Колонна для тепломассообменных процессов Советский патент 1986 года по МПК B01D53/20 

1

Изобретение относится к насадоч- ным колоннам для проведения тепло- массообменньпс процессов в системах газ(пар) - жидкость и может быть использовано в нефтеперерабатывающей, химической и других отраслях промыишенности.

Целью изобретения является интенсификация процессов тепломассообмена путем увеличения турбулизации потока, времени, контакта фаз- и постоянного обновления.

На фиг. 1 представлена колонна, продольный разрез.; на фиг. 2 - наса- дочный элемент, общий вид; на- фиг. 3 -. разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - расположение насадочных элементов в колонне с одинаковым направлением движения потоков; на фиг. 5 - то же, с противоположным направлением движения потока; на фиг. 6 - шахматное расположение насадочных элементов.

Колонна включает в себя корпус 1, оросительные устройства 2, насадоч- ные элементы 3, установленные в опорных решетках 4 и каплеуловитель 5. Наружные поверхности насадочных элементов 3 вместе с опорными решетками 4 образуют камеры 6 перемешивания, в которых установлены оросители 7. Насадочный элемент 3 состоит из двух дисков 8 и щайбы 9, между которыми размещены лопатки 10, образующие полые конусы - прямой и обратный, соединенные большими основаниями с помощью шайбы 9. Лопатки расположены тангенциально к образующей конусов с зазором и перекрытием между соседними лопатками. В некоторых случаях, например, при абсорбции хорошо растворимых газов насадочный элемент может быть вьшолнен в виде полых конусов с просечками по образующим конусов и отбортовкамив противоположные стороны (внутрь и наружу конуса). Направление лопаток может быть как по часовой, так и против часовой стрелки. Комбинацией различных насадочных элементов можно полу12470692

горизонтальные трубы, проходящие через все сечение конуса), но более габаритен.Второй вариант имеет меньшие габариты,но при этом затруднен подвод жидкости в оросительные устройства 7.В этом случае он может быть осуществлен, например, через вертикальные трубы, проходящие сквозь опорные решетки 4.

IQ В качестве оросительных устройств могут быть использованы различные форсунки, в .том чисЛе грубого рас15

20

25

30

33

40

45

пыла, а в качестве каплеуловителя 5 - жалюзийные или центробежные сепараторы.

Колонна работает следующим образом.

Газ поступает в корпус 1 колонны, проходит через оросительные, устройства 2 и распределяется по насадочным элементам 3. Проходя между лопатками 10 обратного конуса насадочного элемента 3, газожидкостньш поток получает вращательное движение, в результате которого происходит интенсивное перемешивание фаз. При этом капли жидкости, как наиболее тяжелые, движутся к периферии, пересекая газовый поток, в результате чего происходит интенсивньй массо- обмен.

Далее газожидкостньй поток попадает в полость прямого конуса насадочного элемента 3, где продолжается процесс интенсивного массообмена и откуда, получив дополнительное закручивание между лопатками 10 верхнего прямого конуса, поступает в камеры 6 перемешивания. Через оросительные устройства 7 в камеру 6 перемешивания подается свежая жидкость и в них происходит столкновение закрученных (в одну или разные стороны) газожидкостных потоков из нескольких насадочных элементов, в результате чего возникает хаотичное, сильно турбулизированное движение фаз, происходит тщательное перемешивание газа с жидкостью, дробление капель и обновление поверхности контакта

чить спутное (фиг. 4) или противопо- 50фаз, выравнивание их концентраций

ложное (фиг. 5) движение потоков впо сечению, а следовательно, достизоне 6 перемешивания.Расположение на- гается интенсификация процессов тепсадочных элементов может быть много-ло- и массообмена. рядньм (фиг. 4-5) или шахматнымИз камер перемешивания первого

(фиг. 6) .Первый вариант удобнее в слу-55ряда газ распределяется по насадоччае необходимости размещения в каме-ным элементам следующего ряда, и

pax 6 перемешивания дополнительных оро-процессы гидродинамики и массообмесительных устройств 7 (через прямыена повторяются аналогичным образом.

пыла, а в качестве каплеуловителя 5 - жалюзийные или центробежные сепараторы.

Колонна работает следующим образом.

Газ поступает в корпус 1 колонны, проходит через оросительные, устройства 2 и распределяется по насадочным элементам 3. Проходя между лопатками 10 обратного конуса насадочного элемента 3, газожидкостньш поток получает вращательное движение, в результате которого происходит интенсивное перемешивание фаз. При этом капли жидкости, как наиболее тяжелые, движутся к периферии, пересекая газовый поток, в результате чего происходит интенсивньй массо- обмен.

Далее газожидкостньй поток попадает в полость прямого конуса насадочного элемента 3, где продолжается процесс интенсивного массообмена и откуда, получив дополнительное закручивание между лопатками 10 верхнего прямого конуса, поступает в камеры 6 перемешивания. Через оросительные устройства 7 в камеру 6 перемешивания подается свежая жидкость и в них происходит столкновение закрученных (в одну или разные стороны) газожидкостных потоков из нескольких насадочных элементов, в результате чего возникает хаотичное, сильно турбулизированное движение фаз, происходит тщательное перемешивание газа с жидкостью, дробление капель и обновление поверхности контакта

фаз, выравнивание их концентраций

Интенсификация и полнота процессов массообмена достигается также много- ярусностью орошения через оросительные устройства 7, которые размещаются в камерах 6 перемешива:ния.

Обработанный в насадочной колонне газ очищается от капель жидкости в каплеуловителе 5 и направляется .на дальнейшее использование.

Таким образом, предлагаемая наса- дочная колонна по сравнению с прототипом .увеличивает эффективность тепло- и массообмена за счет интенсивного перемешиван ия взаимодействующих фаз, возрастания времени контак та фаз, обусловленного зигзагообраз

-15

12470694

ным движением потока в осевом направлении и радиальными перемещениями его при вращении, а также за счет постоянного обновления поверхности контакта фаз, обусловленного дроблением жидкости при столкновении закрученных потоков и дополнительного орошения в камерах перемешивания.Кроме того, в предлагаемом устройстве отсутствуют вращающиеся детали.

10

Эти преимущества имеют особое значение при абсорбции труднораство- римьЕС-газов,т.е. когда необходимы многополочные или многоярусные колонны.

Фиг.З

Фuг.i

Фмг.5

X

Составитель С.Баранова Редактор Н.Слободяник /ТехредВ.Кадар Корректор И.Муска

Заказ 4047/9 Тираж 663 Подписное ВНРШПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 6