Аппарат емкостного типа для проведения массообменных процессов Советский патент 1989 года по МПК B01F7/16 B01D53/18 

Изобретение относится к аппаратам емкостного типа для проведения массообменных процессов в системах газ - жидкость, в частности к аппаратам с механическим диспергированием газа в жидкости, и может найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, например, при проведении процессов хлорирования, гидрирования и окислениия.

Цель изобретения - интенсификация процесса массообмена и сокращение

энергетических затрат за счет снижения напора газа.

На чертеже представлен аппарат емкостного типа для проведения массообменных процессов, общий вид.

Аппарат содержит емкость 1, пропеллерную мешалку 2, теплообменную рубашку 3 и аэратор 4, который выполнен соосно с мешалкой, охватывая, ее по высоте. Патрубок 5 для подвода газа подключен к верхней части аэратора. Воздушная полость аэратора k образована

наружной цилиндрической поверхностью 6, а внутренняя - поверхностью 7 одно полостного гиперболоида, выполненного в нижней части с отверстиями 8, которые расположены тангенциально и направлены в сторону вращения мешалки 2. При этом отверстия 8 находятся ниже уровня вращения мешалки.

Аппарат снабжен побудителем 9 расхода, всасывающая магистраль 10 которого подключена к нижней части емкости 1 , а патрубок 11 нагнетательной магистрали 12 ориентирован в кольце- бое пространство, образобанное внутренней гиперболической поверхностью 7 аэратора 4.

Аппарат работает следующим образом.

Исходная ;кидкая среда заполняет ем кость 1 до определенного уровня. Вклю чают пропеллерную мешалку 2, создающую направленное нисходящее движение жидкости в кольцевом пространстве аэратора k. После установления в ап- парате равномерной циркуляции жидкой среды в воздушную полость аэратора Ц, образованную внутренней поверхностью 7 однополостного гиперболоида и наружной цилиндрической поверхностью 6, подается газ. Патрубок 5 для подвода газа располагают в верхней части а эра тора 4, создавая тем самым дополнительный подпор газа иН „ определяемый разницей уровней расположения патрубка 5 и отверстий 8 аэратора. При вращении мешалки 2 в кольцевом пространстве, заключенном между отверстиями аэратора и лопастями мешалки , образуется разрежение, в которое дополнительно подсасывается газ. Мешалка перекачивает монолитную жидкость, которая, смешиваясь с газом, поступающим из отверстий аэратора, нисходящим потоком движется через кольцевое

- пространство, образованное внутренней

гиперболической поверхностью 7. При этом происходит плавное расширение нисходящего потока, не нарушающее прямолинейный профил -скорости газожидкостного потока и способствующее равномерному распределению газа по сечению. Нисходящее движение газожидкостного потока обеспечивает получени газовых пузырьков минимального диа- .метра и, таким образом, наибольшую удельную поверхность массообмена. Тангенциальное расположение отверстий а также то, что они направлены в сто

10

15

,л 25 .. 35

40

45

026 4-i

рону вр ащения мешалки, способствуют образованию закрученных вихревых газожидкостных струй, в которых процесс массообмена осуществляется с повышенной интенсивностью.

После насышениия исходной среды газом в нижней расширяющейся части аэратора 4 газожидкостная смесь поступает в кольцевой зазор между наружной цилиндрической поверхностью аэратора и стенкой емкости 1. Нисходящее движение, при котором происходит сжатие газовых пузырьков и переход вещества из газовой фазы щ жидкую, сменяет восходящее. Пузырьки газа расширяются и всплывают на поверхность жидкости, происходит высвобождение энергии, затраченной на сжатие газа. При этом верхняя часть емкости является зоной сепарации, в которой происходят разделение жидкости и газа, а также удаление непрореагировавшего газа из аппарата.

Тепло реакции отводится с поверхности аппарата теплоносителем, поступающим в теплообменную рубашку 3.

Из емкости 1 побудителем 9 расхода жидкая среда направляется по магистрали 12 в кольцевое пространство, образованное внутренней гиперболической поверхностью 7 аэратора t, увеличивая тем самым скорость нисходящего потока, при которой все газовые пузырьки вовлекаются в нисходящее движение с одновременным закручиванием газожидкостного потока за счет тангенциального выполнения отверстий. Высокая скорость нисходящего движения жидкости способствует образованию монодисперсных пузырьков. Пропеллерная мешалка 2 при этом вращается в монолитной жидкости, полностью де- газованной в верхнем расширяющемся се- парационном пространстве в результате ударного действия жидкостной струи,, истекающей из патрубка 11 нагнетательной магистрали 12.

Таким образом, как внутри аппарата, так и во внешнем контуре осуществляется интенсивная циркуляция газожидкостной смеси, способствующая в нисходящем потоке достижению максимальной скорости массоотдачи в системе газ - жидкость, при этом затраты энергии на компремирование газа снижаются на величину по сравнению с аппаратами, в которых

Изобретение относится к аппаратам емкостного типа для проведения массообменных процессов в системах газ-жидкость, в частности к аппаратам с механическим диспергированием газа в жидкости, и может найти применение в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности, например при проведении процессов хлорирования, гидрирования и окисления, и позволяет интенсифицировать процесс массообмена и сократить энергетические затраты за счет снижения напора газа. Аппарат содержит емкость, пропеллерную мешалку, теплообменную рубашку и аэратор, который выполнен соосно с мешалкой, охватывая ее по высоте. Патрубок для подвода газа подключен к верхней части аэратора. Воздушная полость аэратора образована наружной цилиндрической поверхностью, а внутренняя - поверхностью однополостного гиперболоида, выполненного в нижней части с отверстиями, которые расположены тангенциально и направлены в сторону вращения мешалки. При этом отверстия находятся ниже уровня вращения мешалки. Аппарат снабжен побудителем расхода, всасывающая магистраль которого подключена к нижней части емкости, а патрубок нагнетательной магистрали ориентирован в кольцевое пространство, образованное внутренней гиперболической поверхностью аэратора. 2 з.п. ф-лы. 1 ил.