Устройство для массообмена в трехфазной системе Советский патент 1982 года по МПК B01D53/06 B01D53/08 

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАССООБМЕНА В ТРЕХФАЗНОЙ

I

Изобретение относится к области химической промышленности, цветной металлургии и другим отраслям народного хозяйства, в которых осуществляют извлечение активных компонентов газовых смесей в технологических или очистных целях на поверхности твердых частиц в присутствии жидкой фазы.

Известно устройство для трех(|)азной хемосорбции непрерывного действия, включающее полую башню, приспособление для загрузки-разгрузки хемосорбента СП.

Недостатками устройства являются большое гидравлическое сопротивление (170-120 мм вод.ст.), низкая производительность в расчете на 1 м объема устройства, низкая интенсивность .массопереноса из-за сравнительно толстого слоя жидкой фазы на поверхности частиц хемосорбента (вследствие встречного движения газа и жидкости возникает подпор жидкости). СИСТЕМЕ

Известно устройство для массооЬмена в трехфазной системе, включающее корпус, камеры с твердой фазой, разделенные перегородками и ограниченные жалюзийными решетками, и приспособление для ввода и вывода взаимодействующих фаз Г2 .

В этом устройстве слой твердого материала расположен вертикально, поэтому жидкая фаза проходит через весь вертикальный слой, что замедляет ди()фузию газа.

Целью изобретения является повышение Эф(1)ективности процесса массообмена путем улучшения условий выгрузки жидкой фазы.

Цель достигается тем, что в устг ройстве для массообмена в трехфазной системе, включающем корпус, камеры с твердой фазой, разделенные перегородками и ограниченные жалюзийными решетками, и приспособления для ввода и вывода взаимодействующих фаз, жалюзийные решетки, нижняя часть

корпуса и перегородок установлены под углом к горизонтали.

Целесообразно чтобы угол наклона пластин жалюзийной решетки составлял 5-10° к горизонтали.

Расстояние между жалюзийными решетками, ограничивающими толщину слоя, выбирается в пределах 0,1- , 0,4 м. Жалюзи располагаются внутри устройства таким образом, что удерживаемый ими слой хемосорбента на- , клонен к горизонту под углом, превышающим угол естественного откоса материала хемсорбента на 5-15. Ввод газа и жидкой фазы в слой хемосорбента осуществляется через жалюзийную решетку, ограничивающую слой хемосорбента снизу. Листы верхней и нижней жалюзийных решеток располагаются под углом к горизонту, превышающим угол естественного откоса материала хемосорбена на а с поверхностью естественного откоса материала хемосорбента образуют угол меньше 90°. Наклоны жалюзей верхней и нижней решеток противоположно направлены, нижние кромки их сближены. Листы жалюзей нижней решетки, кроме того, расположены так, что ребра их имеют наклон к горизонту S-IO, что обеспечивает передвижение по ним жидкой фазы и отвод ее л боковым стенкак. или перегородкам. Жалюзийные решетки вместе с корпусом, в котором они расположены, образуют наклонную честь устройства, которая соединяется с вертикальной мастью.

Наклонная часть корпуса с жалюзийными решетками обеспечивает наклонное расположение слоя частиц хемосорбента, необходимое для оптимального сочетания условий .вывода жидкой фазы из слоя, после контакта ее с поверхностью твердых частиц и ус-поаий пополнения слоя частиц хемосорбента под действием силы тяжести Вывод жидкой фазы из слоя частиц хемосорбента обеспечивается наилучшим образом при горизонтальном расположении слоя и при прохождении газа и жидкости через слой в направлении сверху вниз. С другой стороны непрерывность лучшим образом обеспечивается при вертикальном расположении слоя. Удовлетворение дв.ух противоположно направленных требований обеспечивается при расположении сло частиц хемосорбента под углом, превышающим угол естественного откоса материала частиц на 5-15°.

Оптимальное сочетание условий одновременного пополнения слоя хемосорбента и вывода жидкой фазы из слоя частиц приводит к наилучшим условиям постоянного обновления активной поверхности частиц хемосорбента (вещества, полученные в результате реакции поверхности частиц хемосорбента, например известняк, и активных компонентов газовой фазы, например НС1, растворяются в жидкой фазе и э виде раствора выводятся из

$ СЛОЙ хемосорбентз). Это также Г риводит к уменьшению до минимума толщины жидкой пленки вокруг частиц хемосорбента, что увеличивает скорость массопередечи молекул газа к поверхв ности частиц и интенсивность процесса трехфазной хемосорбции.

На чертеже представлено предлагаемое устройст зо, состоящее из двух равноценных секций {возможно и большее количество секций).

Устройство состоит из опорной рамы 1, наклонной части корпуса 2 с жалгозийными решетками (верхние 3 и нижние k), верхней части корпуса 5 с перегородками 6, винт-озых транспортеров 7 для подами твердого хемосорбента в бункера, винтовых транспортеров 8 для выгрузки непрореагироваЕшего хемосорбента сточных труб 9 для выпуска стека.

Наклонная часты корпуса 2 опирается на опорную раму 1 и соединяется с верхней частью корпуса.5. Для достижения герметичности устройства соединение частей корпуса уплотняются прокладками. Продольные наклонные полосы 10 и опорные стойки 11 служат для придания жесткости листам жалюзийных решеток. Планки 12 предотвращают чрезмерное заполнение винтовых транспортеров 8.

Устройство работает следующим образом.

Заполнение твердым хемосорбентом осуществляется с помощью винтовых транспортеров 7 из резервного бункера (на чертеже не показан). Газы, содержащие извлекаемый компонент, подаются в устройство по каналу, образованному между стенканл вархней

части корпуса 5 и перегородкой 6. Далее они перемещаются Е наклонной части аппарата между с е: ;яоС-, корпуса и верхней жалюзийной ре л1отк( - Под действием разрежения, создаваемого в устройстве от внешнего побудителя тяги, газ проходит в слой хемосорбе на через верхнюю жалюзийную решет ку. Необходимое количество жидкой фазы подается в газовый поток вне устройства. На поверхности часТиц увлажненного хемосорбента происходит взаимодействие между активным ко«понентом газовой смеси с материвпо« хемосорбента. Продукт химической реакции 4 астворяется в жидкой пленке и под действием силы тяжести а также попутного подталкиващего действия газов перемещается к листам нижней жалюзийной решетки, по ней благодаря наклону отводится к боковым стенкам и стекает в нижнюю часть устройства. Оттуда сток отводится по трубе 9 в приемный бак (на чертеже не показан). Газы выходят из слоя сорбента через нижнюю жалюзийную решетку и в пространст ве 14ежду этой решеткой с наклонным днищем поднимаются вверх. Затем газы удаляются из устройства. Частицы хемосорбента по мере реакции с активным компонентом газа уменьшаются в размерах до тех пор, пока полностью не прореагируют. Под действием сил тяжести материала в бункере верхней части устройства происходит накопление материала в наклонной части. Примеси инертных компонентов в составе хемосорбента, не способ№te.взаимодействовать с активным компонентом газа, периодически выводятся из устройства через патрубк 13 путем кратковременного включения винтовых транспортеров 8. Предлагаемое устройство обладает низким гидравлическим сопротиел нием k-2 мм вод.ст. (в прототипе 170120 мм вод.ст.). Обеспечивается не66прерывная работа устройства за счет постоянного пополнения массы частиц хемосорбента по мере его расходования в наклонном слое из вертикальной бункерной части под действием силы тяжести. (Юеспечивается интенсификакия нассопереноса активного компонента гааа к поверхности твердых частиц хемосорбента за счет малой толщины жидкой пленю на поверхности частиц ввиду быстрого удаления жидкой фазы из слоя хемосорбента лсд действием силы тяжести и nof THoro движения газов и жидкости в направлении сверху вниз через слой хемосорбента. изобретения . Устройство для массообмена В трехфазной системе, включающее корпус, камеры с твердой фазой, разделенмле neper(OAKahw и ограниченные жалюзийныии решетками, и приспособлений для ввода и вывода взаимодействуюцих фаз, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности процесса массообмена путем улучшения условий нагрузки жидкой фазы, жалюзийные решетки, нижняя часть корпуса и перегородок установлены под углом 50-60 к горизонтали. . 2. Устройс5во по П.1, отличающееся тем, что угол наклона пластин жалюзийной решетки составляет к горизонтали. ИСТОЧНИЮ4 информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Позин М.Е. Технология минеральных солей. Л., Химия, 1970, с.. 2.Патент США ff 023939, кл. 801 D 53/06, 1977 (прототип).