Контактное устройство для тепло-массообменных колонн Советский патент 1983 года по МПК B01D3/26 

1

Изобретение относится к химической технике, в частности к аппаратам, предназначенным для тепло-массообменных процессов взаимодействия газо-жидкостных систем.

Известен вихревой кожухотрубный аппарат для проведения технологических процессов, состоящий из контактных труб, внутри которых имеются закручивающие вставки. Закручиватель устанавливается в контактных трубах с кольцевым зазором для прохода стекающей по внутренней стенке контактной трубы жидкости 1 .

Однако у этого аппарата низкая эффективность взаимодействия фаз из-за недостаточно развитой поверхности контакта газа и жидкости между закручивающими вставками по высоте контактной трубы, а также повышенный унос капель жидкости на выходе из контактных труб. Известен массообменный аппарат, содержащий вертикально установленный цилиндрический корпус, распределительные кольца, установленные в корпусе и делящие его на контактные камеры, в которых размещены контактные тарелки в виде перфорированных конусов со сливными патрубками и отбойниками, причем конусы выполнены гофрированными и размещены в корпусе в чередующейся последовательности вершинами вверх и вниз.

Недостатками такого устройства являются низкая эффективность взаимодействия фаз вследствие недостаточно ра1витой поверхности контакта газа и жидкости, так как жидкость проходя через контактную тарелку, расположенную перфорированным ко-нусом вниз, поступает на сливной патрубок и отбойник и стекает вниз в виде отдельных струй. Кроме того, устройство обладает повышенным уносом капель жидкости из цилиндрического корпуса при высоких скоростях газа, так как контактные тарелки, выполненные в виде гофрированных перфо15 рированных конусов не создают центробежного эффекта, под действием которого капли жидкости могут быть отброшены к стенкам цилиндрического корпуса.

Цель изобретения - интенсификация процесса тепло-массообмёна и снижение

20 уноса жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что контактное устройство, включающее трубу, снабженную по высоте коническими завихрителями с цилиндрической нижней частью.

расположенными в чередующейся последовательностями вершинами вверх и вниз, лопасти которых выполнены перфорированными, а цилиндрическая нижняя часть установлена с зазором по отношению к внутренней стенке контактной трубы, снабжено коаксиальными цилиндрическими обечайками, расположенными между завихрителями, а лопасти каждого конического завихрителя, расположенного вершиной вниз, снабжены пластинами, проходяшими через отверстия и направленными верхней кромкой навстречу стекающей по лопастям жидкости, а нижней кромкой на внутреннюю поверхность цилиндрических обечаек.

На фиг. 1 изображено контактное устройство, общий вид; на фиг. 2 - конический завихритель, расположенный вершиной вверх, вид в плане; на фиг. 3 - конический завихритель, расположенный вершиной вниз, вид в плане; на фиг. 4 - элемент для равномерного распределения жидкости на коаксиальные цилиндрические обечайки.

Контактное устройство состоит из контактной трубы 1, внутри которой установлены конические завихрители 2, расположенные вершиной вниз, и конические завихрители 3, расположенные вершиной вверх, состоящие из цилиндрической части 4 и пластин 5. Между завихрителями 2 и 3 размещены коаксиальные цилиндрические обечайки 6 таким образом, что они касаются своим верхним срезом пластин 5 завихрителя 2, а нижним срезом - пластин 5 завихрителя 2 так, что отверстия 7 оказываются внутри обечаек 6, а нижние концы пластин 8 находятся в непосредственной близости от внутренней поверхности цилиндрических обечаек 6. Между цилиндрической частью 4 конических завихрителей 2 и 3 и внутренней стенкой контактной трубы 1 установлены ребра 9 для создания между ними кольцевого зазора 10. Контактные трубы, конические завихрители и обечайки могут быть выполнены в форме правильных многогранников, а обечайки и цилиндрическая часть конусного завихрителя выполнены перфорированными или из сетки.

Газ поступает в контактную трубу 1 снизу. Жидкость подается сверху и в виде пленки стекает по внутренней поверхности контактной трубы 1, причем часть жидкости поступает в кольцевой зазор 10 между цилиндрической частью 4 завихрителя и внутренней поверхностью контактной трубы 1 и в виде пленки стекает по внутренней поверхности контактной трубы 1, а часть жидкости попадает на внутреннюю стенку цилиндрической части 4 конического завихрителя 2 и в виде пленки,стекает по наклонным пластинам 5, перемещаясь от стенки к центру контактного устройства. По пути жидкость распределяется либо с боковых граней пластин 5, либо через отверстия 7 с пластинами 8 на поверхность обечаек бив вид пленки стекает вниз на пластины 5 завихрителя 3 по пути контактируя с газом. Пластины 5 завихрителя 3 собирают жидкость и транспортируют к стенке контактной трубы 1, через кольдевой зазор 10 жидкость поступает на нижерасположенный завихритель 2 и процесс повторяется.

На всем своем жидкость в виде тонкой пленки на поверхности цилиндрических обечаек 6 и на внутренней поверхности кон тактной трубы 1 контактирует с закрученным потоком газа.

Такое конструктивное исполнение контактного устройства обеспечивает интенсификацию процесса тепло-массообмена и снижение уноса капель жидкости из контактного устройства.

Наличие между, завихрителями коаксиальных цилиндрических обечаек обеспечивает увеличение поверхности взаимодействия газа и жидкости, а наличие в отверстиях на лопастях каждого конического завихрителя, расположенного вершиной вниз, пластин, проходящих сквозь лопасти завихрителя и направленных своей верхней кромкой навстречу стекающей по лопастям жидкости, а нижней кромкой - на внутреннюю поверхность цилиндрических обечаек, обеспечивает равномерное распределение жидкости на цилиндрические коаксиальные обечайки..

При расположении верхнего конического завихрителя вершиной вверх снижается ка0 пельный унос жидкости из контактной трубы, так как под действием центробежной силы капли жидкости отбрасываются на . внутреннюю стенку контактной трубы и стекают вниз.

При изготовлении контактных труб, ко5 нических завихрителей и цилиндрических обечаек в форме правильных многогранников увеличивается живое сечение по аппарату, что дает возможность при неизменных нагрузках по газовой фазе применять аппарат меньшего диаметра.

При изготовлении обечаек и цилиндрической части конусного завихрителя деформированными или из сети достигается дополнительная рециркуляция жидкости в контактном элементе, что приводит к увеличе5 нию времени взаимодействия газовой и жидкой фаз.

Использование предлагаемой конструкции контактного устройства для тепло-массообменных колон по сравнению с известными конструкциями позволяет повысить 0 эффективность тепло-массообмена при хемосорбции ЗОд аммиачными растворами на 20-300/0 в производстве HjSO, а также снизить унос капель жидкости из контактных труб на 50%.

Формула изобретения

Контактное устройство для тепло-массообменных колонн, включающее трубу.

снабженную по высоте коническими завихрителями с цилиндрической нижней частью, расположенными в чередующейся последовательности вершинами вверх и вниз, лопасти, которых выполнены перфо эированными, а цилиндрическая нижняя часть установлена с зазором по отношению к внутренней стенке контактной трубы, отличающееся тем, что, с целью интенсификации процесса тепло-массообмена и снижения уноса жидкости, оно снабжено коаксиальными цилиндрическими обечайками, расположенными между завихрителями, а лопасти каждото конического завихрителя, расположенного

вершиной вниз, снабжены пластинами, проходящими через отверстия и направленными верхней кромкой навстречу стекающей по лопастям жидкости, а нижней кромкой - на внутреннюю поверхность цилиндрических обечаек..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 2559,07, кл. В 01 D 3/26, 1971-

2.Авторское свидетельство СССР

№ 493232, кл. .В 01 D 3/32, 1973 (прототип).

Pui.l