Контактное устройство Советский патент 1992 года по МПК B01D3/30 B01D45/12 

Изобретение относится к химической технике, а именно к контактным устройствам массообменных аппаратов и может использоваться при проведении процессов конденсации, абсорбции, экстракции и пылеулавливании.

Целью изобретения является повышение эффективности протекающих процессов за счет роста поверхности контакта фаз при соударении газожидкостных потоков.

Указанная цель достигается тем, что в контактном устройстве, содержащем газоподводящий патрубок, орошающие форсунки, обтекатель, конический завихритель с секциями, расположенными одна в другой, сепаратор с коллектором отвода жидкости, нижние и верхние основания кольцевых каналов, образованных секциями завихрителя

для прохода газожидкостных потоков, заглушены в шахматном порядке. Это позволяет организовать движение газожидкостных потоков в соседних секциях навстречу друг другу, увеличить относительную скорость движения газа и жидкости и тем самым повысить эффективность устройства.

В том случае, когда вершины завихрителей направлены в одну сторону и вниз, наи- большая сила соударения потоков наблюдается в нижней части и несколько убывает по высоте контактного устройства. В верхней части завихрителя происходит циркуляция части укрупнившихся частиц жидкости из кольцевого зазора во внутренний конус. При своем движении вниз части 4ГО СЯ О 4 CJ

цы, за счет роста скорости в нижней части конуса вновь подхватываются потоком и дробятся. Это способствует росту поверхности контакта,фаз и увеличению времени пребывания жидкости в контактной ступени.

При выполнении контактного устройства с коническими завихрителями, вершины которых направлены противоположно, также наблюдается снижение силы соударения потоков по высоте завихрителя, Однако в этом случае циркуляция капель практически отсутствует и укрупнившиеся частицы непосредственно падают в коллектор для отвода жидкости. Это особенно важно для процессов, связанных с быстропротекаю- щими химическими реакциями.

Изготовление секций завихрителя цилиндрическими обеспечивает равномерность соударения потоков по высоте завихрителя, а выполнение кольцевых каналов с равными площадями сечения позволяет достичь одинаковую силу соударения по всем кольцевым каналам, что обеспечивает стабильность работы контактного устройства.

Изменение угла поворота лопаток в конических завихрителях позволяет регулировать силу соударения. В том случае, когда угол между лопатками и касательными к внешним окружностям конусов составляет 90°, обеспечивается максимальная сила соударения. При изменении угла.относительно описанного на ±30° происходит скользящее соударение газожидкостных потоков, что позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление.

На фиг. 1 изображено контактное устройство с коническими завихрителями и с заглушенными в шахматном порядке каналами для прохода газожидкостных потоков; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - .контактное устройство с коническими завихрителями, вершины которых направлены в противоположные стороны; на фиг. 4 - контактное устройство с цилиндрическими завихрителями,

Контактное устройство включает газо- подводйщий патрубок 1, конические лопаточные завихрители внешний 2 и внутренний 3, имеющие заглушенные кольцевые каналы 5, коллектор 6 отвода жидкости с обтекателем и одну или несколько форсунок 7, распределенных по сечению патрубка. В верхней части располагается патрубок 4 отвода очищенного газа.

Контактное устройство работает следующим образом.

Газовый поток, содержащий твердые частицы пыли или капяи жидкости, поступает через патрубок 1 и по пути своего движения захватывает распыленную оросителем

7жидкость. Образовавшийся газожидкостной поток равномерно распределяется по

кольцевым каналам, образованным внешним 2 и внутренним 3 конусами. Благодаря тому, что кольцевые каналы заглушены в шахматном порядке, распределение газожидкостных потоков происходит таким об0 разом, что пройдя через лопатки завихрителей конусов 2 и 3 и приобретая вращательное движение, газожидкостные потоки соударяются в кольцевом зазоре между двумя завихрителями. В результате

5 соударения происходит коагуляция частиц, которые, укрупняясь, оседают в кольцевом обтекателе и по коллектору выводятся наружу. Очищенный газовый поток выходит через верхний патрубок 4. В предложенной

0 конструкции устройства сепаратор отсутствует. Это способствует снижению металлоемкости на 35%.

В контактных устройствах с коническими завихрителями, вершины которых на5 правлены в одну сторону, и в устройствах, имеющих противоположно направленные конуса, сила соударения газожидкостных потоков снижается по высоте завихрителей,

8первом случае это происходит из-за рас- 0 ширяющегося внутреннего конуса, а во втором - из-за увеличивающейся ширины зазора между конусами. Это обстоятельство приводит также к снижению скорости газового потока, в результате чего улучшаются

5 условия осаждения укрупнившихся частиц. Однако, имеются и особенности работы этих устройств. В том случае, когда конусы направлены в одну сторону, уменьшение скорости газожидкостного потока происхо0 дит только при выходе из внутреннего конуса, тогда как скорость выхода потока из внешнего конуса не изменяется. В результате этого укрупнившиеся частицы переносятся во внутренний конус. Часть из них

5 сепарируется на лопастях завихрителя и стекает в виде пленки к выходному коллектору, а другая часть опускается вниз до того сечения, где скорости выходящих потоков выравниваются и они вновь участвуют в со0 ударении газожидкостных потоков. Увеличение времени пребывания жидкости в контактной зоне, многократное ее дробление и коагуляция обеспечивают эффективность устройства.

5 В контактном устройстве с разнонаправленными конусами уменьшение скорости наблюдается только в зазоре между коническими завихрителями, поэтому условия сепарации частиц в них более благоприятны. Но вместе с тем при опускании

укрупнившихся частиц часть их вновь участвует в процессе соударения, что также благоприятствует росту эффективности.

В контактном устройстве с цилиндрическими завихрителями скорости движения закрученных газожидкостных потоков не меняются по высоте, а следовательно сила соударения потоков одинакова. Укрупнившиеся частицы при своем движении соударяются с другими, дробятся и вновь коагулируются, что интенсифицирует протекающие процессы. Сепарация частиц в данном случае происходит в основном вне контактной зоны.

Важным условием процесса соударе- ния является выполнение кольцевых каналов для прохода газожидкостных потоков равными по площади. Это обеспечивает участие в соударении одинаковых по объему потоков на выходе из лопаток завихрителя, где они приобретают максимальную скорость. В результате этого улучшаются условия сепарации укрупнившихся частиц, растет межфазная поверхность, а следовательно эффективность.

Силу соударения газожидкостных потоков можно регулировать углом поворота лопаток в каждой секции завихрителя. Если угол между лопатками и касательными к внешним окружностям конусов каждой сек- ции завмхрителя составляет 90°. то обеспечивается максимальная сила соударения без предварительной закрутки потоков. Однако, при этом растет и гидравлическое Сопротивление. Изменением угла поворота лопаток в диапазонах от 30 до 90° и от 90 до 120° можно1 регулировать силу соударения и получить закрученный поток. При углах поворота лопаток во внешнем и внутреннем завихрителях в 30 или 120° сила соударения закрученных потоков наибольшая. Она обеспечивает значительное увеличение относительной скорости взаимодействующих фаз и рост эффективности устройства за счет более развитой поверхности контакта фаз. При этом растет гидравлическое сопротивление. В том случае, если угол поворота лопаток во внешнем завихрителе составляет 30°, а во внутреннем 120° происходит скользящее соударение и гидравлическое сопротивление существенно снижается.

Преимуществами предложенного решения являются:

увеличение относительной скорости движения газа и жидкости и достижение турбулентного механизма переноса улавливаемого компонента;

получение развитой поверхности контакта фаз за счет соударения потоков;

улучшение условий дробления, коагуляции частиц и сепарации их.

Формула изобретения

1.Контактное устройство, содержащее газоподводящий патрубок, орошающие форсунки, обтекатель, лопаточный завихри- тель с секциями, образующими кольцевые каналы, расположенными одна в другой, сепаратор с коллектором отвода жидкости, отличающееся тем, что. с целью повышения эффективности протекающих процессов за счет роста поверхности контакта фаз при соударении газожидкостных потоков, нижние и верхние основания кольцевых каналов для прохода газа заглушены в шахматном порядке.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что секции завихрителя выполнены коническими, при этом вершины внутреннего и внешнего усеченных конусов направлены противоположно.

3.Контактное устройство поп. 1, о т- личающееся тем, что секции завихрителя выполнены цилиндрическими.

4.Контактное устройство по пп. 1-3, отличающееся тем, что площади сечения каналов для прохождения газового потока равны.

5.Контактное устройство по пп. 1, 2 о т- л и чающееся тем, что угол между лопатками и касательными к внешним окружностям конусов составляет 30-120°.

/

/

/ /

t JN

N

Изобретение относится к химической технике, а именно к контактным устройствам массообменных аппаратов, и может использоваться при проведении процессов конденсации, абсорбции, экстракции и пылеулавливании. Цель изобретения состоит в повышении эффективности протекающих процессов за счет роста поверхности контакта при соударении газожидкостных потоков. В контактном устройстве, содержащем газоподводящий 1 и отводящий 4 патрубки, орошающие форсунки 7, коллектор отвода жидкости 6, конические лопаточные завих- рители внешний 2 и внутренний 3, кольцевые каналы, образованные секциями завихрителей для прохода газожидкостных потоков, заглушены в шахматном порядке, причем коническиезавихрители вершинами могут быть направлены в одну сторону и с разнонаправленными вершинами. Для соударения потоков, используются также цилиндрические завихрители. Кольцевые каналы для прохода газового потока выполнены равными по площади, а угол между лопатками и касательными к внешним окружностям конусов составляет 30-120°. 4 з. п. ф-лы, 4 ил. , Ј

6 J

Ж