Массообменный аппарат для взаимодействия газа (пара) с жидкостью Советский патент 1989 года по МПК B01D3/28 

Изобретение относится к контактным устройствам для осуществления процессов тепло- и массообмена в газо(паро)-жидкостных системах, .может найти применение в процессах абсорбции, десорбции, хемосорб- ции и ректификации и предназначено преимущественно для проведения абсорбционных и ректификационных процессов в условиях повыщенной нагрузки по жидкой фазе. Целью изобретения является увеличение пропускной способности аппарата по жидкой фазе, диапазона устойчивой работы и повышению чистоты отбора целевых продуктов. На фиг. 1 представлен аппарат, поперечный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Аппарат содержит корпус 1 с расположенными по высоте горизонтальными перфорированными тарелками 2 и переливными устройствами 3. В отверстиях 4 каждой тарелки размещены патрубки 5, над каждой парой которых закреплена дугообразная трубка 6, концы которой расположены с зазором 7 к основанию тарелки и с радиальным зазором 8 к патрубкам 5. В верхней части дугообразной трубки 6 в стенке, обращенной -к основанию тарелки 2, выполнено отверстие 9. В,нижней части на концах трубки выполнены отверстия 10, которые перекрываются наружными стаканами 11, плотно примыкающими к поверхности трубки 6 сверху, а снизу образующими зазоры 12 с основанием тарелки 2 и радиальные зазоры 13 с дугообразной трубкой 6.

Аппарат работает следующим образом. Жидкость (ее движение показано сплошными стрелками) поступает с вышележащей тарелки по переливу 3 и растекается по основанию тарелки 2. При этом она заполняет зазоры 13, а через зазоры 7 и 8 поступает внутрь дугообразных трубок 6. Здесь жидкость подхватывается газом (паром), поступающим с нижележащей тарелки через патрубки 5 (его движение показано пунктирными стрелками), и образовавшиеся двухфазные потоки начинают перемещаться по дугообразным трубам 6 вверх. При этом через отверстия 10 в них поступают свежие порции жидкости, что увеличивает количество жидкой фазы, подвергающейся межфазному взаимодействию, и увеличивает движущую силу массопереноса по длине контакта. В верхней части дугообразных трубок газо(паро) жидкостные потоки соударяются и происходит дополнительный массо- обмен между фазами, а также гащение кинетической энергии потоков, что в дальнейшем способствует сепарации фаз.

Проконтактировавшаяся в трубках 6 газо(паро)жидкостная смесь через отверстия 9 выбрасывается в сторону основания тарелки 2. Газ (пар), расширяясь и теряя свою скорость, устремляется на вышележащую тарелку, а жидкость, растекаясь

по основанию, вступает в контакт с газом (паром) в последующих дугообразных трубках 6, пока не достигнет перелива 3, по которому перетекает на нижележащую тарелку. Наличие стаканов 11 создает надежный гидрозатвор на тарелке, исключая возможность прорыва газа (пара) на внутренней полости трубок 6 через отверстия 10. В результате обеспечивается устойчивая работа аппарата при повышенных нагруз- ках по обеим фазам.

Проведены сравнительные лабораторные испытания тарелки с дугообразными трубками предлагаемой конструкции и с дугообразными трубками по прототипу. 5 Использовались трубки диаметром 40 мм и высотой 200 мм, диаметр газовых патрубков составлял 30 мм, их высота 20 мм. В трубках .предлагаемой конструкции диаметр наружных стаканов равен 50 мм, диаметр отверстий 3 мм, число отверстий 0 80, шаг размещения отверстий равен 10. Исследования проводились в аппарате диаметром 300 мм. Результаты гидродинамических испытаний показали, что за счет увеличения свободного сечения для прохода 5 жидкой фазы дугообразные трубки предлагаемой конструкции позволяют более чем в 2 раза повысить пропускную способность по жидкости по сравнению с известной конструкцией.

Исследования по массообмену прово- 0 дились на примере абсорбции двуокиси углерода из газовоздушной смеси водопроводной водой при атмосферном давлении.. С тем, чтобы иметь возможность обеспечить одинаковую нагрузку сравниваемых конструкций по жидкости, диаметр газовых 5 патрубков у трубок по прототипу был уменьшен до 17,5 мм.

Скорость газа в трубках поддерживалась постоянной и равной 12 м/с, а плотность орошения на сечение трубки варьировалась от 326 до 2600 . Концентрация СО2 в газе составляла 10 об.%.

По результатам экспериментов определялась степень насыщения абсорбента. При работе предлагаемой конструкции, начиная с некоторого значения плотности г орошения, обнаружена тенденция к росту степени насыщения абсорбента, а следовательно, и эффективность массообмена. Визуальными наблюдениями и фотографированием гидродинамической обстановки в зоне контакта удалось установить, что при плот- Q костях орошения выше 1500 м /м ч обра- зуюшиеся в перфорациях струи жидкости, соударяясь между собой, создают в сечении контактной трубки плотную жидкостную завесу. По мере увеличения орошения плотность жидкостной завесы растет, способ- 5 ствуя более интенсивному силовому воздействию фаз. Это, в свою очередь, обеспе чивает образование высокоразвитой поверхности межфазного контакта и достаточно высокую степень турбулизации жидкой фазы вследствие высоких относительных скоростей как в момент образования двухфазного потока, так и на последующих участках контактной трубы.

Таким образом, результаты исследований позволяют заключить, что аппарат пред- /лагаемой конструкции обладает повышенной производительностью и разделительной

щий корпус с расположенными по высоте перфорированными тарелками с патрубками, над каждой парой которых коаксиально к ним и на расстоянии от основания тарелки размещена дугообразная трубка, имеющая отверстие в верхней части, и переливные устройства, отличающийся тем, что, с целью увеличения пропускной способности аппарата по жидкой фазе, диапазона устойчивой работы и повышения чистоты отбора

способностью, что в свою очередь, обуслов- целевых продуктов, нижняя часть дугообл ивает увеличение производительности в це-разных трубок выполнена с отверстиями

лом и повышение качества целевых про-и снабжена коаксиально расположенным

дуктов. .наружным стаканом, установленным с заФормула изобретениязором к основанию тарелки и плотно мыкающим в верхней части к поверхности

Массообменный аппарат для взаимодей-дугообразной трубки с перекрытием ее отствия газа (пара) с жидкостью, включаю-верстий.

щий корпус с расположенными по высоте перфорированными тарелками с патрубками, над каждой парой которых коаксиально к ним и на расстоянии от основания тарелки размещена дугообразная трубка, имеющая отверстие в верхней части, и переливные устройства, отличающийся тем, что, с целью увеличения пропускной способности аппарата по жидкой фазе, диапазона устойчивой работы и повышения чистоты отбора

целевых продуктов, нижняя часть дугооб

Изобретение относится к конструкции массообменного аппарата для взаимодействия газа (пара) с жидкостью, позволяет интенсифицировать массообменные процессы, протекающие в системах газ (пар) -- жидкость и может найти применение в 2х;- Фиг 2 химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности. Цель изобретения - увеличение пропускной способности аппарата по жидкой фазе и повышение чистоты отбора целевых продуктов. Массообменный аппарат содержит корпус 1 с расположенными по высоте перфорированными тарелками 2 и переливные устройства 3. В отверстиях 4 каждой тарелки размещены патрубки 5, над каждой парой которых закреплена дугообразная трубка 6, концы которой расположены с зазором 7 к основанию тарелки и с радиальным зазором 8 к патрубкам 5. В верхней части дугообразной трубки 6 выполнено отверстие 9, а в нижней части на концах трубки выполнены отверстия 10, которые перекрываются наружными стаканами 11, установленными с зазором к тарелке и плотно примыкающими в верхней части к поверхности трубок. В результате увеличивается количество жидкости, подвергающейся межфазному взаимодействию, и увеличивается движущая сила массоопереноса по длине контакта. 2 ил. (Л 4 о: О5 ел