Аппарат для пылеулавливания и массообмена Советский патент 1993 года по МПК B01D47/12 

Изобретение относится к области аппаратов для проведения процессов пылеулавливания и массообмена и может быть использовано в химической, нефтехимической и ряде других отраслей народного хозяйства-.

Целью изобретения является повышение эффективности работы за счет устранения зарастания тарелок примесями и уменьшения неравномерности распределения потоков.

На фиг.1 показан общий вид аппарата: на фиг.2 - пружина с фиксатором; на фиг.З - пружина с фиксатором и возвратной пружиной; на фиг.4 - пример реализации изобретения.

Аппарат содержит корпус 1 с патрубками для ввода и вывода газа 2, 3 и жидкости 4,5 соответственно, распределитель жидкости 6 и опорные тарелки 7 в виде обратного конуса 8 с распределительным элементом - центрально расположенной конической или спиральной пружины 9. На опорной тарелке 7 расположена насадка 10 и на расстоянии от опорной тарелки 7 размещен элемент для циркуляции насадки в виде растянутой конической (спиральной)или цилиндрической пружины 11. Ниже опорной тарелки 7 на расстоянии не меньше длины растянутой пружины 9 расположена дополнительная тарелка 12 аналогичная опорной тарелке 7. Наибольший виток 13 пружины 9 опорной и дополнительной тарелок жестко соединен с

00 GJ 4 О О СО

Сл)

нижним торцом соответствующего обратного конуса 8. Наименьшие витки 14 пружины 9 тарелок 7 и 12 жестко связаны между собой устройством регулирования растяжения в виде тяги 15. Последняя при помощи исполнительного механизма 16 может перемещаться в вертикальном направлении вместе с пружинами 9 опорной и дополнительной тарелок. Аппарат состоит из нескольких ступеней контакта - опорных тарелок и дополнительной тарелки. Для предотвращения выноса насадки из аппарата предусмотрена ограничительная тарелка 17.

Ход тяги 15 с помощью исполнительного механизма 16 может быть отрегулирован различным образом.

На фиг.1 предоставлен вариант, в котором при движении тяги 15, например, вверх, пружины дополнительной тарелки 12 растягиваются, а опорной 7 - остаются в нерастянутом состоянии.

Возможен вариант работы тяги 15 и исполнительного механизма 16, при котором пружина дополнительной тарелки 12 сжата, а опорной .тарелки растянута почти полностью. Возможна работа обеих тарелок в полурастянутом положении с,целью изменения свободного сечения.

На фиг.2 и 3 представлены варианты работы тарелок.

Фиг.2 - под действием исполнительного механизма 16 пружина 8 опорной тарелки 7 совершает резкие свободные колебательные движения (встряхивание). При этом положении тарелки определяется фиксатором 18. ФиГ.З- встряхивание тарелки происходит с использованием возвратной пружины

19 и исполнительного механизма 16. Исполнительный механизм (ручной или механической) может быть выполнен с различным приводом (пружинным, вибропроводом, электрическим и т.д.). .V

В качестве примера реализации изобретения опишем работу аппарата с псевдоожиженной насадкой в форме перевернутого усеченного конуса на газовую на- грузку 50000 м3/ч.

Аппарат 1 состоит из трех опорных тарелок 7 с элементами для циркуляции насадки в виде растянутой пружины 11; дополнительной 12 и ограничительной 17 тарелок. Опорные и дополнительные тарелки выполнены в виде центрально расположенной конической или спиральной пружины 9. Ограничительная тарелка 17 установлена для предотвращения выноса насадки из аппарата. Тарелка 17 конструктивно может быть выполнена различно, нос наибольшим свободным сечением, При обработке загрязненных газов основная нагрузка падает на нижнюю (или первую по ходу газа) тарелку, поэтому дополнительная тарелка уста- новлена в нижней части аппарата.

Загрязненный газ .поступает в аппарат

снизу и выходит в верхней части соответственно через штуцера 2 и 3. Жидкость поступает в аппарат противотоком газу соответственно через штуцера 4 и 5. При на0 грузке на аппарат 50000 м3/ч диаметр аппарата на уровне входа в дополнительную тарелку составит 1,33 м (скорость 10 м/с), на уровне ограничительной тарелки 17 диаметр аппарата составит 3,0 м (скоро-

5 сть газа на выходе 2,0 м/с). Насадка, расположенная на опорных тарелках, под действием газа и жидкости приходит в псев- доожиженное состояние.

Основная очистка газа происходит на

0 нижней опорной и дополнительной тарелках. Последующие две опорные тарелки с насадкой очищает газ до санитарной нормы.

Для чистки тарелок от загрязнений достаточ но растянуть или сжать пружины, из которых

5 выполнены тарелки. При необходимости степенью растяжения пружин можно регулировать свободное сечение тарелок.

В изобретении предполагается изготовление распределительного элемента тарел0 ки из пружины таким образом, что в сжатом состоянии пружины 9 зазоры 20 между витками обеспечивают работу ее как обычной провальной тарелки. При накоплении отложений на ней, когда .значительно уменьша5 ется свободное сечение (часть зазоров перекрыта отложениями), нарушается устойчивая работа ее, т.е. наблюдается захлебывание аппарата. При заданном режиме потоки фаз уже не проходят через умень0 шенное сечение тарелки. В этих условиях

: эту тарелку можно исключить из работы,

т.е. растянуть пружину 9. Дополнительная

12 и нижняя опорная тарелки связаны тягой

15 с исполнительным механизмом 16. На5 .пример, забилась дополнительная тарелка. Растягиванием дополнительную тарелку движением тяги 15 вверх на расстояние длины растянутой пружины. При этом пружина дополнительно 12 тарелки полностью рас0 тянута, т.е. исключена из работы, а пружина первой опорной тарелки 7 сжата, т.е. в рабочем состоянии.

При необходимости чистки нижней опорной тарелки 7 растягиваем ее движени5 ем тяги 15 вниз на расстояние длины растянутой пружины. При пружина опорной тарелки полностью растянута, т.е. исключена из работы, а пружина дополнительной тарелки сжата, т.е. в рабочем состоянии. Пружина в момент растяжений может совершать резкие свободные колебательные движения (встряхивание), при этом пружина может ударяться в фиксатор 18, прикреплённый к тарелке. Встряхивание может происходить с использованием возвратной пружины 19. Таким образом, пружина очищается от отложений.

В изобретении имеется возможность регулирования свободного сечения, т.е. возможность изменять свободное сечение при работе обеих тарелок в полурастянутом положении. Это рассмотрен вариант, когда нет необходимости полностью растягивать одну из пружин, а достаточно просто несколько увеличить свободное сечение. Осуществить это можно движением тяги вверх или вниз (в зависимости оттого, какую пружину растягиваем) на расстояние менее длины растянутой пружины. Элемент для циркуляции насадки в виде пружины 11 расположен по оси аппарата над центральной частью (распределительной) каждой конической опорной тарелки. Над дополнительной тарелкой элемент не устанавливается. Функция элемента для циркуляции- направлять насадочные тела снизу вверх (от тарелки через пространство, ограниченное пружиной) и вниз (в пространство между пружиной и корпусом аппарата) вновь к опорной тарелке, способствовать созданию организованного псевдоожиженного слоя, .Насадочные элементы, находящиеся над распределительной частью опорных тарелок, газовым потоком поднимаются над та- релкой и приводятся в псевдоожиженнов состояние. Зона кипения в основном создается над.тарелкой и внутри направляющего элемента. При этом осуществляется интенсивный тёпломассобмен газа с жидкостью в виде брызг, пленок, капель. На выходе из верхней части пружины 11 насадочные элементы перебрасываются в пространство между пружиной и корпусом аппарата, падают вниз и вновь попадают на распределительный элемент опорных тарелок. В зоне между пружиной и корпусом аппарата осуществляется дополнительное взаимодействие газа с брызгами, пленками, каплями, поступающими через.зазоры пружин. Таким образом, с помощью направляющих элементов из пружин 11 осуществляется интенсивная циркуляция насадочных тел. При этом предотвращается каналообрэзование и проскок газа без контакта с жидкостью, уменьшается неравномерность распределения потоков газа и жидкости по сечению аппарата. Элемент для циркуляции насадки выполнен в виде растянутой пружины 11 с целью свободного прохода газа и жидкостных пленок через зазоры, циркуляцию насадки зазоры в пружине не ухудшают. Кроме того, изготовление направляющих элементов из пружин уменьшает расход металла на их изготовление, облегчает вес аппарата. 5Расположенные над опорными тарелками элементы для циркуляции насадки 11 способствуют хорошему перемешиванию насадки, уменьшают каналообразование и проскок газа без контакта с жидкостью. В

10 аппаратах, цилиндрической формы насадочные тела (шары, кольца) склонны располагаться друг над другом вдоль стенки аппарата (или прилипать к ним), образуя как бы коридор. Коническая форма аппарата

5 для циркуляции лишает насадку любой формы устойчивости. Насадка 10 сползает по стенкам аппарата вниз, газовым потоком увлекается в элемент для циркуляции насадки, откуда отбрасывается к стенкам аппарата,

0 т.е. все время находится в движении, способствуя постоянному контакту газа и жидкости. Таким образом, наличие в аппарате конструктивных элементов в виде опорных тарелок, выполненных из пружин и соеди5 ненных с ними обратных конусов с элементами для циркуляции насадки в виде пружин и дополнительной тарелки аналогичной основным позволяет повысить эффективность и надежность работы аппарата при обработ0 ке загрязненных сред, без увеличения ступеней контакта, т.е. количества тарелок. К тому же коническая форма аппарата и таре- . лок позволяет уменьшать диаметр аппарата (скорость газа на входе в конический аппарат

5 10 м/с против 3-4 м/с для аппарата цилиндрической формы), т.е. уменьшить его вес и, следовательно, стоимость и металлоемкость. рмула изобретения 1. Аппарат для пылеулавливания и мас0 сообмека, содержащий конический корпус с патрубками для ввода и вывода газа и жидкости, опорные тарелки, выполненные в виде обратного конуса с размещенным в его меньшем основании центрально распреде5 лительным элементом и насадкой, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет устранения зарастания тарелок примесями и уменьшения неравномерности распределения

0 потоков, он снабжен элементами для циркуляции, насадки, расположенными над опорными тарелками и выполненными в виде пружин цилиндрическо й или конической формы с зазорами между витками, и допол5 нительной тарелкой, однотипной опорным, при этом распределительные элементы выполнены в виде конических или спиральных пружин с зазорами между витками, закрепленных большим витком в тарелке и связанных меньшими витками между собой через

устройство регулирования растяжения, а дополнительная тарелка установлена ниже первой по ходу газа опорной тарелки на расстоянии длины растянутой пружины.

2. Аппарат по п. 1, от л и ч а ю щ и и с я тем, что пружины дополнительной и первой по ходу газа опорной тарелок имеют полурастянутое положение.

3.Аппарат по пп.1 и 2, от л и ч а ю щи й- с я тем, что зазор между витками пружин меньше размера насадки.

4.Аппарат по пп.1-3, от л и ч а ю щи й- с я тем, что все пружины опорных тарелок снабжены фиксатором или фиксатором с возв ратной пружиной.

Использование: проведение процессов пылеулавливания и массообмена в химической, нефтехимической и ряде других отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения: в аппарате, содержащем корпус в форме перевернутого усеченного конуса, коничес кую тарелку с псевдоожиженной насадкой, и расположенный над ней элемент для циркуляции насадки; элемент выполнен в виде пружины цилиндрической или конической формы, опорная тарелка выполнена из центрально расположенной конической или спиральной пружины и соединенного с ней обратного конуса, причем ниже опорной тарелки установлена дополнительная тарелка однотипная с опорной. Дополнительная тарелка устанавливается для того, чтобы по мере забивания основной тарелки отложениями ее можно было бы очистить. 3 з.п.ф-лы, 4 ил.

S

«

X#dwc/7 &

Фиг. /

Редактор

fae/tfcoc/Яб

Фиг.4 Составитель Н.Ветлугина Техред М.Моргентал

Корректор: С.Лисина