Промыватель Советский патент 1988 года по МПК B01D47/06 

//соvj

ОО ND

СО

Изобретение относится к аппаратам для проведения процессов тепломассообмена, в частности абсорбции, а такрези 7 имеют зигзагообразный профиль, такой же профиль имеют и образующиеся пленки, что увеличивает поверхность

Изобретение может быть использовано для проведения процессов тепломассообмена, в частности абсорбции, а также мокрой очистки газов от механических и газообразных примесей, и позволяет интенсифицировать процесс. Промыватель содержит распределитель жидкости, выполненный в виде, цилиндрической камеры 4, ограниченной снизу конусным обтекателем 5 и сверху - переходником 6. Переходник имеет форму усеченного конуса, расположен- ног о вершиной вверх. На боковой поверхности камеры 4, обтекателя 5 и переходника 6 выполнены сквозные зигзагообразные равноширокие однонаправ- прорези 7. С к корпусу размещен отражатель 9, охватывающий ци:п1ндрическую камеру, выполненный с зигзагообразным профилем и снабженный в верхней части конфузором. Патрубок подвода газа 2 размещен тангенциально и ориентирован по направлению прорезей 7, отражатель выполнен из раппобоких уголков из гидрофобного материала. Пространственные пленки жидкости, создаваемые распределителем 11, создают при прохождении газа развитую поверхность контакта фаз. Зз.п. ф-лы, 1 ил. ю (Л

же мокрой очистки газов от механичес- контакта газа и жидкости, и при взаиких и газообразных примесей, и может быть использовано в химической, металлургической и других отраслях про- мьшшенности.

Цель изобретения - интенсификация Q процесса (массообмена) путем увеличения поверхности контакта фаз.

На чертеже показан промыватель, продольный разрез.

Промыватель включает корпус 1с 15 патрубком 2 подвода газа, размещенным тангенциально к корпусу, и патрубком 3 подвода жидкости. Внутри корпуса соосно установлен распределитель жидкости, содержащий цилиндрическую ка- 20 меру 4, ограниченную снизу конусным обтекателем 5, а сверху - кольцевым коническим переходником 6, размещенным верщиной вверх и жестко соединенным с патрубком 3 подвода жидкости. 25 На поверхности распределителя выполнены сквозные равноширокие зигзагообразные однонаправленные прорези 7, причем направление прорезей 7 ориен-

модействии высокотурбулизированного газового потока с зигзагообразной жидкостной пленкой массообмен интенсифицируется вследствие снижения диффузионного сопротивления массоперада- чи путем разрушения пограничного слоя на поверхностной границе раздела фаз турбулентными пульсациями газа. За счет того, что прорези 7 ориентированы по направлению крутки, создаваемой патрубком 2, газ дополнительно подкручивается в пленочном завихрите- ле и, следовательно, сохраняет высо- котурбулизированное состояние. После прохождения пленочного конусного за- вихрителя газ входит в пространство, образованное цилиндрической камерой 4 распределителя жидкости и отражателем 9. При этом турбулизированный газ пересекают высокоскоростные капли жидкости в различных направлениях, что приводит к дополнительному турбу- лизированному перемешиванию газа диспергированной жидкостью и значительно

тировано по направлению крутки, соз-30 интенсифицирует процессы межфазного даваемой патрубком 2. С зазором 8 к корпусу 1 размещен отражатель 9, который выполнен с зигзагообразным профилем в виде равнобоких уголков 10 из гидрофобного-материала. Отража-,г мелкие капли увлекаются газовым потообмена. При этом крупные капли жидкости падают под давлением тяжести в нижнюю часть устройства, контактируя с газом на всем пути падения.

тель 9 охватывает по высоте камеру 4 распределителя 11 жидкости и снабжен в верхнем конце конфузором 12,

Промыватель работает следующим образом.40

Газ, загрязненньш газообразными или механическими примесями, поступает в устройство через патрубок 2. Вследствие тангенциального размещения патрубка 2 происходит закрутка потока.с внутри корпуса 1 с образованием высокотурбулизированного ядра потока, что характеризует наличие активного гидродинамического состояния газа для осуществления процессов взаимодействия в системе газ - жидкость. Поднимаясь по высоте устройства, турбулизированный загрязненный газ взаимодействует с пленочным конусным завих- рителем (пространственными нисходящими пленками жидкости), создаваемым однонаправленными прорезями 7, размещенными на поверхности конусного обтекателя 5. Благодаря тому, что про50

55

ком в восходящее движение. Далее газ с каплями жидкости проходит пленочный осевой завихритель (пространственные горизонтальные пленки жидкости зигзагообразного профиля), создаваемый сквозными прорезями 7 на поверхности цилиндрической камеры 4 распределителя жидкости. При этом происходит взаимодействие газа с пленками жидкости, сопровождающееся процессами массообмена и закруткой потока в прежнем направлении. Пленки жидкости, обра зуемые цилиндрической камерой 4, взаимодействуют с отражателем 9, в результате чего происходит каплеобразование, что резко увеличивает поверхность контакта фаз, при этом образовавшиеся капли движутся со значительной скоростью, что интенсифицирует массообмен за счет уменьшения величины пограничного слоя газа на поверхности раздела фаз, определяющего сопротивление массопере- дачи. Благодаря тому, что отражатель

модействии высокотурбулизированного газового потока с зигзагообразной жидкостной пленкой массообмен интенсифицируется вследствие снижения диффузионного сопротивления массоперада- чи путем разрушения пограничного слоя на поверхностной границе раздела фаз турбулентными пульсациями газа. За счет того, что прорези 7 ориентированы по направлению крутки, создаваемой патрубком 2, газ дополнительно подкручивается в пленочном завихрите- ле и, следовательно, сохраняет высо- котурбулизированное состояние. После прохождения пленочного конусного за- вихрителя газ входит в пространство, образованное цилиндрической камерой 4 распределителя жидкости и отражателем 9. При этом турбулизированный газ пересекают высокоскоростные капли жидкости в различных направлениях, что приводит к дополнительному турбу- лизированному перемешиванию газа диспергированной жидкостью и значительно

интенсифицирует процессы межфазного мелкие капли увлекаются газовым потообмена. При этом крупные капли жидкости падают под давлением тяжести в нижнюю часть устройства, контактируя с газом на всем пути падения.

0

с

0

5

ком в восходящее движение. Далее газ с каплями жидкости проходит пленочный осевой завихритель (пространственные горизонтальные пленки жидкости зигзагообразного профиля), создаваемый сквозными прорезями 7 на поверхности цилиндрической камеры 4 распределителя жидкости. При этом происходит взаимодействие газа с пленками жидкости, сопровождающееся процессами массообмена и закруткой потока в прежнем направлении. Пленки жидкости, обра зуемые цилиндрической камерой 4, взаимодействуют с отражателем 9, в результате чего происходит каплеобразование, что резко увеличивает поверхность контакта фаз, при этом образовавшиеся капли движутся со значительной скоростью, что интенсифицирует массообмен за счет уменьшения величины пограничного слоя газа на поверхности раздела фаз, определяющего сопротивление массопере- дачи. Благодаря тому, что отражатель

313

9 выполнен зигзагообразного профиля и в виде равнобоких уголков, происходит такое отра; ;ение пленок жидкости, что образовавшиеся капли движутс в разных направлениях, что позволяет рационально заполнить каплями зону интенсивного капельного массообмена. Выполнение отражателя 9 из гидрофобного материала устраняет растекание пленок по поверхности отражателя 9 и обеспечивает полное дробление пространственных пленок на капли, что способствует увеличению поверхности контакта фаз. Благодаря тому, что от ражатель 9 охватывает цилиндрическую камеру 4 распределителя жидкости, происходит локализация зоны массообмена на каплях в активном гидродинамическом режиме контакта фаз, физи- чески выражающегося в том, что в это зоне образуется плотная упаковка капель, в результате чего влияние капель на процесс массооомена становится взаимообусловленным (т.е. кап- ля в своем движении турбулизирует пограничный слой другой капли, уменьшая его толщину и, тем самым, повышая эффективность массообмена этой капли, и такое же воздействие испыты- вает на себе со стороны других капель) и интенсифицированным. После прохождения пленочного завихрителя, образуемого пилиндрической камерой 4, газокапельный поток закру1П1вается в прежнем направлении и пересекается вновь высокоскоростными кaпля и жидкости, разлетающимися от отражателя 9. Проходя зону конфузора 12, газожидкостный поток ускоряется и натекает на жидкостный завихрител1)-сепа- ратор, образованный прорезями 7, размещенными на кольцевом переходнике 6. Благодаря тому, что кольцевой переходник 6 выполнен конусным с вершиной, направленной вверх, образуется жидкостный конусный завихритель оптимальной ориентации. Благодаря наличию конфузора 10 газокапельный поток проходит через жидкостный завихритель- сепаратор в зоне наиболее близкого размещения пространственных пленок с развитой поверхностью контакта фаз, что обеспечив ает инерционное высокоэффективное осаждение капель жидкости на пленках сепаратора с последующей транспортировкой капель в составе пленок завихрителя на корпус 1 устройства. При этом имеет место косой

5

34

|Q 5 20 5 0 5

5

0

5

234

удар пленок о корпус 1, что не сопровождается дроблением жидкости на капли, а происходит гравитационное сте- кание отсепарированных капель пленок жидкости по корпусу 1. При этом в зоне между корпусом 1 и конфузором образуется гидрозатвор, откуда жидкость дренируется вниз благодаря тому, что отражатель 9 размещен на расстоянии (8) от корпуса 1. После прохождения жидкостного завихрителя-сепаратора газ, освобожденный от капельной жидкости и загрязнений, покидает устройство .

Основные преимущества предлагаемого устройства заключаются в том,что газ находится в активном гидродинамическом состоянии в течение всего времени его пребывания в устройстве, что существенно снижает сопротивление массопередачи, сосредоточенное в газовой фазе. При этом организован контакт активированного газа с жидкостью, находящейся не только в пленочном, но и в капельном состоянии, что cyiuecTBeinio увеличивает поверхность контакта и интенсифицирует мас- сообмен,

Выпо1П1ение прорезей равноширокими обеспечивает одинаковую скорость жидкости Fia в 1ходе из прорезей, при этом обеспечивается дробление струй, вытекающих из прорезей камеры распределителя, о корпус устройства. Поскольку траектория именно этих струй кратчайщая и энергия этих струй наиболее полно расходуется на образование новой высокоразвитой поверхности контакта фаз в виде капель, существенно увеличивается поверхность массообмена.

Выполнение отражателя с зигзагообразным профилем в виде равнобокого уголка позволяет организовать симметричное распределение капель, образующихся при дроблении струй, в верхнюю и нижнюю зоны устройства, что позволяет более рационально заполнить рабочий объем устройства для контакта фаз. Отражатель выполнен из гидрофобного материала, что устраняет растекание струй по поверхности отражателя и обеспечивает полное дробление струй жидкости на капли, чем существенно увеличивается поверхность контакта фаз.

Формула изобретения

4.Промыватель по пп.1 - 3, о т - личающийся тем, что зигзагообразный профиль отражателя выполнен в виде равнобоких уголков, при этом отражатель выполнен из гидрофобного материала.