 13 для ввода жидкости, соединенными между собой трубопроводом 14. с регулятором 15 расхода жидкости. Штуцер 12 соединен трубопроводом с жидкостным приводом 3.

В аппарате горизонтального типа вал жидкостного привода 3 связан с валом контактного устройства 8, двухступенчатой кони-ческой зубчатой передачей и трансмиссионным вшюм

16. Первая ступень содержит зубчатую пару 17 и 18,, а вторая ступень - 3vf5 чатую пару 19 и 20.

Жидкостной привод 3 расположен в сливной, емкости 21, соединенной с корпусом 1 аппарата при помощи сливных патрубков 22.

Сливная емкость снабжена штуцерами 23 и 24 для вывода жидкости, соединенными между собой трубопроводом 25 с регулятором 26 расхода.

Предлагаемый аппарат вертикальног типа Гфиг.1) работает следующим образом.

Газ поступает в аппарат и движется вверх, контактируя с жидкостью, поступающей вниз на контактных ступенях 2. Жидкость подается в верхнюю часть аппарата по трубопроводу, через штуцера 12 и 13.

Жидкость, поступающая в штуцер 12, пррходит по жидкостному приводу 3 и приводит контактные устройства 8 и центробежные нагнетатели 11 во вращение.

Интенсивность вращения зависит от количества жидкости, проходящей по жидкостному приводу, которое регулируется при помощи регулятора расхода 15. Увеличение или уменьшение расхода жидкости через регулятор 15 . и штуцер I3 вызывает соответственно уменьшение или увеличение расхода ее через трубопровод 14 и жидкостной привод 3.

Контактные устройства 8 и нагнетатели 11 приводятся во вращение следующим образом.

Жидкость поступает в корпус жидкостного привода 3 и проходит через статоры 4, которые своими турбинками направляют жидкостной поток на турбинки роторов 5. При этом роторы и закрепленный в них вал подшипников приводятся во вращение, используя центральное кольцо статоров в роли подшипников скольжения. Вращение вала жидкостного привода передается при помощи зубчатых колес 6 и щестерен-сателлитов 7 на контактные устройства 8 и нагнетатели 11.

Газ с захваченной на контактных ступенях 2 капельной жидкостью попадает на лопасти центробежного нагнетателя 11, где происходит отбой капель за счет центробежной силы. Газ проходит через фильтрующий слой 10, перфорации трубы 9 контактного устройства 8 и выводится из аппарата. Фильтрующий слой коагулирует мелкие капли жидкости и за счет

центробежной силы отбрасывает ее к стенкам аппарата, по которым она стекает в реакционную зону.

Большое проходное сечение фильтрующего слоя способствует уменьшению габаритов контактных устройств и потерь давлений газового потока. Центробежные нагнетатели 11 не только отбивают крупные капли жидкости, но и нагнетают газовый поток по ходу его движення в аппарате, способствуя этим уменьшению потерь давления в аппарате. Нагнетательная способность центробежных нагнетателей может быть увеличена редуцированием за счет установки дополнительных зубчатых передач.

Установка нагнетателей в сепарационной зоне между ступенями контакта способствует уменьшению потерь давления на этих ступенях.

.В аппарате горизонтального типа (фиг.З) проконтактировавшая жидкость сливается по патрубкам 22 в сливную емкость 21, поступает в жидкостной привод 3 и, двигаясь по нему, приводит во вращение вал привода. Вращение вала передается при помощи двух зубчатых конических пар 17, 18 и 19, 20 на контактное устройство 8 и центробежный нагнетатель 11.

Уносимые газом капли жидкости отбиваются центробежным нагнетателем II и контактным устройством, 8 и попадают в сливную емкость 21.

Число оборотов контактного устройства 8 и нагнетателя 11 зависит от количества жидкости, проходящей через жидкостной привод. Это количество жидкости регулируется путем частичного отвода ее из сливной емкости 21 через штуцер 23 по трубопроводу 25 при помощи регулятора 26 расхода жидкости.

/ппарат вертикального типа (фиг.4) работает по аналогии с аппаратом горизонтального типа (фиг.З), используя для сепарации энергию проконтактировавшей жидкости.

Байпасные линии для газа и жидкос ти позволяют производить ремонт сепарационной зоны, вынесенной из аппарата, и жидкостного привода без остановки самого аппарата, работакицего его этом в режиме без брызгоуноса (при меньшей производительности). Частота вращения центробежных нагнетателей 11 иконтактных устройств 8 регулируется изменением расхода тшдкости через байпасную линию. Эффективность работы сепарационного узла аппарата зависит от энер. гии жидкости, которую можно использовать для целей сепарации. Таким образом, установка в сепарационных зонах тепломассообменных аппаратов контактных устройств 8 и центробежных нагнетателей 1I позволит предотвратить унос жидкости из аппарата, расширить диапазон нагруз по газу и жидкости и уменьшить по54терю давления газового потока, причем это можно осуществить, утилизируя энергию жидкого потока, которая обычно теряется. Использование энергии контактируемой жидкости для целей сепарации позволит применятьВ процессах .с меняющимися нагрузками по газу и жидкости, например, в газовой промышленности вертикальные аппараты, работающие в режиме фаз, и горизонтальные прямоточные аппараты.

1. ТЕЕЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, включающий корпус с патрубками ввода и. вывода фаз, размещенные на валу жидкостные приводы, контактные устройства, сепарационную зону, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона нагру-. зок по газу и жидкости за счет предотвращения уноса капельной жидкости, контактные устройства установлены в сепарационной зоне аппарата и соединены с валом жидкостного привода при помощи зубчатой передачи. 2. Аппарат по п. 1 , отличающийся тем, что контактные устройства выполнены в виде перфорированных цилиндров с фильтрующим слоI ем и снабжены центробежным нагнетателями. сл

жидкость

ианость

Газ

X

жидность

Фие. г

И)