Аппарат для контакта газа и жидкости Советский патент 1987 года по МПК B01D3/30 B01F7/16 

113

Изобретение относится к аппаратам с перемешивающими устройствами, может быть использовано в пищевой и химической промьщшенности для адсорбции газов, для очистки сточных вод, газов от пыли и является усовершенствованием известного аппарата по авт.св. № 701649,

Цель изобретения - интенсификация процесса диспергирования газа в жидкости путем наложения пульсаций на взаимодействующие фазы, увеличения межфазовой поверхности и скорости обновления ее.

На фиг.1 схематически показан предлагаемый аппарат, вертикальный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - узел I на фиг.1; на фиг.4 - сечение Б-Б на фиг.З; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.З.

Аппарат содержит корпус 1 с плоской крышкой 2 и наклонным днищем 3. Снизу в аппарат встроены две централные коаксиально расположенные трубы 4 и 5.

В верхней части аппарата на трубе 4 расположено однорядное. сегнерово колесо 6 с разбрызгивакзщими форсунками 7. К крыщке аппарата с помощью стержней 8 крепится опорное кольцо с отбойными упругими пластинами 9,

В нижней части аппарата на трубах 4 и 5 расположено двухрядное сегнерово колесо 10, имеющее в головке верхний ряд труб 11 с разбрызгивающими форсунками для ввода жидкости, который размещается на внутренней трубе 4 и нижний ряд труб 14 для ввода газа, размещающийся на наружной трубе 5. Верхний 11 и нижний 14 ряды труб с форсунками размещаются в головке двухрядного колеса с накопителями 15 Направление форсунок в обоих рядах одинаковое.

Над верхним рядом труб 11 в головке колеса, в месте скользящей посадки ее на трубе 4, и в стенке трубы 4 выполнены соосные отверстия 12 и 13. Между рядами труб 14 в головке колеса, в месте скользящей посадки ее на трубе 5, и в стенке трубы 5 выполнены соосные отверстия 16 и 17. Упругие пластины в нижней части: аппарата закреплены на перфорированном диске 18, свободно посаженном на трубе 5 и разделяющем зоны смешения и отстаивания.

Аппарат снабжен циркуляционным контуром, включающим трубопровод 19,

62

теплообменник 20 и насос 21, штуцерами 22 для отвода отработанного газа и щтуцерами 23 для отвода прореагировавшей или отработанной жидкости.

Аппарат работает следующим образом.

Исходная жидкость поступает во всасывающую линию насоса 21, смешивается с рециркулятором, проходя через

насос, центральную трубу 4 с отверстиями, сегнерово колесо верхней ступени аппарата, верхний ряд труб 11 форсунками двухрядного колеса нижней ступени.

В верхней части аппарата при выбросе жидкости из форсунок происходит вращение колеса под действием реактивных моментов, а струи жидкости, вытекающие из форсунок, производят

периодические удары по упругим пластинам 9. При этом знергия удара расходуется в основном на диспергирование жидкости, а частично преобразуется в упругую энергию пластин, которая расходуется на колебательное диспергирование стекающих пленок жидкости. Благодаря работе распылитель- но-перемешивающего устройства в верхней ступени аппарата достигается высокая плотность брошения газового пространства.

В нижней ступени аппарата струи жидкости, выходящие из верхнего ряда труб и форсунок двухрядного сегнерова колеса, производя струйное перемешивание дисперсии в аппарате, осуществляют одновременное реактивное вращение колеса и периодические удары по упругим пластинам. Под действием ударов струй жидкости перфорирован- ньш диск- 18 с пластинами начинает вращаться в сторону движения струй жидкости, противоположную вращению колеса. При этом энергия удара струй

жидкости частично преобразуется в упругую энергию вращающихся на диске пластин, расходующуюся затем на колебательное перемешивание дисперсии. При вращении двухрядного сегнерова колеса 10 через периодически сов- мещаюшиеся отверстия 12 и 13 часть жидкости выбрасывается в зону активной коалесценции пузырьков газа в аппарате, что благодаря несжимаемости жидкости приводит к пульсации

струй жидкости, выходящих из форсунок колеса в верхней части аппарата и форсунок верхнего ряда 11 двухрядного колеса.

Газ поступает по наружной трубе 5 и трубам с форсункаяи нижнего ряда 14 двухрядного колеса От действия реактивного момента газовых струй, суммирующегося с реактивным моментом струй жидкости, скорость вращения колеса увеличивается. Энергия удара струй газа, суммируясь с энергий удара струй жидкости, увеличивает скорость вращения перфорированного дис- ка 18 и упругую энергию вращающихся на нем пластин, расходующуюся затем на колебательное перемешивание дисперсии.

При вращении двухрядного сегнеро- ва колеса 10 через периодически совмещающиеся .отверстия 16 и 17 часть газа импульсами выбрасывается в зону активного перемешивания нижнего колеса, что накладывает пульсацию на основной поток газа в трубе 5, а соответственно и на струи газа, выходящие -в аппарат из форсунок нижнего ряда.

Предлагаемьш аппарат за счет пульсационно-струйного перемешивания пульсирующими струями жидкости и газа, механического перемешивания вращающимися в разные стороны двухрядным сегнеровым колесом 10 и перфорированным диском 18 с пластинами, колебательного перемешивания вращающимися с диском упругими пластинами, а также благодаря высокой плотности орошения газового пространства и пуль- сационно-струйному диспергированию жидкости в верхней части аппарата. позволяет с большой эффективностью проводить процесс диспергирования газа в жидкости. Экономичность процес- сов очистки газа от пыли и абсорбции газов увеличивается за счет использования .перфорированного диска дпя разделения зон активного перемешивания и отстаивания, а в совокупности с пульсацией и наклонным днищем - для сепарации фаз под действием центробежных сил и сил тяжести.

В зависимости от растворимости газа уровень жидкости в аппарате можно менять, поэтому аппарат может быть использован либо как скруббер - дЛя хорошо растворимых газов (верхнее сегнерово колесо расботает в газовом пространстве), либо как барботажный реактор - для плохо растворимых газов (верхнее колесо работает под уровнем жидкости).

В нижней части аппарата для контакта газа и жидкости используется пульсационно-перемешивающее устройство в виде двухрядного сегнерова колеса. Благодаря размещению над верхним рядом труб 11 в головке колеса в месте скользящей посадки ее на трубе Див стенке трубы 4 соосных отверстий 12 и 13, периодически совм при вращении колеса, происходит импульсное выбрасывание жидкости в зону активной коалесценции пу- зырьков газа в аппарате, что приводи благодаря несжимаемости к наложению пульсаций на струи жидкости, выходящие через форсунки верхнего и нижнего колес. Ввиду незначительной сжимаемости дисперсии в аппарате пульсация струй жидкости передается всей массе дисперсии в аппарате. Благодаря размещению между рядами труб 11 и 14 в головке колеса в месте скользящей посадки ее на трубе 5 и в стенке трубы 5 соосных отверстий 16 и 17 периодически совмещающихся при вращении колеса, происходит импульсное выбрасывание газа в зону активного перемешивания двухрядного колеса, что накладывает пульсацию на основной поток газа в трубе 5, а соответственно, и на струи газа, выходящие в аппарат через трубы и форсунки нижнего ряда.

В аппарате обеспечивается дополнительное дробление пузьфьков газа пульсирующими струями жидкости через совмещающиеся отверстия 12 и 13 в зоне активной коалесценции их у поверхности по центру аппарата; дополнительное диспергирование газ а пульсирующими струями газа через совмещающиеся отверстия 16 и 17 в зоне активного перемешивания двухрядного колеса; наложение пульсаций на струи жидкости и газа, выходящие из форсунок верхнего и нижнего колес, и на перемешиваемую среду в аппарате.

Формула изобретения

Аппарат для контакта газа и жидкости по авт.св. № 701649, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса диспергирования газа в жидкости путем наложения пульсаций на взаимодействуюш 1е фазы, увеличения межфазовой поверхности и скорости обновления ее,в головке

513117466

двухрядного сегнерова колеса, в мес- жидкости и газа и в стенках труб вы- тах посадки ее на трубах для подачи полнены соосные отверстия.

Изобретение относится к аппаратам с перемешивакшрши устройствами для контакта газа и жидкости и может быть использовано для аэрации жидкости в процессах хемосорбции, физической абсорбции, для очистки газов от пыли. Цель изобретения состоит в интенсификации процесса диспергирования газа в жидкости путем наложения пульсаций на взаимодействующие фазы, увеличения межфазовой поверхности и скорости обновления ее и увеличение удельной производительности аппарата. Внизу аппарата в головке двухрядного сегнерова колеса 10 в местах скольжения ее на неподвижных трубах 4 - для подачи жидкости, трубах 5 - для газа и в стенках самих труб 4 и 5 имеются отверстия 12 и 13 над верхним рядом труб 11 и отверстия 16 и 1 7 между рядами труб 1 1 и 14. Отверстия в головке колеса и в трубах периодически совмещаются за каждьш оборот колеса. На перфорированном диске, свободно посаженном на трубе 5,. закреплены упругие пластины. Вверху аппарата на трубе 4 расположено однорядное сегнерово колесо с разбрызгивающими форсунками, а к крьшке на стержнях крепится опорное кольцо с пластинами. Аппарат снабжен S циркуляционным контуром с теплообменником и насосом. 3 ил. (Л со 1Ч

Фиг. 2

В-в

Фиг.

Фиг. 5

Редактор Н.Бобкова

Составитель С.Баранова

Техред А.Кравчук Корректор Н. Рогулич

Заказ 1914/6 Тираж 657Подписное

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

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