Аппарат для обработки жидкостей газом Советский патент 1992 года по МПК C02F3/22 

Изобретение относится к конструированию аппаратов для обработки жидкостей газом и может быть использовано для проведения различных газожидкостных процессов: аэрации сточных вод, облагораживания технологических сред гидролизных производств, процессов абсорбции и десорбции, химических реакций.

Известен аппарат-абсорбер, содержащий емкость прямоугольного сечения, газораспределительные камеры, выполненные в виде двух коаксиально установленных конфузоров, циркуляционный насос, трубопроводы для подачи газа и циркуляции жидкости, штуцеры для подачи исходной и вывода обработанной жидкости. Обечайка разделена вертикальными перегородками на центральную реакционную и две циркуляционные ячейки, наличие которых способствует возникновению в аппарате естественной циркуляции газожидкостной смеси. При работе аппарата жидкая фаза отбирается насосом из нижней части циркуляционных ячеек обечайки и нагнетается во внешние конфузоры газораспределительных камер, расположенных встречно одна напротив другой. Во внутренние конфузоры камер подается газ под давлением.

Через образованные конфузорами прямоугольные щели жидкая и газовая фазы выходят в виде плоских струй. На небольшом расстоянии от газораспределительных камер верхняя и нижняя струи жидкости смыкаются и дробят газ с образованием струи тонкодисперсной газожидкостной смеси, распространяющейся в объеме реакционной ячейки. Далее газожидкостная смесь поднимается в верхнюю часть реакционной ячейки, где происходит частичная сепарация газа, а затем направляется в циркуляционные ячейки, из нижней части которых насосом забирается жидкость на повторную циркуляцию. Готовый продукт отбирается из циркуляционной линии насоса.

Использование встречных газожидкостных струй приводит к коалесценции газовых пузырей в центре аппарата, что снижает поверхность контакта фаз и интенсивность массопереноса, Кроме того, данный аппарат характеризуется недостаточно высокой степенью использования газовой фазы вследствие низких скоростей естественной циркуляции в нем газожидкостной смеси. Естественная циркуляция возникает за счет разности плотностей жидкости в циркуляционных ячейках и газожидкостной смеси в центральной реакционной ячейке. Поскольку расширяющаяся струя газожидкостной смеси имеет (в плане) конфигурацию, существенно отличающуюся от конфигурации центральной ячейки, то в последней вблизи перегородок остаются зоны практически сплошной жидкости, не содержащие газо- вой фазы, что увеличивает среднюю по объему центральной ячейки плртность газожидкостной смеси и снижает разность плотностей сред в боковых и центральных ячейках, являющуюся движущей силой есте0 ственной циркуляции.

Целью изобретения является повышение степени использования газовой фазы путем интенсификации естественной циркуляции газожидкостной смеси.

5 Цель достигается тем, что газораспределительные камеры расположены попарно с шагом и выполнены с противоположно направленными выходными щелями, а вертикальные перегородки расположены под

0 углом 30-35° к поперечным осям газораспределительных камер.

Расположение газораспределительных камер на продольной оси аппарата позволяет получить не встречные, а противополож5 но направленные струи тонкодисперсной газожидкостной смеси. В результате удается избежать интенсивной коалесценции газовых пузырей, которая обычно происходит при столкновении газожидкостных потоков.

0 За счет этого аппарат с расходящимися струями позволяет получать более развитую поверхность контакта фаз, что способствует интенсификации массопереноса и повышению степени использования газообразного

5 реагента.

Проведенные исследования газожидкостных струй, формируемых газораспределительными камерами с плоскими щелями, показали, что указанные струи расширяют0 ся и в горизонтальной плоскости имеют угол раскрытия 60-70о. При установке в аппарате перегородок под соответствующими углами газожидкостные струи будут полностью занимать сечение реакционных

5 ячеек и в то же время не будут стеснены перегородками в своем распространении. Это будет способствовать достижению наивысшей возможной скорости естественной циркуляции газожидкостной смеси в аппа0 рате, накладывающейся на более слабую принудительную циркуляцию, интенсификации массопереноса, увеличению времени пребывания газовых пузырей в жидкости и, следовательно, повышению степени ис5 пользования газообразного реагента.

При угле установки перегородок, меньшем 30°, выходящие из газораспределительных камер газожидкостные струи будут стеснены перегородками, что приведет к излишней коалесценции газовых пузырей, их

укрупнению, снижению поверхности контакта фаз, а следовательно, интенсивности массопереноса и степени использования газовой фазы.

Угол между перегородкой и поперечной осью камеры, больший 35°, приведет к тому, что не все сечение реакционной ячейки будет занято газожидкостным потоком, вблизи перегородок образуются зоны сплошной жидкости, средняя плотность газожидкостной смеси в реакционной ячейке будет недостаточно отличаться от плотности жидкости (с захваченными пузырями) в циркуляционных ячейках. Это приведет к уменьшению скорости естественной циркуляции жидкостной смеси в аппарате (которая при высотах более 3 м оказывается намного интенсивнее принудительной циркуляции и играет очень важную роль в мас- сопередаче), к недостаточной интенсивности захвата мелких газовых пузырей в циркуляционные ячейки и, как следствие, к снижению степени использования газообразного компонента.

На фиг. 1 изображен аппарат для обработки жидкостей газом, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Аппарат состоит из корпуса 1 прямоугольного сечения, разделенного вертикальными перегородками 2 на реакционные и циркуляционные ячейки 3 и 4. В нижней части аппарата на его продольной оси установлены поперечно с определенным шагом газораспределительные камеры 5, имеющие противоположно направленные выходные щели. Перегородки 2 установлены под углом 30-35° к поперечным осям камер. Трубопроводы 6 служат для подачи газа во внутренние конфузоры 7 газораспределительных камер 5. Циркуляционный трубопровод 8 с центробежным насосом 9 используется для подачи жидкости во внешние конфузоры 10 камер 5. Для подачи исходной жидкости предназначен штуцер 11. Штуцеры 12 используют для отбора готового продукта.

Аппарат работает следующим образом.

Исходная жидкость подается через штуцер 11 в циркуляционный контур насоса 9. При заполненном корпусе 1 жидкая фаза отбирается центробежным насосом 9 из нижней части циркуляционных ячеек 4 и нагнетается по трубопроводам 8 в пространство между внешними 10 и внутренними 7 конфузорами камер 5. Во внутренние конфузоры 7 газораспределительных камер 5

по трубопроводам 6 подается под давлением исходный газ. Через образованные конфузоры 10 и 7 прямоугольные щели жидкая и газовая фаза выходят в реакционные ячейки в виде расширяющихся плоских струй. На небольшом расстоянии от камер 5 струи жидкости смыкаются и дробят заключенный между ними газ на мельчайшие пузыри с развитой поверхностью контакта фаз. Образевавшаяся газожидкостная смесь поднимается в верхнюю часть реакционных ячеек 3, где происходит частичная дегазация жидкости.

Жидкость с захваченными мелкими пузырями проходит над разделительными перегородками 2 и направляется в циркуляционные ячейки 4, где существует интенсивный нисходящий поток жидкости. Из нижней части циркуляционных ячеек 4

жидкость забирается насосом 9 на повторную принудительную циркуляцию по трубопроводам 8. Кроме вынужденного движения жидкости в аппарате существует интенсивная циркуляция газожидкостной

смеси, обусловленная установкой перегородок и возникающей разностью плотностей в циркуляционных и реакционных ячейках. Прореагировавший газ удаляется через верх аппарата. Часть готового продукта отбирается через штуцеры 12.

Предлагаемый аппарат по сравнению с известным аппаратом позволяет повысить степень использования газообразного компонента с 67 до 77-79%.

Формула изобретения

Аппарат для обработки жидкостей газом, содержащий корпус прямоугольного сечения, разделенный вертикальными перегородками на реакционные и циркуляционные ячейки, газораспределительные камеры, выполненные в виде двух коакси- ально установленных конфузоров, циркуляционный насос, трубопроводы для подвода газа и циркуляционной жидкости, патрубки

подачи исходной и вывода обработанной жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения степени использования газовой фазы путем интенсификации естественной циркуляции газожидкостной смеси, газораспределительные камеры расположены попарно с шагом и выполнены с противоположно направленными выходными щелями, а вертикальные перегородки расположены под углом 3035° к поперечным осям газораспределительных камер.

Л Отработанный

t-i-A ГУЧ

газ

Фиг.1

ГУЧ

газ

Изобретение относится к обработке жидкостей газом. Целью изобретения является повышение степени использования газовой фазы путем интенсификации естественной циркуляции газожидкостной смеси. Аппарат состоит из корпуса 1, прямоугольного сечения, разделенного вертиИсходныи газ Исходный taj кальными перегородками 2 на реакционные 3 и циркуляционные 4 ячейки. В нижней части аппарата установлены газораспределительные камеры 5. Вертикальные перегородки 2 установлены под углом 30-35° к поперечным осям газораспределительных камер 5. Трубопроводы 6 служат для подачи газа во внутренние конфузоры. Циркуляционный трубопровод 8 с центробежным насосом 9 используют для подачи жидкости во внешние конфузоны 10. Для подачи исходной жидкости и отбора готового продукта используют штуцера соответственно 11 и 12. Жидкая фаза нагнетается в пространство между внешними и внутренними конфу- зорами. Во внутренние конфузоры подается под давлением исходный газ. Изобретение позволяет повысить производительность устройства. 2 ил. (Л С vi CJ VI 4 Ю