Массообменный газлифтный аппарат Советский патент 1982 года по МПК B01D3/32 

Изобретение относится к устройс вам для взаимодействия газа с жидкостью и может найти применение в химической и ряде других отраслей промьоиленности для проведения массообменных процессов. Известен массообменный газлифтный аппарат, содержащий поцъемную трубу с устройствами ввода газа и сепаратор с отражателем в виде наклонной пластины, установленной над подъемной трубой 1. .Известен также массообменный газлифтный аппарат, применяемый ка деаэратор, содержащий подъемную тр бу переменного сечения с расширите лями, с устройствами ввода газа и завихрителем, установленные в верх ней ее части, сепаратор с отражате лем, установленным над завихрителе и имеющим форму перевернутой конической тарелки с плоским сплошные днищем 2. Недостаток известных аппаратов снижение эффективности массообмена и ухудшение условий сепарации при возрастании нагрузки по газу. Кром того, при высоких скоростях газа, ввиду смачиваемости поверхности от ражательной тарелки, жидкость с ее кромок будет стекать в виде пленки, пересекая путь движения газа, выходящего из сепаратора. Прк больших окоростях газа (10 м/с), когда удерживающая способность газовой фазы велика, жидкостная пленка, стекающая с кромок отражателя подхватывается газовым потоком и уносится из аппарата, снижая тем самым степень сепарации. Цель изобретения - интенсификация массообмена за счет расширениядиапазона нагрузок по газу и улучшение условий сепарации. Поставленная цель достигается тем, что в предложенном массообменном газлифтном аппарате, содержгицем подъемную трубу, завихритель, сепаратор и отражатель, установленный над завихрителем, отражатель выполнен тороидально-конической форил, а сепаратор снабжен цилиндрическими раструбами, установленными коаксиально ему и друг другу и «образующими между собой и подъемной трубой каналы для подачи жидкости на дополнительное контактирование с газом. Сепаратор снабжен дополнительным устройством ввода газа, установленным в нижней его части.

Отражатель снабжен установленным. над ним дополнительньм завихрителемкаплеотбойником,

Внешний цилиндроконический- раструб снабжен коническим отбойником, установленным над ним.

В нижней части сепаратор соединен с подъемной трубой переточным уст ройством с запорньам органом.

Конфигурация и взаимное расположение элементов аппарата таковы, что путь движения газожидкостнрй смеси и газа вверх имеет минимум искривлений, а отсепарированная жидкость не создает гидравлического сопротивления движению газо-жидкостной смеси так как покидает полость .подъемного канала по внутренней поверхности тороидального отбойника в поле центробежннк, инерционньах и гравитационных сил, не пересекая пути движения газа,iкоторый уходит через центральное отверстие тора.

На фиг.1 изображен предлагаемый массообменный газлифтный аппарат; на фиг,2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - разрез Б-Б на фиг.1.

Аппарат содержит подъемную трубу с патрубком входа 2 и регулирующим органом 3 расхода жидкости. На трубе установлены устройства ввода газа 4 и завихритель 5 в верхней ее части. .Подъемная труба верхней частью входит в сепаратор б, в котором над завихрителем устано Ален тороидальноконический отражатель 7 с центральным отверстием 8. Над ним установлен встроенный в глухую перегородку 9 дополнительный завихрителькаплеотбойник 10. В сепараторе концентрично трубе установлены внутренний 11 и внешний 12 коаксиальные цилиндро-конические раструбы, образующих между собой и трубой каналы 13 и 14. Над внешним 12 раструбом установлен конический отбойник 15, над которым расположена коническая обечайка 16 сепаратора, образующая с коническим отбойником 15 и наружной поверхностью отражателя 7 кольцевой канал 17 для прохода газа. В нижней части сепаратора установлено дополнительное устройство 18 для ввода газа, содержащее улиткообразный корпус 19 подвода газа в щелевые отверстия 20 в цилиндрической поверхности внешнего раструба 12. В сепараторе имеются штуцера 21 и 22 выхода жидкости и газа. Ступени тонкой и грубой сепарации сообщаются между собой переточным гидрозатвором 23. Шжией частью сепаратор сообщен с подъемной трубой переточным устройством 24 с запорным органом 25.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость через входной патрубок 2 поступает в подъемную трубу 1, куда через устройства ввода 4 подают газ. Газо-жидкостная смесь поднимается вверх, закручивается в завихрителе 5. Жидкость центробежными силами- отбрасывается на поверхность тороидально-конического отражателя 7 и направляется им в кольцевой канал 13, а газ через отверстие 8 поступает в завихритель-каплеотбойник 10 где, очищаясь от остаточной капельной влаги, через штуцер 22 выходит из аппарата. Жидкость по каналу 13 перетекает в канал 14, где контактирует с газом, поступающим закрученным потоком в дополнительное устройство ввода 18. Закрученный поток газо-жидкостной смеси коническими частями раструбов 11 и 12 в поле центробежных сил отклоняется к сотенкам сепаратора 6. Жидкость задерживается коническим отбойником 1 и, стекая вниз, удаляется через пггуцер 21 из аппарата. Газ по каналу 17, проходя эавихритель-каплеотбойник и освобождаясь от капельной влаги, через штуцер 22 выходит из аппарата, По мере накопления жидкости на перегородке 9 она через гидрозатвор 23 и штуцер 21 удаляется из ёшпарата. Перед остановкой аппарата или в случае накопления шлама на днище сепаратора открывается запорный орган 25 переточного устройства 24, и жидкость со шламом перегоняется в подъемную трубу, откуда потоком вымывается и вьшодится из аппарата.

Важнейшим технико-экономическим преимуществом предлагаемого аппарата является уменьшение гидравлического сопротивления благодаря приданию его элементам геометрических форм, обеспечивакщих путь движения газожидкостной смеси и газа с минимальными искривлениями. Такое техническое решение позволяет увеличить нагрузку по газу в несколько раз, не влияя на гидродинамические условия подъема жидкости в газлифте, и обеспечивает эффективную сепарацию. Значительное увеличение нагрузки по газу позволяет достичь автомодельной области течения газо-жидкостной смеси по критерию Рейнольдса, где интенсивное перемешивание происходит за счет турбулентных пульсаций внутри потока (режим развитой свободной изотропной турбулентности). В этом случае коэффициент массопередачи возрастает пропорционально скорости газа. Аппарат позволяет повысить интенсивность массообменного процесса, увеличив удельные нагрузки по .газу и жидкости и коэффициент массопередачи в 4-5 раз. Аппарат может быть использован в качестве абсорбера для промывки газа карбонизационных колонн и осуществления тфоцесса предварительной карбонизации аммонизированного рассола в производстве соды.

Формула изобретения

1. Массообкюнный газлифтный аппарат, содержащий подъемную трубу с устройствами ввода газа и завихрителем/ установленным в верхней ееiчасти, сепаратор с отражателем, установленным над завихрителем, о т л «чающийбя тем, что, с целью интенсификации майсообмена за счет расширения диапазона нагрузок по газу и улучшения условий сепарации, отражатель выполнен тороидально-конической форкш, а сепаратор снабжен цилиндроконическими раструбами, установленными коаксиально ему и друг другу и образующими м&жду собой и подъемной трубой каналы для подачи жидкости на дополнительное контактирование с газом.

2.Аппарат по п. 1, отличаDV и и с я тем, что сепаратор снабжен дополнитеЛЬНЕМ устройством ввода газа, установленным в нижней части его.

3.Аппарат по п. 1, о т л н ч аю щ и и с я тем, что отражатель снабжен установленным над ним дополнительным завихрителем-каплеотбойником.

4.Аппарат по п. 1, отличащийся тем, что внешний цилиндро-конический раструб снабжен коническим отбойником,установленньт над ним.

5. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что сепаратор в нижней части соединен с подъемной трубой переточным устройстве с запорным органом.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Г. Авторскоесвидетельство СССР

743707, кл. В01 D 53/14, 1977.

2. Авторскоесвидетельство СССР

W 497243, кл. С02 В 1/10, 1973. Ui.1 uz.2 Фиг.з