Насадка для абсорбционного аппарата Советский патент 1993 года по МПК B01J19/30 

Величину эксцентриситета подобрали экспериментально в зависимости от интенсивной работы насадки во всем объеме псевдоожиженного слоя. При величине эксцентриситета меньшем 0.14D вес насадки и размеры ребер жесткости уменьшаются и в газожидкостном слое вращения насадки вокруг своей оси происходит периодически и .в скоростном потоке с малым радиусом перемешивания. При этом рабочая зона насадки охватывает только верхнюю часть слоя.

При величине эсцентриситета большем 0,22 D вес насадки и размеры ребер жесткости увеличиваются и в газожидкостном слое вращение насадки вокруг своей оси становится медленнее, а в скоростном потоке перемешивание происходит в основном в нижней половине слоя, где и так, наблюдается наиболее интенсивное движение фаз, объяснимое большей кинетической энергией газового потока, проходящего через сечение тарелки не занятой проваливающейся жидкостью. Кроме того, повышается сопротивление псевдоожиженного слоя. Смещение же центра тяжести шара относительно его оси, проходящей через центр тяжести, придает неустойчивое положение насадке, заставляя ее вращаться в любом положении, направлении и в самых различных осях, за счет того, что насадка выполненная сферически снабжена ребрами жесткости, выполненными зацело со сферической поверхностью и расположенными эксцентрично относительно сферы с оптимальной величиной эксцентриситета равной 0,22-0.14 диаметра шара. Становится возможным увеличение интенсивности перемешивания газа с жидкостью.

Насадки с такими ребрами жесткости являются своеобразными вращательными элементами, вращающимися вокруг своей оси и в скоростном потоке вместе с рубашкой, свободно перемещаясь внутри нее, уве- личивая поверхность контакта газа с жидкостью, способствуя равномерному распределению их внутри абсорбционного аппарата, а также равномерно выравнивая распределения газожидкостного потока во всем объеме псевдоожиженного слоя, что позволяет стабилизировать процесс качественной очистки газа от кислых компонентов.

Насадка работает следующим образом.

В начальной стадии работы аппарата насадка находится на тарелках в неподвижном состоянии. Газ, поступающий снизу аппарата проходит через каналы, образованные между насадками, где встречается с жидкостью, поступающей сверху. Благодаря наличию ребер жесткости и рубашки из сетчатого материала каналы имеют сложную форму, так как просветы,

образованные между насадками в форме шара, снабженного ребрами жесткости упаковываются сетчатым материалом, В этих каналах происходит диспергирование жидкости газовым потоком и интенсивное дроб0 ление газожидкостного потока.

Насадка имеет более развитую поверхность контакта на единицу объема, лучше разбивает струйки газа и жидкости. Даже в слое неподвижной насадки происходитяче5 истое, обильное пенообразование. что также способствует повышению поверхности контакта фаз.

С повышением скорости газа система переходит в режим развитого псевдоожи0 жения. При этом насадки находятся в расширенном состоянии, движущиеся потоки взаимодействующих фаз воздействуя на ребра жесткости, приводят насадку к интенсивному вращению, так как с одной стороны

5 на насадку действует сила, направленная вертикально вверх и приложенная со смещением относительно центра тяжести, а с другой стороны на насадку действует сила, определяемая весом жидкости, направлен0 ная вниз и расположенная по другую сторону от вертикальной оси, проходящей через центр тяжести насадки.

Поскольку плотность поднимающегося газа всегда меньше плотности стекающей

5 жидкости, разнонаправленные силы обеспечивают постоянное интенсивное вращение насадки, что в свою очередь способствует интенсивному перемешиванию жидкости с газом, чем и достигается повы0 шение эффективности массообмена между ними, повышается качество очистки. Рубашка насадки из рукава сетчатой (РС- 12Х18Е10Т ТУ-2602-354-76) как элемент насадки создает дополнительную развитую

5 поверхность контакта на единицу объема, лучше разбивает струйки газа и жидкости, значительно увеличивая эффективную поверхность контакта фаз по всему объему псевдоожижения и интенсивность массо0 обмена, за счет повышения кратности обновления поверхности контакта фаз на сетчатом материале.

ГГр и м е р. Насадки в вышеописанном выполнении засыпаются на решетчатые та5 релки провального типа, которые вмонтированы в абсорбционную колонну диаметром 400 мм (установка опытная). На тарелку сверху подается жидкостный поток водного раствора моноэтаноламина (моноэтанола- мина 12,0 мае.% и остальное - вода) с маеrt

совой скоростью 47770 кг/м ч, а снизу газ со скоростью 2,5 м/с.

Состав газа приведен в табл.1.

Газ, поступающий на тарелку снизу, проходит через каналы, образованные меж- ду насадками, где встречается с водным раствором моноэтаноламина, поступающего сверху. При скоростях ниже 2,5 м/с насадка находится в неподвижном состоянии, однако в каналах происходит дис- лергирование жидкости газовым потоком и интенсивное дробление и повышение кратности обновления поверхности контакта фаз на поверхности сетчатого материала, у которого более развитая поверхность кон- такта на единицу объема, лучше разбиваются струйки газа и жидкости.

С повышением скорости выше 2,5 м/с система переходит в режим развитого псевдоожижения. При этом насадки переходят в состояние псевдоожижения и движущиеся потоки газа и жидкости, а также, газожидкостных струй приводят насадку к интенсивному вращению вокруг своей оси ив скоростном потоке. Рубашка насадки из рукава сетчатого как элемент насадки в совокупности признаков создает дополни- те;льную развитую поверхность на единицу объема, значительно увеличивает эффективную поверхность контакта фаз по всему объему псевдоожижения и интенсивность массообмена. Использование предлагаемой насадки позволяет повысить эффективность массопередачи.

Результаты работы насадки приведены в табл. 2. .

Из табл.. 2 видно, что предлагаемая насадка позволяет повысить степень очистки

газа от кислых газов до 66% по сравнению с прототипом, у которого при тех же условиях (скорость газового потока 2,58 м/с и плотность орошения 50 м3/м2 ч) степень очистки газа от кислых газов равна всего 10%. Гидравлическое сопротивление предлагаемой насадки выше в 2 раза (215 мм вод.ст. против 105 у прототипа) за счет дополнительной поверхности контакта фаз на поверхности рубашки из сетчатого материала.

Технико-экономическая эффективность предлагаемой насадки для абсорбционного аппарата складывается за счет увеличения поверхности контакта фаз, стабилизации распределения насадок в псевдоожижен- ном слое и как следствие увеличение степени очистки газа от кислых компонентов в 6 раз.

Формула изобретения

Насадка для абсорбционного аппарата, выполненная сферической формы, о т- личающаяся тем, что, с целью повышения интенсивности перемешивания газа с жидкостью за счет увеличения поверхности контакта фаз и увеличения качества очистки газа от кислых компонентов, сферическая поверхность насадки снабжена ребрами жесткости, выполненными зацело со сферической поверхностью и расположенными перпендикулярно друг к другу, причем ребра жесткости относительно сферы расположены эксцентрично так. что величина эксцентриситета равна 0,22-0,14 диаметра, и насадка помещена в рубашку из сетчатого материала со свободным перемещением внутри нее.

Таблиц а 1

Продолжение табл. 1

Таблица2

jp.diua/Фиг.2