Вихревой тепломассообменный аппарат Советский патент 1991 года по МПК B01D3/30 

Изобретение относится к химической технологии и может найти применение в различных производствах химической, микробиологической, нефтяной, переработки неорганических кислот, удобрений и других отраслях промышленности для осуществления процессов тепломассообмена.

Целью настоящего изобретения является интенсификация процесса тепломассообмена за счет увеличения контактной поверхности и уменьшения уноса.

На фиг. 1 изображен вихревой тепло- массообменный аппарат, разрез (вариант, когда диаметр выпуклых участков внутренней стенки выполнен уменьшающимся, а ширина плоских участков - увеличивающейся от нижней части патрубка); на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - то же, (вариант, когда наружная стенка выполнена в виде набора чередующихся и изменяющихся по

высоте выпуклых и плоских участков или гофрированными); на фиг. 4 - то же, вид сверху; на фиг.5-то же, разрез (вариант, когда патрубок выполнен в виде навитой трубы, полость которой сообщена с теплоносителем); на фиг. 6 - то же, вид сверху.

Аппарат состоит из корпуса 1, тарелки 2, контактных патрубков 3, отбойника 4. завихрителя 5 потока, переливных трубок 6, коллекторов подвода 7 и отвода 8 теплоносителя.

Контактный патрубок выполнен с двойной стенкой с полостью для теплоносителя внутри нее, причем стенки патрубка изготовлены в виде набора чередующихся и изменяющихся по высоте выпуклых и плоских участков.

Аппарат работает следующим образом. Рассмотрим работу аппарата на примере абсорбции окислов азота. Нитрозный газ.

О

сл сл сл

CJ

ю

содержащий окислы азота, поступает под тарелкой 2 в тагненциальные сопла завих- рителя 5 потока, а жидкость (сорбент-вода) поступает на тарелку через переливные трубки б и равномерно растекается по тарелке. В контактный патрубок, 3 жидкость входит через зазор между тарелкой и патрубком, Аппарат, в целом, работает в проти- воточном режиме, а вихревое контактное устройство - в прямоточном режиме.

Газ диспергирует жидкость и придает ей вращательно-поступательное движение. Образование большой поверхности контакта фаз способствует эффективной абсорбции окислов азота. Газо-жидкостная эмульсия движется вверх по внутренней стенке контактного патрубка.

Однако, процесс абсорбции окислов азота сопровождается выделением значительного количества тепла. Для увеличения степени абсорбции окислов азота контактный патрубок выполнен с двойной стенкой с полостью для теплоносителя (хладагента). Хладагент поступает в контактный патрубок по наружному коллектору 7, а отводится по коллектору 8. Для увеличения поверхности теплообмена стенки патрубка выполнены в виде набора чередующихся и изменяющихся по высоте выпуклых и плоских участков, причем диаметр выпуклых участков внутренней стенки выполнен уменьшающимся, а ширина плоских участков - увеличивающейся от нижней части патрубка. Такая конструкция патрубка позволяет максимально интенсифицировать процесс массообмена и уменьшить величину уноса жидкой фазы из контактного устройства. Жидкость, находящаяся на тарелке, многократно циркулирует в вихревом контактном устройстве, абсорбируется, а затем по переливным трубкам стекает на нижележащие ступени, работа которых аналогична работе описанной ступени. Используя режим многократной рециркуляции жидкой фазы и выполняя наружную стенку патрубка в виде набора чередующихся и изменяющихся по высоте выпуклых и плоских участков или гофрированных (фиг. 2), можно значительно увеличить контактную поверхность теплообмена и, в целом,интенсифицировать процесс абсорбции окислов азота.

Кроме того, для увеличения поверхности теплообмена при абсорбции окислов азота и упрощения конструкции контактный патрубок, изображенный на фиг. 5, может быть выполнен в виде навитой трубы, полость которой сообщается с хладагентом.

Выполнение патрубка с двойной стенкой, с полостью для теплоносителя внутри нее позволяет осуществить интенсивную

теплопередачу между реагирующими компонентами и теплоносителем. При этом, повышается интенсивность тепломассообменного процесса, сопровождающегося выделением

(поглощением)тепла при реакции взаимодействия компонентов. Благодаря этому интенсифицируются процессы поглощения химических реагентов и увеличивается выход готового продукта.

0 Исполнение внутренней стенки патрубка в виде набора чередующихся и изменяющихся по высоте выпуклых и плоских участков позволяет повысить удерживающую способность по жидкой фазе, увели5 чить время контакта реагирующих фаз, повысить интенсивность тепломассообмена.

Выполнение диаметров выпуклых участков уменьшающимися, а ширины плоских

0 участков увеличивающимися от нижней части патрубка позволяет регулировать время контакта реагирующих фаз, уменьшение уноса жидкой фазы из вихревого контактного устройства, что в целом приводит к повыше5 нию эффективности тепломассообмена.

Благодаря выполнению патрубка в виде навитой трубы, полость которой сообщена с теплоносителем, можно максимально увеличить интенсивность теплопередачи, по0 высить эффективность тепломассообмена реагирующих компонентов.

Применение предлагаемого аппарата по сравнению с прототипом позволяет интенсифицировать процесс тепломассообмена хи5 мических реакций, сопровождающихся выделением большого количества тепла, увеличить степень поглощения, увеличить производительность аппарата, значительно уменьшить объем и вес многоступенчатых

0 аппаратов, а также создает возможность регулирования времени контактных фаз. Формула изобретения 1. Вихревой тепломассообменный аппарат, включающий корпус с контактной та5 релкой, на которой установлены контактные элементы в виде цилиндрических патрубков сзавихрителями внутри них, отбойники, переливные трубки, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса теп0 ломассообмена за счет увеличения контактной поверхности, уменьшения уноса, патрубок выполнен с двойной стенкой с полостью для теплоносителя внутри нее, а стенки патрубка выполнены в виде набора

5 чередующихся и изменяющихся по высоте выпуклых и плоских участков, при этом диаметр выпуклых участков внутренней стенки выполнен уменьшающимся, а ширина плоских участков - увеличивающейся от нижней части патрубка.

2. Аппарат по п. 1,отличающийся трубы, полосто которой сообщена о тепло- тем, что патрубок выполнен в виде навитой носителем.

Изобретение может найти применение в различных производствах химической, микробиологической, нефтяной, переработки неорганических кислот, удобрений и других отраслях промышленности. Целью изобретения является интенсификация процесса тепломассообмена за счет увеличения контактной поверхности и уменьшения уноса. Аппарат состоит из корпуса 1. тарелки 2, контактных патрубков 3, отбойника 4, завихрителя 5 потока, переливных тру- бок 6, коллектора подвода 7 и отвода 8 теплоносителя. Контактный патрубок выполнен с двойной стенкой с полостью для теплоносителя внутри нее, причем стенки патрубка изготовлены в виде набора чередующихся и изменяющихся по высоте выпуклых и плоских участков, Кроме того, контактный патрубок может быть выполнен в виде навитой трубы, полость которой сообщается с хладагентом. 1 з.п.ф-лы, 6 ил. сл с

4. J- В- 6/

Фиг. 2

Фиг.3

фиг.1