Массообменный аппарат Советский патент 1990 года по МПК B01D3/26 

Изобретение относится к технике проведения процессов, протекающих при контакте газа (пара) с жидкостью в колонных аппаратах, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.

Цель изобретения - повышение эффективности массоо бмена за счет организации интенсивного соударения потоков и равномерного распределения жидкости по всему поперечному сечению контактных блоков.

На фиг. 1 изображен массообменный аппарат, работающий в противоточном режиме, поперечный разрез; на фиг. 2 - аппарат, работающий в прямоточном режиме, поперечный разрез.

Массообменный аппарат содержит (фиг.1, корпус 1 с патрубками подачи газа

и жидкости, патрубками вывода газа и жидкости, контактные блоки, состоящие из чередующихся с зазором, опрокинутых усеченных конусов 2 с убывающими диа мет- рами и дополнительных, симметрично расположенных конусов 3 с возрастающими диаметрами, а также установленные в корпусе 1 карманы 4 сбора жидкости. На внешней поверхности у больших оснований дополнительных конусов установлены обратные конусы 5. Меньшее основание блока ответных конусов 3 перекрыто V-образной вставкой-карманом 6, а опрокинутые конусы снабжены обратными конусами 7, установленными на внутренней стороне у меньших оснований. Конусы 5 и 7 могут быть перфорированы. Аппарат снабжен патрубками подачи газа 8 и жидкосги 9, патрубками выС5

О

ОО

14;

вода газа 10 и жидкости 11 и радиальным завихрителем 12 потока.

Аппарат может быть (фиг. 2) также снабжен концентрическим переточным каналом 13, связанным с карманом 4, и дополнительным переточным каналом 14. У меньшего основания блока опрокинутых конусов 2, образующего зазор с V-образной вставкой- карманом 6, укреплена вогнутая поверхность 15, верхним концом заканчивающаяся над вы- шележа щим обратным конусом и образующая с ним зазор. В нижней части аппарата установлено распределительное устройство, состоящее из конуса 16 и загиба 17, а между ними имеется проходная щель для жидкости. Вместо усеченных конусов можно устанавливать усеченные пирамиды с многогранным поперечным сечением.

Массообменный аппарат работает следующим образом.

При движении фаз в противоточном режиме жидкость подается через патрубок 9, откуда поступает в карман 4 сбора жидкости и растекается по внутренней поверхности верхнего опрокинутого усеченного конуса 2 в виде пленки. Достигнув желоба, образованного усеченным 2 и обратным 5 конусами, частично в нем накапливается. Другая часть жидкости проходит через перфорации обратного конуса 7 и равномерно орошает поверхность нижележащего конуса 2 аналогично повторяя свой путь. Газовый поток подается через патрубок 8 и, двигаясь снизу вверх, контактирует с пленкой жидкости, текущей по перфорациям обратных кону- сов 5 и 7, дробя жидкость на капли.

При движении фаз в прямоточном режиме газовый поток поступает в аппарат по патрубку 8 и, распределяясь в распределительном устройстве, ударяется о поверхность жидкости. Жидкость, заполнявшая проходное сечение, за счет действия скоростного напора газа отжимается, и в проходном сечении образуется вакуум. Это создает эжекционный эффект, в результате которого жидкость подхватывается газовым потоком и дробится на капли с последующим образованием восходящей жидкостной пленки на внутренней -стороне нижнего дополнительного конуса 3, которая, срываясь с торцов у меньщего основания дополнительных конусов 3, дробится на капли. После этого некоторая часть жидкости попадает во внутреннюю сторону выщележащего дополнительного конуса 3 с образованием восходящей жидкостной пленки, а другая часть образует газокапельную смесь и, проходя зазор между дополнительными конусами, в режиме нисходящего прямотока ударяется в обратные конусы 5. Жидкость за счет сил инерции попадает в желоб, образованный с помощью дополнительных 3 и обратных 5 конусов, а газовый поток подхватывает

некоторую часть жидкости, находящуюся в желобе, и устремляется вверх. Газожидкостный поток, поступая в верхний блок, распределяется по зазорам, образованными

опрокинутыми конусами 2. Пройдя зазор, образованный меньшим основанием нижнего усеченного конуса и V-образной вставкой 6, газожидкостный поток ударяется о зеркало жидкости, находящейся в У-образной вставке 6, что способствует ускоренному перетоку жидкости через переточные каналы в нижнюю часть аппарата за счет действия напора газокапельного потока. Укрепление вогнутой поверхности 15 позволяет организовать соударение потоков,

а именно потока, огибающего внутреннюю поверхность вогнутой поверхности 15, и потока, подающегося через вышележащий зазор, что в целом способствует образованию высокоразвитой поверхности фаз. Попадая в

зону радиального завихрителя 12, газожидкостный поток закручивается. Это позволяет сепарировать жидкость из потока, после чего газ устремляется в патрубок 10, а жидкость отбрасывается к корпусу 1 аппарата с последующим поступлением

в карманы 4 сбора жидкости, откуда через переточные каналы 13 и 14 поступает в дополнительные конусы. При этом в закрученном потоке давление по сечению аппарата неодинаково. Оно возрастает от оси к периферии. Максимальное давление будет

у стенок корпуса 1. По этой причине над переточными каналами 13 и 14 давление выше, чем под переточным каналом, вследствие чего достигается принудительный отвод жидкости из карманов 4.

Предлагаемый массообменный аппарат позволяет существенно интенсифицировать массообменный процесс.

Формула изобретения

1. Массообменный аппарат, включающий корпус с расположенными по высоте аппарата контактными блоками, состоящими из чередующихся с зазором, опрокинутых усеченных конусов с убывающими диаметрами и дополнительных, симметрично расположенных конусов с возрастающими диаметрами, и карманы сбора жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса массооб- мена за счет организации интенсивного соударения потоков и равномерного распределения жидкости по всему поперечному сечению контактных блоков, опрокинутые усеченные и дополнительные конусы снабжены обратными конусами, расположенными на внутренней поверхности у меньших оснований опрокинутых усеченных конусов и

на внешней поверхности у больших оснований дополнительных конусов, при этом меньшее основание блока дополнительных конусов снабжено V-образной вставкой-карманом, образующей зазор с меньшим основанием блока опрокинутых усеченных конусов, снабжено вогнутой поверхностью, верхним концом заканчивающейся над выщеле- жащим обратным конусом и образующей с ним зазор.

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что нижнее основание блока опрокинутых усеченных конусов снабжено вогнутой поверхностью, верхним концом заканчивающейся над вышележащим обратным конусом и образующей с ним зазор.

3.Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что блок усеченных опрокинутых конусов снабжен радиальным завихри- телем потока, установленным над уровнем большего основания блока.

4.Аппарат по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что корпус аппарата снабжен концентрическим переточным каналом, связанным с карманами сбора жидкости, и дополнительным переточным каналом, верхний конец которого соединен с V-образной вставкой-карманом.

Изобретение относится к технике проведения процессов, протекающих при контакте газа (пара) с жидкостью в колонных аппаратах, и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Изобретение позволяет повысить эффективность массообмена за счет организации интенсивного соударения потоков и равномерного распределения жидкости по всему поперечному сечению контактных блоков. Это достигается тем, что в аппарате с корпусом и контактными блоками из опрокинутых усеченных конусов с убывающими диаметрами и дополнительных с возрастающими диаметрами и карманами сбора жидкости, опрокинутые и дополнительные конусы снабжены обратными конусами, расположенными на их поверхности, при этом меньшее основание блока дополнительных конусов перекрыт V - образной вставкой-карманом. У нижнего основания блока опрокинутых усеченных конусов укреплена вогнутая поверхность. Над уровнем большего основания блока опрокинутых усеченных конусов установлен радиальный завихритель потока. Внутри корпуса аппарата установлены концентрический переточный канал, связанный с карманами сбора жидкости, и дополнительный переточный канал, верхний конец которого соединен с V - образной вставкой. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

7

V

Фиг. 1