Массообменный аппарат Советский патент 1992 года по МПК B01D3/32 

Изобретение относится к устройствам для проведения процессов физического и химического взаимодействия между газом и жидкостью и может быть использовано для проведения синтеза гидроксиламинсульфа- та в производстве капролактама и является усовершенствованием известного устройства по авт. ев NS 1426608.

Известно, что для эффективного проведения этого процесса в аппарате необходимо достижение более высоких коэффициентов массопередачи и создание развитой удельной поверхности контакта фаз, что может быть достигнуто установкой мешалки.

В качестве такого устройства известен газлифтный аппарат с мешалкой, установленной в циркуляционной трубе, в котором, с целью повышения качества целевого продукта, циркуляционная труба выполнена из соосно расположенных обечаек, частично

перекрывающих одна другую по высоте, при этом каждая обечайка имеет диаметр нижнего среза меньше диаметра верхнего среза, и газораспределитель расположен снаружи каждой обечайки. Аппарат обладает высокой скоростью циркуляции среды, достигаемой с помощью мешалки.

Недостаток - захват газа в циркуляционную трубу и, как следствие этого, срыв работы мешалки

К предлагаемой конструкции массооб- менного аппарата наиболее близко устройство, представляющее собой газлифтный аппарат с мешалкой, установленной в циркуляционной трубе, состоящей из соосно расположенных обечаек и отличающий- с я тем, что, с целью устранения попадания газовых пузырей в циркуляционную трубу, он снабжен перфорированными конусными элементами, частично перекрывающими кольцевой зазор между циркуляционной

VJ

N

00

- ел

ю

трубой и корпусом, при этом внутренняя поверхность конусных элементов выполнена с радиально расположенными ребрами.

Однако наличие перфорации в верхнем конусном элементе, через которую в жидкость поступает дополнительное количество газа, затрудняет его выделение и может привести к захвату его мешалкой. Так как перфорация занимает часть площадок конусного элемента, то тем самым уменьшается время или путь, на котором происходит выделение пузырей. Радиальное расположение ребер не способствует ускорению выделения газа из жидкости, так как расстояние между ребрами по направлению к циркуляционной трубе сужается, что приводит к увеличению скорости потока газожидкостной смеси, затрудняя процесс выделения газа из жидкости.

Целью изобретения является повышение эффективности массообмена за счет разделения газа и жидкости на входе в циркуляционную трубу.

Поставленная цель достигается тем, что на внутренней поверхности конусного элемента расположены разновысотные по дли- не перегородки, которые образуют криволинейные каналы с постоянной площадью сечения, а поперек каналов с зазором относительно поверхности конуса установлены зубчатые пластины с возможностью вращения их относительно горизонтальной оси, причем число зубьев на пластинах увеличивается по направлению оси аппарата.

На фиг. 1 представлен массообменный аппарат, общий вид; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - узел I на фиг.1.

Массообменный аппарат состоит из корпуса 1, расширяющегося в верхней части, центральной циркуляционной трубы 2, выполненной из коротких конусных обечаек, которые смонтированы одна к другой с зазором, газораспределителей 3, состоящих из горизонтально расположенных с зазором одна к другой теплообменных труб, через которые проходит газ, устройства 4 для ввода газа, перемешивающего устройства 5, помещенного в верхнюю обечайку циркуляционной трубы.

На внутренней поверхности конусного элемента обечайки установлены криволинейные разновысотные по длине перегородки 6, которые образуют соответственно криволинейные каналы с постоянной площадью поперечного сечения, а поперек перегородок в верхней их части расположены зубчатые пластины 7, которые имеют возможность поворачиваться относительно горизонтальной оси. Причем число зубьев на

пластинах увеличивается по направлению к оси аппарата.

Устройство работает следующим образом.

Исходные компоненты, в качестве которых используются газ и жидкость, подаются в аппарат, причем газ направляют в устройство 4 для ввода газа, через которое газ, дробясь на пузыри, поступает в пространст0 во между корпусом и циркуляционной трубой, что приводит к образованию газожидкостной смеси. Газораспределители из теплообменных труб 3 позволяют эффективно осуществить теплообмен, а также

5 равномерно распределить газожидкостную смесь по кольцевому зазору аппарата. Поднявшись до верхней конусной царги, газожидкостная смесь, переливаясь через ее край, меняет свое направление более чем на

0 90 ° и распределяется по криволинейным каналам постоянного поперечного сечения, образованным криволинейными перегородками 6, высота которых увеличивается по мере приближения их к переливной трубе.

5 Этот процесс сопровождается отделением газа от жидкости, как вследствие изменения направления движения на 90и,так и снижения захвата газа турбулентными пульсациями среды при разделении всего потока по

0 каналам по аналогии с процессом, имеющим место в гравитационных отстойниках твердой фазы.

Криволинейность канала удлиняет путь среды в них, что способствует сепарации

5 газа. Наличие зубчатых пластин 7, у которых зубья направлены по течению и погружены в поверхностный слой газожидкостной смеси, не создает дополнительное сопротивление потоку, и приводит к отделению

0 пузырей газа из жидкости при их столкновении с зубьями. Зубья, направленные по ходу движения среды, уменьшают турбулентность потока, разделяя его на отдельные ламинарные струи. Изменение угла наклона

5 пластин 7 за счет их поворота позволяет выбрать наиболее оптимальный режим сепарации газа из жидкой фазы.

Вследствие сепарации газа из газожидкостной смеси содержание его по направле0 нию к центральной трубе падает. Для удаления оставшихся пузырьков газа из движущейся к центральной трубе газожидкостной смеси число зубьев на пластинах увеличивается по направлению к оси аппа5 рата, так как при редких зубьях и малом числе пузырей часть их может проскочить между зубьями.

Формула изобретения 1. Массообменный аппарат поавт. св. N 1426608, отличающийся тем, что, с

целью повышения эффективности массооб- мена за счет разделения газа и жидкости на входе в циркуляционную трубу, ребра на внутренней поверхности конусных элементов выполнены изогнутыми и разновысот- ными по длине с образованием криволинейных каналов с постоянной площадью сечения, конусные элементы снабжены зубчатыми пластинами,

установленными с зазором к ним поперек каналов.

2.Аппарат по п. 1,отличающийся тем, что зубчатые пластины установлены с возможностью вращения относительно горизонтальной оси.

3.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что число зубьев на пластинах увеличивается по направлению к его оси.

Изобретение относится к аппаратам для проведения процессов химического и физического взаимодействия для Систем газ - жидкость. Целью изобретения является повышение эффективности массообмена за счет разделения газа и жидкости на входе в циркуляционную трубу. В аппарате установлена тарелка в форме усеченного конуса, на внутренней поверхности которой расположены изогнутые ребра, образующие криволинейные каналы с постоянной площадью поперечного сечения. Поперек каналов с зазором относительно поверхности конуса ус- тановлены зубчатые пластины с возможностью вращения относительно горизонтальной оси, и число зубьев на пластинах увеличивается по направлению к его оси 2 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л

Продукт

Фиг.З