Тепломассообменный аппарат Советский патент 1987 года по МПК B01D3/30 

Изобретение относится к аппаратуре для тепло- и массообмена в системах газ (пар) - жидкость и может быть использовано в химической промышленности, черной и цЕзет- ной металлургии, в процессах абсорбции, ректификации и очистки газов, широко,применяемых в различных областях народного хозяйства.

Цель изобретения - повышение эффективности использования рабочего объема аппарата за счет организации дополнительного контакта фаз и повышения пропускной способности аппарата по жидкости.

На фиг. 1 изображен тепломассообмен- ный аппарат, разрез,вид спереди; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез; на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2, движение потоков жидкости и газа в контактном элементе и вытеснителе; на фиг. 4 - контактный элемент, вариант выполнения, при котором нижняя кромка снабжена прорезями; на фиг. 5 - то же, обечайка выполнена цилиндрической.

Тепломассообменный аппарат состоит из корпуса 1, в котором установлены тарелки 2. На тарелках 2 закреплены контактные элементы 3, выполненные в виде обечайки сужающейся книзу формы (фиг. 3 и 4) или в виде цилиндрической обечайки (фиг. 5). На боковой поверхности контактных элементов 3 выполнены тангенциальные просечки 4. В контактных элементах 3 верхней частью размещены вытеснители 5 с уменьшающимся снизу вверх поперечным сечением. Для стока жидкости из контактного элемента 3 между вытеснителем 5 и нижней кромкой контактного элемента 3, в котором он установлен, имеется кольцевой зазор 6 (фиг. 3), либо нижняя кромка контактного элемента 3 выполняется с прорезями 7 (фиг. 4). На боковой поверхности нижней части вытеснителей 5, расположенной вне контактного элемента 3, выполнены тангенциальные просечки 8.

Устройство работает следующим образом.

Восходящий газовый поток, пройдя тангенциальные просечки 4 элементов 3, приобретает вращательное движение, которое стабилизируется при последовательном прохождении потока через тангенциальные просечки 8 вышерасположенных вытеснителей 5 и просечки 4 расположенных выще контактных элементов 3. Жидкость, находящаяся на верхней тарелке 2, протекает через верхнюю кромку контактных элементов 3, стекает по их внутренней поверхности и за счет кинетической энергии струй газового потока приобретает вращательное движение. Вращающийся слой жидкости выходит через кольцевой б между контактным элементом 3 и вытеснителем 5 или через прорези 7 в нижней кромке контактного элемента 3 в межтарельчатое пространство.

0

5

0

5

0

5

0

5

O

5

где разбрызгивается и контактирует со струями газа, выходящими из тангенциальных просечек вытеснителя 5. Таким образом, контакт между жидкостью и газом осуществляется как в контактных элементах, так и в межтарельчатом пространстве.

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с известным является повышение эффективности .использования рабочего объема аппарата за счет организации дополнительного контакта фаз. Дополнительная зона контакта обеспечивается за счет установки вытеснителя верхней частью внутри контактного элемента. При этом вытеснитель в нижней части, расположенной вне контактного элемента, имеет на боковой поверхности тангенциальные просечки и установлен в контактном элементе с кольцевым зазором относительно его нижней кромки, либо нижняя кромка контактного элемента снабжена прорезями. Дополнительная зона контакта между жидкостью и паром образуется также на поверхности вытеснителя в его нижней части при встрече жидкости, вытекающей из кольцевого зазора или через прорези в нижней кромке контактного элемента, с газом, выходящим из просечек в нижней части вытеснителя.

Отсутствие переточных труб улучшает условия для центробежной сепарации фаз, так как в этом случае торможение вращению потока жидкости незначительно.

Кроме того, сопротивление перетоку жидкости через кольцевой зазор между вытеснителем и контактным элементом или через прорези в нижней кромке контактного элемента значительно меньше чем в переточных трубах, вследствие чего возрастают пропускная способность аппарата по жидкости и производительность аппарата.

В качестве дополнительного эффекта следует указать также на отсутствие переточных труб, как элементов конструкции, значительно усложняющих изготовление и монтаж устройства.

При передаче жидкости со ступени на ступень через трубчатые перетоки контакт фаз в межступенчатом пространстве исключается полностью, а в верхних частях малоэффективен из-за неравномерности орошения по периметру. В предложенном аппарате выполнение многочисленных просечек или кольцевого зазора между контактными стаканами и вытеснителями обеспечивает равномерность орошения как наружной поверхности вытеснителей, так и внутренней поверхности контактных стаканов. Сохранение вращательного движения жидкости при выходе через кольцевые зазоры, имеющие значительный периметр, и нисходящего движения в зонах контактирования определяет высокую пропускную способность контактных устройств и широкий диапазон устойчивой работы аппарата.

Формула изобретения

1. Тепломассообменный аппарат, включающий корпус с тарелками, на которых установлены контактные элементы с тангенциальными просечками на боковой поверхности, снабженные размещенными внутри них вытеснителями с уменьщающимся снизу вверх поперечным сечением, отличающийся тем, что, с целью повыщения эффективности использования рабочего объема аппарата за счет организации дополнительного контакта фаз и повыщения пропуск

ной способности аппарата по жидкости, вытеснители установлены верхними частями в контактных элементах, при этом их нижние части, расположенные вне контактных элементов, имеют на боковой поверхности тангенциальные просечки.

2.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что вытеснители установлены в контактных элементах с кольцевым зазором в их нижней кромке.

3.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что нижняя кромка контактных элементов выполнена с прорезями.

Фиг.1

Фиг. 2

Изобретение может быть использовано в процессах абсорбции, ректификации и очистки газов в химической промышленности и черной и цветной металлургии. Аппарат позволяет значительно повысить эффективность использования рабочего объема за счет организации дополнительного контакта фаз и увеличить пропускную способность по жидкости. Для этого контактные элементы (КЭ), закрепленные на тарелках, выполнены в виде обечайки, сужающейся книзу, или имеют цилиндрическую форму и на их боковой поверхности выполнены тангенциальные просечки, пройдя через которые восходящий газовый поток приобретает вращательное движение, стабилизирующееся при последовательном прохождении потока через тангенциальные просечки выще- расположенньЕх вытеснителей и просечки, расположенные выше КЭ, и т. д. Жидкость, стекающая с тарелки по внутренней поверхности КЭ, приобретает вращательное движение за счет кинематической энергии струй газового потока и выходит через кольцевой зазор между КЭ и вытеснителем или через прорези в нижней кромке КЭ в межтарельчатое пространство, где разбрызгивается и контактирует со струями газа. Таким образом, контакт между жидкостью и газом осуществляется как в контактных элементах, так и в межтарельчатом пространстве. 2 з.п. ф-лы, 5 ил. С $е сл со о 00 4

/1-А

Жидкость Газ

Фиг.З

Фиг,. 5