Устройство для взаимодействия газа с жидкостью Советский патент 1989 года по МПК B01J10/00 

: Изобретение относится к устройст- |вам для взаимодействия газа с жидко- 1стью и может быть использовано в хи- 1мической, нефтехимической и других смежных отраслях промьшшенности для I абсорбции и хемосорбции взрывоопас- ;ных под давлением газов жидким поглотителем, например, в процессе ка- ;талитического синтеза гидроксилами- iна из окиси азота и водорода, осуществляемого в аппарате с перемешивающим устройством.

Цель изобретения - обеспечение безопасности и интенсификация процес са поглощения газа за счет увеличе-

НИН давления в зонах контакта.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство, разрез.

Устройство содержит корпус 1 адпа рата, в котором соосно установлена центральная труба 2, разделенная по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками 3, между которыми по валу 4 в ряд размещены турбинные за- крытые мешалки 5 с кольцевыми покровными 6 и сплошными нижними 7 дисками

Мешалки 5 установлены вблизи перегородок 3 с минимальным зазором межд ;плоскостью покровного диска 6 и нижн iторцом горизонтальных перегородок 3, I а центральные отверстия в перегородк :3 И покровном диске 6 концентричны iдруг другу. При этом зазор обеспечи- вает свободное вращательное движение : мешалок 5 относительно неподвижных ; перегородок 3. В кольцевом прострак- : стве между диффузором 2 и корпусом 1 ; аппарата закреплена перфорированная тарелка 8,- По высоте центральной трубы 2 между перегородками 3 устанолены штуцеры 9 для подвода газа в полость центральной трубыf а в нижне части корпуса под центральной тру- бой 2 имеется газораспределитель 10. На наружном торце вержгёй перегородки 3 радиально закреплены отбойные пластины 11, предотвращающие образование центральной воронки.

Устройство работает в периодическом и непрерывном режимах.

В начале работы приводят во вращение вал 4 с мещалками 5. Одновременно производят подачу невзрывоопасного компонента газовой смеси в придонный слой жидкости через газораспределитель 10. Под действием мешалок 5 в полости центральной трубы 2

с с

0

образуется поток жидкости, направленный вглубь сплошного слоя, встречно выходящим из распределителя 10 струям газа. Поток жидкости разбивает газ на отдельные пузьфи, образовавшаяся газожидкостная смесь отбрасывается в кольцевое пространство между центральной трубой 2 и корпусом 1 аппарата, поднимается до уровня тарелки 8 проникает через перфорацию в вышерасположенный слой жидкости, барботируя его, и затем увлекается потоком жидкости в полость центральной трубы 2. Здесь под действием каскада закрытых турбинных мешалок 5 кинетическая энергия осевого потока преобразуется в давление радиальных струй жидкости, истекающих через межлопастные каналы каждой мешалки, в результате чего происходит сжатие газожидкостной смеси в зоне между кольцевыми пере- городками 3 по обе стороны мешалки. В зоне действия нижерасположенной на валу 4 мешалки 5 сжатие усиливается, поскольку предотвращается обратный переток газожидкостной смеси через зазор между мешалкой 5 и нижним торцом перегородки 3 в предыдущую зону. Таким образом, каскад мешалок в полости центральной трубы 2 между перегородками обеспечивает последовательный рост давления нагнетаемой поочередно в зоны газожидкостной смеси. Макси з давления имеет место в нижней части аппарата на выходе потока из центральной трубы и распространяется до уровня перфорированной тарелки 8. Через отверстия перфорации сжатия газржидкостная смесь дросселирует в слой жидкости выгое тарелки 8, диспергируюсь в нем, вследствие чего избыточное давление под тарелкой вновь преобразуется в кинетическую энергию газожидкостных струй, которые восполняют собой ту часть объема поверхностного слоя, которая расходуется на поток в центральной трубе 2. Так образуется замкнутьй контур циркуляции газожидкостной смеси внутри сплошного слоя, включающий зоны с последовательно возрас- давлением.

После установившейся циркуляции осуществляется ввод газовых реагентов в полость центральной трубы 2 по зонам через штуцеры 9. Состав смеси газовых реагентов подбирается для каждой зоны в зависимости от давления и с учетом взрываемости компонетов в составе смеси.

При этом в верхние зоны, где давление невелико, впускают газ, обогащенный взрывоопасным компонентом газовой смеси, поскольку здесь недопустимо чрезмерное сжатие подводимого газа. И наоборот, в нижние зоны нагнетается смесь, обедненная взры- воопасным компонентом.

По мере продвижения потока поочередно через зоны вдоль центральной трубы концентрация поглощаемого взрвоопасного компонента в газовой сме си падает, однако за счет повьпиения давления в зонах подвода свежшс порций газовой смеси среднее значение движущей силы абсорбтщи по зонам сохраняется постоянным и интенсивност массообмена в целом по аппарату возрастает, при этом увеличивается выход полезных продуктов реакции.

Эффективньш барбот.аж слоя жидкости над тарелкой 8 в кольцевом про- странстве между центральной трубой и корпусом 1 аппарата газожидкостными струями, дросселирующими через перфорацию в тарелке 8, также способствует интенсификации процесса по глощения газа жидкостью.

Безопасность ведения процесса обеспечивается тем, что в зонах контура циркуляции подводимый взрьшоопа ный газ под действием мешалок интенсивно распределяется в жидкости и присутствие здесь крупных газовых полостей практически исключается.

При этом давление над слоем жид- 40 кости в головной части аппарата и в магистрали подачи газового реагента отвечает требованиям безопасности.

При заданных частоте вращения ва- 45 ла, числе мешалок на валу, геометрических и других параметрах мешаЛок и устройства в целом скорость циркуляции и обратная ей величина избыточного давления в зонах контакта в цен- 50 Д°к, устройство снабжено перфориро- тральной трубе и объеме аппарата под ванной тарелкой, установленной горизонтально между центральной трубой и стенкой корпуса, а патрубки дпя ввоУстройство для взаимодействия газа с жидкостью, содержащее вертикаль но установленную в корпусе центральную трубу, разделенную по высоте горизонтальными кольцевыми перегородка ми на зоны контакта, и турбинные ме- палки, установленные на валу между перегородками, патрубки ввода и вывода фаз, о т л и ч а ю щ е е С. я,с тем, что, с целью обеспечения безопа ности и интенсификации процесса поглощения газа за счет увеличения давления в зонах контакта, мешалки вьтолнены со сплошным нижним и кольцевым верхним дисками и установлены с зазором к нижним торцам перегороперфорированной тарелкой определяются расходом газожидкостной смеси через живое сечение отверстий перфорации

в тарелке 8. Подбором перечислен- gg контакта.

да газа установлены в каждой зоне

ством.

ных параметров достигаются оптимальные условия ведения процесса.

Таким образом, процесс поглощения взрывоопасной газовой смеси жидким реагентом интенсифицируется за счет последовательно возрастающего давления в зонах контура циркуляции, куда осуществляют ввод газовой смеси с разным для каждой зонь: объемным соотношением компонентов. Рост давления обеспечивается благодаря энергии скоростного напора жидкости, создаваемого закрытыми турбинными мешалками со сплошным нижним диском в полости центральной трубы. Раздельный подвод газовой смеси в зоны контура циркуляции с учетом давления для данного состава смеси обеспечивает безопасные условия для ведения процесса, позволяет сохранить постоянным значение средней движущей силы абсорбции по зонам, что, в конечном итоге, интен- сифихщрует массообмен iB аппарате.

Практическая реализация данного устройства в аппарате с мешалкой позволяет увеличить выход целевого продукта приблизительно в 1,1-1,2 раза по сравнению с известньм устройФормула изобретения

Д°к, устройство снабжено перфориро- ванной тарелкой, установленной горизонтально между центральной трубой и тенкой корпуса, а патрубки дпя ввоУстройство для взаимодействия газа с жидкостью, содержащее вертикально установленную в корпусе центральную трубу, разделенную по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками на зоны контакта, и турбинные ме- палки, установленные на валу между перегородками, патрубки ввода и вывода фаз, о т л и ч а ю щ е е С. я,с тем, что, с целью обеспечения безопасности и интенсификации процесса поглощения газа за счет увеличения давления в зонах контакта, мешалки вьтолнены со сплошным нижним и кольцевым верхним дисками и установлены с зазором к нижним торцам перегороконтакта.

да газа установлены в каждой зоне

Изобретение относится к устройствам для взаимодействия газа с жидкостью, может быть использовано в химической, нефтехимической и других смежных отраслях промышленности для абсорбции и хемосорбции взрывоопасных под давлением газов жидким поглотителем, например, в процессе каталитического синтеза гидроксиламина из окиси азота и водорода, осуществляемого в аппарате с перемешивающим устройством, и позволяет обеспечить безопасность и интенсифицировать процесс поглощения газа за счет увеличения давления в зонах контакта. Устройство для взаимодействия газа с жидкостью включает вертикально установленную в корпусе центральную трубу, разделенную по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками, закрытые турбинные мешалки со сплошным нижним и кольцевым верхним дисками, установленные с зазором к нижним торцам горизонтальных кольцевых перегородок. Между центральной трубой и корпусом закреплена перфорированная тарелка, а патрубки для ввода газа установлены в каждой зоне контакта. 1 ил. о