Тепломассообменный аппарат Советский патент 1992 года по МПК B01D3/26 

вертикальный цилиндрический корпус 1 со штуцерами ввода 2 и 3 и вывода 4 и 5 газа и жидкости соответственно, внутри которого установлена тарелка 6 с контактным патрубком 7, а верхней части которого расположен отражатель 8 с изогнутыми лопатками 9. Контактный патрубок 7 снабжен распределителем 10 газа, установленным в его нижней части и выполненным в виде полого усеченного конуса, ось которого проходит через точку пересечения оси контактного патрубка 7 с плоскостью, проходящей через

центры отверстий 11 для подачи жидкости, выполненные Б контактном патрубке 7 на одном уровне. При этом большее основание 12 распределителя 10 газа, параллельное его меньшему основанию 13 и непёрпеидикулярное оси контактного патрубка, жестко соединено с контактным патрубком 7, а верхняя точка меньшего основания 13 расположена выше верхней точки большего основания 12 и лежит в плоскости, проходящей через центры отверстий 11 в контактном патрубке 7. 1 ил.

Изобретение относится к полым скоростным прямоточным тепломассообменным аппаратам, предназначенным для проведения процессов абсорбции, хемосорбции, ректификации, пылеулавливания, может найти применение в химической и в ряде других смежных отраслей промышленности и позволяет предотвратить зарастание контактного патрубка твердой фазой и интенсифицировать процесс тепломассообмена за счет дополнительной турбулизаиии потоков взаимодействующих фаз. Аппарат включает10ы о,S

Изобретение относится к полым скоростным прямоточным тепломассообменным аппаратам, предназначенным для проведения процессов абсорбции, хемосорбции, ректификации, пылеулавливания и может найти применение в химической и ряде других смежных отраслей промышленности.

Известен аппарат для проведения тепломассообменных процессов в системе газ - жидкость в прямоточном режиме, включающий вертикальный цилиндрический корпус, тарелку, в центре которой установлен контактный патрубок, а также конусный отражатель с лопатками, установленный в верхней части контактного патрубка.

Недостатки известного аппарата - низкая эффективность тепломассообмена, повышенный брызгоунос в сочетании с узким диапазоном нагрузок по газовой фазе, что обусловлено невозможностью обеспечения устойчивого разделения двухфазного потока в сепарационной зоне, а также возможность зарастания контактного патрубка твердой фазой вследствие ограниченной турбулизации потоков взаимодействующих фаз в объеме контактного патрубка.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является аппарат для проведения тепломассообменных процессов, включающий вертикальный цилиндрический корпус со штуцерами ввода и вывода газа и жидкости, внутри которого установлена тарелка с первтрч«ым устройством и контактным патрубком, в верхней части которого установлен отражатель с изогнутыми лопатками, выступающими за контактный патрубок на сстоянме 0,25 - 0,4 его диаметра. При этом каждая лопатка заходит на 1/3 после дующей npw высоте лопаток 0,2 - 0,3 высоты П8тру§ка. Кроме того, указанный аппарат предполагает снабжение тарелки изогнутыии трубами, верхние концы которых расположены на уровне нихснего торца контактною патрубка. Предложенная конструкция аппарата обеспечивает повышение эффективности тепломассообмена за счет расширения диапазона рабочих скоростей по газу и уменьшения брызгоуноса. В то же время сравнительно невысокая турбулизация газожидкостного потока в объеме контактного

патрубка ограничивает возможности аппарата при работе на системах с твердой фазой, заметно проявляющей адгезионные свойства, а также не позволяет добиться существенной интенсификации процесса

тепломассообг ена. Последнее обстоятельство обусловлено отсутствием в аппарате элементов, обеспечивающих улучшение гидродинамической обстановки в зоне контзктз,

Цель изобретения - предотвращение зарастания контактного патрубка твердой фазой и интенсификация процесса тепломассообмена за счет дополнительной турбулмзации потоков взаимодействующих фаз.

Поставленная цель достигается тем, что в тепломассообменном аппарате, включающем вертикальный цилиндрический корпус со штуцерами ввода и вывода газа и жидкости, внутри которого установлена тарелка с

контактным патрубком, а верхней части которого расположен отражатель с изогнутыми лопатками, контактный патрубок снабжен распредйлителем газа, усганоа-. ленным в его нижней части и выполненным

в виде полого усеченного конуса, ось кото- роге проходит через точку пересечения оси контактного патрубка с плоскостью, проходя 1цей через центры отверстий для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке на одном уроане. при этом большее основание распределителя газа, параллельное его меньшему основанию и неперпендикулярное оси контактного патрубка, жестко соединено с контаюным патрубком, а верхняя точка меньшего основания расположена выше верхней точки большего основания и лежит в плоскости, проходящей через центры отверстий в контактном патрубке.

По сравнению с известным аппаратом в предлагаемом дополнительная турбулизация потоков взаимодействующих фаз достигается путем снабжения контактного патрубка распределителем газа, установленным в его нижней части и выполненным в виде полого усеченного конуса, ось которого проходит через точку пересечения оси контактного патрубка с плоскостью, проходящей через центры отверстий для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке на одном уровне, а также путем жесткого соединения с контактным патрубком большего основания распределителя газа, параллельного его меньшему основанию и неперпендикулярного оси контактного патрубка в сочетании с расположением верхней точки меньшего основания выше верхней точки большего основания и в плоскости, проходящей через центры отверстий в контактном патрубке.

Снабжение контактного патрубка распределителем газа, установленным в его нижней части и выполненным в виде полого усеченного конуса, ось которого проходит через точку пересечения оси контактного патрубка с плоскостью, проходящей через центры отверстий для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке на одном уровне, обеспечивает направленный ввод газовой фазы в зону контакта, сопровождающийся образованием вертикальных вихревых потоков, многократно ударяющихся о внутреннюю поверхность контактного патрубка.

Таким образом, степень турбулизации взаимодействующих фаз существенно возрастет. В результате достигаетсяинтенсификация процесса тепломассообмена в аппарате и создаются необходимые условия для работы конструкции на сильно загрязненных сме-сях, проявляющих склонность к отложению на контактных поверхностях. Жесткое соединение большего основания распределителя газа, параллельного его меньшему основанию и неперпендикулярного оси контактного патрубка, с контактным патрубком препятствует возникновению газового байпаса и предотвращает возможный провал жидкости а условиях ведения процесса в интенсивных гидродинамических режимах. Рекомендуемая пространственная ориентация полого

усеченного конуса, а также взаимное расположение его элементов создает предпосылки для рационального использования рабочего объема контактного патрубка, что, в свою очередь, также оказывает дополнительное турЪулизующее воздействие на систему.

На чертеже представлен тепломассообменный аппарат, продольный разрез.

Аппарат включает вертикальный цилиндрический корпус 1 со штуцерами ввода 2 и 3 и вывода 4 и Б газа и жидкости соответственно, внутри которого установлена тарелка 6 с контактным патрубком 7, в верхней части которого расположен отражатель 8 с изогнутыми лопатками 9. Контактный патрубок 7 снабжен распределителем 10 газа, установленным в его нижней части и выполненным в виде полого усеченного конуса, ось которого проходит через точку пересечения оси контактного патрубка 7 с плоскостью, проходящей через центры отверстий 11 для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке 7 на одном уровне, При этом большее основание 12 распределителя 10 газа, параллельное его меньшему основанию 13 и перпендикулярное оси контактного патрубка, жестко соединено с контактным патрубком 7, а верхняя точка меньшего основания 13 расположена выше верхней точки большего основания 12 и лежит в плоскости, проходящей через центры отверстий 11 в контактном патрубке 7.

Тепломассообменный аппарат работает следующим образом.

Газовая фаза поступает в вертикальный цилиндрический корпус 1 через штуцер 2 и направляется в распределитель 10 газа, где формируется.ее направленный поток, после чего попадает в контактный патрубок 7 и вступает во взаимодействие с жидкостью, подаваемой на контактирование с помощью отверстий 11, выполненных контактном патрубке 7 на одном уровне. Образующаяся при этом двухфазная смесь, представляющая собой газожидкостную змульсию или пену, приобретает сложное вращательное движение и с большой скоростью поднимается в обьеме контактного патрубка 7, подвергаясь многочисленным соударениям с его внутренней поверхностью. Наличие мощных турбулентных пульсаций приводит к значительной интенсификации процесса тепломассообмена, обеспечивая возможность осуществления аффективного контакта применительно к системам, характеризующимся повышенным содержанием твердой фазы, .проявляющей склонность к инкрустации поверхности контакта. После прохождения контактного патрубка газежидкостная смесь поступает в отражатель 8 и, проходя между его изогнутыми лопатками 9, закручивается и отбрасывается к внутренней стенке корпуса 1. За счет центробежного эффекта закрученная жидкость сепарируется и стекает по внутренней стенке корпуса на тарелку 6. откуда через отверстия 11 вновь подается на контактирование с восходящим потоком газа. Подпитка аппарата жидкостью и отвод ее избыточного количества осуществляется с помощью штуцеров 3 и 5 соответственно, а газ, провзаимодействовавший с жидкостью, выводится из рабочего объема через штуцер 4.

Формула изобретения Тепломассообменный аппарат, включающий вертикальный цилиндрический корпус со штуцерами ввода и вывода газа и жидкости, внутри которого установлена тарелк.а с контактным патрубком с отверстиями для подачи жидкост, в верхней части которого расположен отражатель с изогнутыми лопатками, отличающийся тем, что, с целью предотвращения зарастания контактного патрубка Твердой фазой и интенсификации процесса тепломассообмена

за счет дополнительной турбулизации потоков взаимодействующих фаз, контактный патрубок снабжен распределителем газа, установленным в его нижней части и выполненным в виде полого усеченного конуса,

ось которого проходит через точку пересечения оси контактного патрубка с плоскостью, проходящей через центры отверстий для подачи жидкости, выполненные в контактном патрубке на одном уровне, при

этом большее основание распределителя газа, параллельное его меньшему основанию и расположенному под углом к оси контактного патрубка, жестко соединено с контактным патрубком, а верхняя точка

меньшего основания расположена выше верхней точки большого основания и лежит в плоскости, проходящей через центры отверстий в контактном патрубке.