МАССООБМЕННЫЙ ЭЛЕМЕНТ С ЦИРКУЛЯЦИЕЙ ЖИДКОЙ Советский патент 1973 года по МПК B01D3/28 

1

Изобретение относится к физическим и химическим массообменным аппаратам и может быть использовано для осуществления процессов физического и химического массообмена, процессов физической и химической абсорбции, десорбции, ректификации л сравнительно медленных химических реакций между газом и жидкостью.

Известен массообменный элемент с циркуляцией жидкой фазы для осуществления физических и химических массообменных процессов, включающнй корпус, сепаратор, теплообменное устройство и закручивающую газовый поток вставку.

Иедостатком известного элемента является то, что в нем нельзя за один проход (т. е. без рецикла) осуществлять нроцессы, иа проведение которых требуется время более 8-10 сек. Это могут быть как химическая реакция, так и физические массообмениые процессы.

Цель изобретения - обеспечение возможности (наряду с интенсивным массообменом :В закрученном потоке) в течение длительного времени удерживать циркулирующую жидкую фазу, значительно увеличивая время контакта без снижения производительности. Это достигается тем, что корпус снабжен продольными пазами со сливными отверстиями, закрытыми снаружи циркуляциоиными карманами треугольной или траиецевидной формы.

На чертеже показан предлагаемый массообменный элемент с разрезом по А-А.

Элемент включает корпзс /, снабженный циркуляционными карманами 2, закрывающими пазы 3, а также отстойную зону (гидрозатвор) 4, сливное отверстие 5, рубанжу 6, и завихритель 7, хстановленный ниже сливного отверстия.

Элемеит оборудоваи щтуцерами: 8 для нодачи газа и жидкости, 9 для выхода газа и жидкости в сепаратор, 10 входа охлаждающего (нагреваюидего агента), 11 выхода этого агента.

Элемент работает следующим образом.

В качестве имитирующих компоиептов служат, иаиример, вода и воздух, которые через щтуцер 8 подают под завихритель 7. Ма выходе из завихрителя компоненты приобретают вращательное движение и двигаются вверх по восходящей винтовой траектории. При этом вода, как более тяжелый компонент, отбрасывается центробежными силами на стенку трубы и перемещается по ней в виде TOHKoii турбулизованной пленки до верхнего паза 5. Под действнем тангенциальных сил жидкость через паз поиадает в циркуляционный карман 2 и стекает вниз. В отстойной зоне кармана за счет веса столба

жидкости образуется гидрозатвор, и паэтому газ и не может проникнуть через сливное отверстие 5 в циркуляционный карман 2, а жидкость по мере накопления сливается в реакционную зону, снова подхватывается восходящим потоком газа и двигается вверх до паза 3. При увеличении производительности по жидкой фазе часть ее не успевает попасть в циркуляционный карман и выбрасывается через штуцер 9 в сепаратор. В случае увеличения производительности по газу выше оптимальной часть жидкости уходит вместе с ним за счет уноса. Таким образом, лучшим режимом работы аппарата является постоянная скорость движения газа (10---15 м/сек) и оптимальный расход жидкости в зависимости от требуемой производительности. Чем меньше производительность по жидкой фазе, тем больше время пребывания, т. е. при нулевой производительности (без учета капельного уноса) элемент работает «сам на себя с неограниченным временем контакта.

Массообменный элемент с циркуляцией жидкой фазы имеет не более одного метра в длину, там установлен всего один завихритель сливного отверстия 5, и он обладает меньшим гидравлическим сопротивлением по сравнению с высокими аппаратами, имеющими два и более завихрптелей, а сравиительно невысокие скорости газового потока при интенсивном- массообмене делают его

более экономичным с точки зрения материальных и энергетических затрат.

Кроме того, циркуляционные карманы 2 играют существенную роль как развитая поверхность теплообмена. Наличие шести- восьми карманов позволяет увеличить поверхность аппарата в 5-7 раз по срав-нению с обычной гладкостенной трубой, и поэтому не

вызывают затруднений проблемы подвода тепла (ректификация, десорбция, эндотермические реакции) и его отвода (абсорбция, экзотермические реакции).

Предмет изобретения

1. Массообменный элемент с циркуляцией жидкой фазы для осуществления физических и химических массообменных процессов

в системах газ (пар)-жидкость, включающий корпус, сепаратор -в верхней его части, теплообменное устройство и завихритель, отличающийся тем, что, с целью увеличения времени контакта фаз и интенсификации процесса, корпус снабжен продольными пазами со сливными отверстиями, закрытыми снаружи циркуляционными карманами треугольной или трапецевидной формы.

2. Массообменный элемент по п. 1, отличающийся тем, что, завихритель установлен ниже сливного отверстия.

vdxacmb

-A

1Q