Вихревой распыливающий многоступенчатый массообменный аппарат Советский патент 1982 года по МПК B01D53/18 B01D3/32 

(5) ВИХРЕВОЙ РАСПЫЛИВАЮЩИЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

1

Изобретение относится к массообменной технике и может быть использовано в химической, нефтехимической нефтеперерабатывающей, пищевой, ме- , таллургической и других отраслях промышленности для осуществления процессов ректификации, абсорбции, пылеулавливания, десорбции, сушки распылением.

Известен вихревой распыливающий многоступенчатый массообменный аппарат, включающий распылители жидкости, тангенциальный ввод газа, отвод газа, отводы газа из предыдущей в последующую ступень, корпус с торцовыми крышками и отвод жидкости в нижней части каждой ступени. Первая ступень имеет тангенциальный патрубок ввода газа, последующие ступени имеют вводы газа в виде осевых завихрителей в центре верхней крышки, отводы газа расположены в центре нижней крышки. Отвод жидкости осуществляется при:.помощи кольцевых карманов в нижней части каждой ступени TI.

Известен вихревой распыливающий многоступенчатый массообменный аппарат, включающий корпус, тангенциальный ввод газа, распылитель жидкости, патрубок вывода газа, контактные ступени , каждая из которых состоит из корпуса, торцовых крышек, подводов газа и отводов жидкости, выполненных

10 в виде ве|этикальных щелей по всей высоте корпуса ступени, отвода .

Недостатками этого аппарата являются малое время эффективного массо15 обмена и наличие застойных зон, распыл жидкости во второй и последующих ступенях из-за невысоких относительных скоростей газа и жидкости приводит к снижению скорости массообмена

24 в этих ступенях, значитель ные осевые скорости газового потока создают условия для брызоуноса,. за счет снижения крутки потока по высоте массообменной камеры возникает неравномерность в потоке, что влечет к неэффективному использованию объема камеры. Цель изобретения - интенсификация процесса массообмена за счет создания плоского спирального движения газа по всей высоте корпуса каждой ступени и уменьшения гидравлического сопротивления аппарата. Указанная цель достигается тем, что в вихревом распыливающем многоступенчатом массообменном аппарате, включающем корпус, тангенциальный ввод газа, распылитель жидкости, патрубок вывода газа, контактные ступени, каждая из которых состоит из корпуса, торцовых крышек, подводов газа и отводов жидкости, выполненных,в виде вертикальных щелей по всей вь1соте корпуса ступени, отвода газа, отвод газа из каждой предыдущей ступени Е) последующую выполнен в виде радиального диффузора и подводящей камеры образованной корпусом каждой ступени и корпусом аппарата, при этом патрубок вывода газа расположен на периферии радиального диффузора последней ступени.Отвод газа из предыдущей в последующую ступень, выполненный в виде радиального диффузора и подводящейкамеры, позволяет обеспечить тангенциальный ввод газа в последующую сту пень по всей высоте корпуса ступени, отвести газ и подвести к последующей ступени, преобразовав с минимальными затратами кинетическую энергию газового потока в центральной части в потенциальную, что позволяет создать мощное плоское спиральное движение газа по всей высоте корпуса каждой ступени аппарата, получить высокие относительные скорости газа и жидкости по всей высоте корпуса каждой сту пени, достичь мелкодисперсного распы ла жидкости на капли очень малого раз мера, создать регулярное противоточное вихревое движение газа и микроВсе это дает возмож капель жидкости кость достичь многих теоретических ступеней изменения концентрации в каждой ступени распыла, увеличить межфазную поверхность, уменьшить гидрав лическое сопротивление аппарата и в целом значительно интенсифицировать процесс массообмена. Выполнение тангенциальных вводов газа в -каждую ступень в виде одной или нескольких тангенциальных щелей ПО всей высоте корпуса ступени позволяет создать плоское спиральное , дви жение газа, в котором отсутствуют осевые составляющие полной скорости, получить большие относительные скорости газа и жидкости в центральной области аппарата, где производится распыл, увеличить межфазную поверхность вследствие уменьшения размеров капель (так как размер капель уменьшается с ростом относительных скоростей газа и жидкости в зоне распыла) , создать,,, регулярное противоточное вихревое движение капель и газового потока и получить многие -теоретические ступени изменения концентрации в одной ступени распыла, уменьшить брызгоунос из-за отсутствия осевых скоростей в большей аппарата. Таким образом, достигается значительная интенсификация процесса массообмена. Выполнение отвода жидкости в виде вертикальных щелей по всей высоте корпуса с+упени позволяет равномерно отводить жидкость с в.нутренней поверхности цилиндрического корпуса каждой ступени, не допускать стекания пленки в тангенциальные щели для подвода Таза, что предотвращает вторичное дробление и унос капель жидкости входящим через тангенциальные щели потоком газа, не допускать стекания пленки в нижнюю часть аппарата, что предотвращает подпитку радиально направленного, отрицательно влияющего на интенсивность массообмена, торцового течения. Предотвращение попадания жидкости в тангенциальные щели дает возможность равномерно подводить газ по всей высоте корпуса ступени. Все это в целом приводит к значительной интенсификации процесса массообмена. Тангенциальный патрубок, расположенный на периферии радиального диффузора последней ступени, дает возможность преобразовать большую кинетическую энергию газового потока после каждой ступени в потенциальную, снизить скорости газа, что ведет к значительному уменьшению гидравлических потерь, повышает экономичность аппарата, позволяет пропустить через аппарат большие расходы газа, получить в центральной области каждой ступени высокие относительные скорости газа и жидкости, уменьшить размер распыливаемых капель жидкости, увеличить межфазную поверхность, что В целом приводит к интенсификации пр цесса массообмена. На фиг. 1 - показан аппарат, вертикальный разрез; на фиг, 2 - сечени А-А на фиг. 1, Вихревой распыливающйй массообмен ный аппарат содержит распылитель жид кости 1, тангенциальный ввод газа 2, отводы газа 3. Каждая ступень содержит корпус 4, торцовые крышки 5 отвод жидкости 6 в каждой ступени. Отвод газа 3 выполнен в виде радиального диффузора 7 и подводящей камеры 8, образованной с корпусом ступени и корпусом аппарата 9 танген-циал15ные щели (подводы) газа 10 в каждую ступень и отвод жидкости 6 вы полнены в виде вертикальных щелей по всей высоте корпуса ступени 4, патру бок вывода газа 11 из аппарата расположен на периферии радиального диф фузора последней ступени. Аппарат работает следующим образом.Газ через тангенциальный ввод попадает в подводящую камеру 8 первой ступени, откуда посредством тангенциальных щелей 10 по всей высоте подаётся в первую ступень. В контактной ступене формируется мощное плоское спиральное течение со значительным увеличением окружной составляюще полной скорости к центру, где с помощью распылителя жидкости 1 вводится в радиальном направлении жидкость Из-за огромных относительных скоростей газа и жидкости происходит распыл последней на очень малые капли, которые практически сразу вовлекаются во вращательное движение и вследствие отсутствия осевых скоростей газа движутся-по плоским спиральным траекториям к корпусу ступени.. При этом в Одной ступени распыла возникает проти воточное вихревое движение капель жид кости и газа, что ведет к получению многих теоретических ступеней изменения концентрации в одной ступени распыла. Капли жидкости оседают на корпус ступени k и под действием потока газа в виде пленки движутся по корпусу ступени, а затем отводятся из аппарата при помощи вертикальных щелей для отвода жидкости 6 по всей высоте корпуса ступени. Газ через отвод 3 попадает в радиальный диффузор 7, где происходит экономичное преобразование кинетической энергии, и попадает в .подводящую камеру 8 последующей ступени, которая обеспечивает равномерный подвод газа по всей высоте тангенциальных щелей последующей ступени. Далее процесс повторяется. Отвод газа из аппарата производится через тангенциальный патрубок вывоДа газа 11, расположенный на пери;ферии радиального диффузора 7. I Такой отвод обеспечивает предварительное экономичное преобразование кинетической энергии потока газа, отвод газа, имеющего невысокие скорости, что значительно снижает гидравлические потери. Аппарат может быть установлен в вертикальном или горизонтальном положении. Жидкость подается в аппарат через распылитель 1 последней ступени , затем через отводы жидкости 6 стекает в камеру 12, откуда подается в распылитель предпоследней ступени, где процесс повторяется. Отвод мидкости из аппарата осуществляется из камеры первой ступени. Предложенный аппарат имеет следующие преимущества: интенсивный и равномерный массообмен во всем объеме аппарата при противоточном движении фаз; повышается интенсивность массообмена во всехступенях аппарата вследствие тангенциального ввода газа в каждую ступень, что приводит к распылу жидкости на мелкие капли, увеличению межфазной поверхности; снижение материалоемкости вследствие уменьшения количества ступеней, что достигается созданием в каждой ступени противоточного движения фаз, приводящего к возможности получения многих теоретических ступеней изменения концентрации в каждой ступени распыла; уменьшение гидравлического сопротивления аппарата путем использования радиальных диффузоров, дающих возможность экономично преобразовать кинетическую энергию потока газа и обеспечить отвод газа с малыми скоростями и гидравлическими потерями. Формула изобретения Вихревой распыливающий многоступенчатый массообменный апИарат, включающий корпус, тангенциальный ввод газа, распылитель жидкости, патрубок |вывода газа, контактные ступени, каж