Прямоточное контактное устройство для взаимодействия пара (газа) с жидкостью

 

1. ПРЯГЮТОЧНОЁ KOHTAKlHOE УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПАРА -(ГАЗА) С ЖИДКОСТЬЮ, включакяцее горизонтальную тарелку с паровыми патрубками и контактными трубками, в которых установлены переливные патрубки, нижняя часть которых помещена в стаканы, завихритель потока , от л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повьлиёния эффективности процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз и пропускной способности по жидкости, завихрители потока установлены по всей длине контактных трубок и выполнены в виде укрепленных на боковой поверхности переливных патрубков, радиально расположенных перфорированных пластин , верхние концы которых отогнуты под УГЛОМ к,оси аппарата. 2. Устройство по п. 1, о т л и ч аю щ ее с я тем, что верхние (О части пластин выполнены с поперечными гофрами.

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ЗШВ 01 0 3 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

<; i

К АВТОР(МОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕ Ц!НИЙ И ОТНРЫТИЙ (21,) 3425265/23-26 .(22 ) 19.04 -82 (46) 07 ° 01.84. Бюл. 9 1 (72). Н.А.Войнов., В.Ф.Харин, Н.А,Николаев, Ю.A.Иванчин, В.Н.Щербаков и Г.П.Кабанов (71) Сибирский ордена Трудового

Красного Знамени технологический йнститут .(53) 66.015.23.05 (088.8)

{56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 182108, кл. В 0 . 0 3/30, 1966

2. Авторское свидетельство СССР

В 210085, кл. В 01 D 3/26, 1966

3. Авторское свидетельство СССР . Р 814086, кл. В 01 Р 3/20, 1979 (54)(57) 1. ПРЯИОТОЧНОЕ КОНТАКТНОЕ устРОЙстВО дия ВзАииОдейстВия ПАРА .(ГАЗА) С жкдКОСтЬЮ, включающее горизонтальную тарелку с паровыми

„„SU„„1 4963 А патрубками и контактными трубками, в которых установлены переливные пайрубки, нижняя часть которых помещена в стаканы, завихритель потока, отличающее с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет увеличения поверх/ ности контакта фаз и пропускной способности по жидкости, завихри тели потока установлены по всей длине контактных трубок и выполнены в виде укрепленных на боковой поверхности переливных патрубков, радиально расположенных перфорированных пластин, верхние концы которых отогнуты под углом к оси аппарата.

2. устройство по п. 1, о т л и - Я .ч а ю щ е е с я тем, что верхние части пластин выполнены с поперечными гофрами. с

106496З

Известно прямоточное контактное устройство для взаимодействия пара (гаэа ) с жидкостью, включающее горизонтальную тарелку с паровыми патрубками и контактными трубками, в которых установлены переливные

Изобретение относится к химической технологии, в частности, к устройствам для проведения тепло- и массообменных процессов в системе пар (газ J - жидкость. .Известен массообменный аппарат 5 для взаимодействия газа с жидкостью, состоящей из корпуса и тарелок, снаб женных контактными элементами, выполненными. в виде цилиндрических патрубков, проходящих сквозь. тело та-)0 редки, и переливными патрубками, расположенными внутри цилиндрических патрубков, имекшими в нижней части завихрители потока и отбойные устройства Г1 3- : 15

Однако аппарат имеет невысокую эффективность и большое гидравлическое сопротивление. Низкая эффективность вызвана малой поверхностью взаимодействия фаз в контактных элементах и небольшой пропускной способностью по жидкости. Высокое . гидравлическое сопротивление обусловлено наличием больших местных сопротивлений при выходе пара (газа в завихритель. . 25

Известно также прямоточное контактное устройство для взаимодей ствия пара (газа) с жидкостью, состоящее из горизонтальной тарелки, на которой расположены паровые пат- 30 рубки и контактные трубки, имеющие в верхней частч сепарационные устройства, внутри которых помещены завихрители газо-жидкостного потока (23. 35

Такое прямоточное контактное устройство характеризуется малой поверхностью контакта фаз, небольшой пропускной способностью по жидкой фазе и большим гидравлическим сопро- 40 тивлением. Малая поверхность контакта фаз вызвана тем, что контакт пара (газа ) с жидкостью происходит в пленке жидкости, образующейся только на внутренней поверхности контактных трубок. Небольшая пропуск ная способность по жидкой фазе связана с тем, что жидкость транспор тируется только по внутренней по вархности контактйых трубок. Большое гидравлическое сопротивление 50 обусловлено наличием значительных местных сопротивлений.при входе.пара в .эавихритель, так как пар (газ ) .при входе в завихритель испытывает резкое сжатие, на что затрачивается 55 энергия, кроме того, потери энергии происходят по причине удара пара (газа ) о торцы лопастей завихрителя при входе в него. патрубки, нижняя часть которых помещена в стаканы завихрителя потока, усТановлена в нижней и верхнеи частях трубок ГЗ 3.

Однако известное устройство характеризуется недостаточной поверхностью массообмена и пропускной способностью по жидкости.

Цель изобретения — повышение эффективности процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз и пропускной способности по жидкости °

Поставленная цель достигается тем, что завихрители потока в устройстве установлены по всей длине контактных .трубок и выполнены в виде укрепленных на боковой поверхности переливных патрубков, радиально расположенных перфорированных пластин, верхние концы которых отогнуты под углом к оси аппарата.

Верхняя часть пластин выполнена с поперечными гофрами.

Наличие радиально расположенных пластин на переливных патрубках, ниж ний конец которых опущен до парового патрубка, позволяет создавать жидкостную пленку не только на внутренней:поверхности контактных трубок, но и.на всех поверхностях пластин, а также на наружной поверхности переливных патрубков, благодаря чему резко увеличивается поверхность контакта фаз. и пропускная способность контактного устройства.по жидкости.

Кроме того, наличие пластин значи тельно увеличивает эффективность массообиена. за счет снижения проскока нара (газа } по центру контак тных трубок, т.е. пара (газа 1 непроконтактировавшего с жидкостью, а также за счет увеличения времени контакта пара (газа J с жидкостью (по причине. увеличения пропускной способности жидкости, так как с ее увеличением жидкость, находящаяся на тарелке, значительно большее число раз проходит через контактные трубки; прежде чем покидает тарелку).

Сквозные отверстия на пластинах позволяют перетекать жидкости с одной стороны пластины на другую за счет флуктуаций давления потока па.— ра (газа t при волновой структуре жидкостной пленки, транспортирующейся па поверхности пластин. Циркуляция жидкости через пластину турбулизирует жидкостную пленку, разрушает пристенный пограничный слой с обеих сторон пластин, способствует пере-. мешиванию по толщине пленки жидкости, что повышает эффективность прямоточного контактного устройства.

Отогнутые под углом 2-80© к вер-. тикали верхние концы пластин, образуют лопаточный завихритель. Наличие такого завихрителя позволяет уменьшить гидравлическое сопротивле1064963 ние прямоточного контактного устройства, так как в этом случае в отличие от прототипа энергия потока не затрачивается .на преодоление местных сопротивлений при входа. пара (газа ) в завихритель, Расположенный 5 в сепарационном устройстве,но причине отсутствия удара пара (газа) о торцы эа- вихрителя и отсутствия его сжатия.

На. фиг. 1 изображено прямоточное контактное устройство для взаимодей.ствия пара (газа.) с жидкостью, продольный разрез;на фиг. 2 - сечение A-A на фиг.1-на фиг. 3-"пластина,.вид сбоку.

Устройство состоит иэ тарелки 1, на которой закреплены паровые патрубки 2. На паровые патрубки 2 посажены контактные трубки 3, имеющие отверстия для ввода жидкости 4, и сепарационные устройства 5 с отвер- стиями для вывода жидкости 6. В контактные трубки 3 с вышележащей 20 тарелки 1 соосно с ними вставлены цереливные патрубки 7, которые опущены в цилиндрические стаканы 8, образуя с ними кольцевой коаксиальный зазор 9. На боковой поверхности . 25 переливных патрубков 7, по их длине радиально по сечению контактной труб ки, закреплены пластины 10, имеющие, сквозные:отверстия 11. и образующие зазор 0,1-1 мм с внутренней поверх- 3О ностью контактной трубки 3. Верхний конец пластин 10 отогнут под углом

2-80 о к вертикали, а нижний опущен. до торца парового патрубка 2. Сквоэные отверстия 11 на поверхности .пластин расположены произвольно.

Верхняя часть пластин 10 имеет поперечные гофры .12 с углом наклона их к вертикали, равным 10-80О. Величина угла наклона зависит от ширины пластины и уменьшается с увеличением ширины пластины. Наклонные поперечные гофры на поверхности пластин обеспечивают отвод основной массы жидкости, тран-. спортирующейся по пластинам,квнутренней поверхности сепарационных устройств 5, откуда она.через отверстия для вывода жидкости 6 сливается йа тареЛку. Тем саьым удаляется основная масса жидкости из ядра . 5Q газожидкостного потока, что обуславливает невысокое гидравлическое сопротивление завихрителя. Зазор между .пластинами и внутренней поверхностью контактной трубки, равной

0-1 мм, обеспечивает удобство монтажа прямоточного контактного устрой- ства и в то же время нозволяет жидкости перетекать с внутренней поверхности контактной трубки на поверхность пластин и наоборот, так как о величина зазора не превышает средней толщины пленки жидкости и обеспечивается контакт пластин с пленкой .жидкости на внутренней поверхности контактной трубки. 65

Контактное устройство работает следующим образом.

Пар (газ) движется вверх и через паровые патрубки 2 с высокой скоростью поступает в контактные трубки

3. Жидкость на внутреннюю поверхность контактных трубок 3 и поверхность пластин 10 поступает через отверстия 4 за счет столба жидкости на тарелке 1 и инжекционного воздействия пара (газа ). Поступление жидкости на наружную поверхность переливных патрубков 7 и поверхность пластин 10 осуществляется через кольцевой зазор 9 при ее истечении из переливных патрубков 7 ° 3a счет больших -касательных напряжений на границе пар (газ ) — жидкость происходит равномерное распределение жидкости .по.поверхности контакта фаз и ее транспортирование в виде тонкой жидкостной пленки по внутренней поверхности контактных трубок 3, по обеим поверхностям пластин 10 и по наружной поверхности переливных патрубков .7. При этом происходит циркуляция жидкости с одной стороны пластины 10 .на другую ее сторону, интенсивный массообмен между жидкостной пленкой и паром (газом ).

В верхней части контактных трубок основная масса жидкости, транспортирующаяся по пластинам, с помощью поперечных гофр 12, с углом наклона их к оси контактных трубок

10-80 отводится к внутренней поверхности сепарационных устройств 5, откуда она через отверстия для вывода жидкости 6 сливается на тарелку 1 .

A газожидкостный поток,.проходя в зазорах между отогнутыми под углом

2-80 к оси контактных трубок концами пластин 10, приобретает закрученное движение, и жидкость, присутствующая в нем в виде капель, под действием сепарационных устройств 5 через отверстия для отвода жидкости

6 сливается. на тарелку 1, а пар (газ ) уходит вверх на вьщулежащие прямоточные контактные устройства.

Увеличение поверхности контакта

-фаэ и пропускной способности контакт.,ного устройства по жидкости вследствие создания жидкостной пленки. не только на внутренней поверхности контактных трубок, но и по всей IIQверхности пластин, а также на наружной поверхности переливных патрубков» приводит к увеличению количества выпускаемого продукта, улучшению его качества, снижению отходов ценных продуктов в обрабатываемом сырье и увеличению эффективности массообмена, что позволяет увеличить КПД контактного устройства, уменьшить их количество в аппарате, а следовательно, снизить его высоту и стоимость изготовления.

1064963

А-А

f2

Составитель В. Банников

Редактор К. Волощук Техред И. Метелева Корректор А. Зимокосов

Заказ 10920/5 Тираж 687 Подписное

ВНИИПК Государственйого комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4