Массообменный аппарат

 

1. МАССООБМЕННЫЙ А1ШАРАТ преимущественно для прямоточных хемосорбционных процессов систем газ жидкость , включающий цилиндрический корпус, установленный соосно ему вал с закрепленными на нем контактными элементами, чередующимися с контактными элементами, закрепленными на внутренней поверхности корпуса, и штуцера ввода и вы&ода рабочих фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет интенсификации массообмена и использования энергии Обраба-, тываемых потоков, контактные элементы выполнены в виде профилированных турбинных лопаток. 2.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что в корпусе и/или валу аппарата выполнены радиальные прорези, которые связаны с каждой из межступенчатых полостей аппарата штуцерами ввода и вывода рабочих фаз, причем прорези выполнены с переменными по длине аппарата сечениями, уменьшающимися в направлении движения газа. W 3.Аппарат по п. 1,отличающ и и с я тем, что радиальные прос рези снабжены устройством регулировg ки расхода газа. 4.Аппарат по пп. 1-3, о т л и чающийся тем, что аппарат снабжен блоком торможения-снятия нагрузки, установленным на валу.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

О9> SU (и!

a(58 В 01 D 3/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3512234/23-26 (22) 15.11.82 (46) 07.09.84, Бюл. Ó 33 (72) А.И.Гриценко, В.И.Мурин, Е.Н.Ивакин и И.А.Галанин (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (53) 66.015.23.05(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 359040, кл. В 01 D 3/30, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 747480, кл. В 01 D 3/30, 1977.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 912195, кл. В 01 D 11/04, 1980. (54) (57) 1. NACCOOSNEHHbtA АППАРАТ преимущественно для прямоточных хемосорбционных процессов систем газ— жидкость, включающий цилиндрический корпус, установленный соосно ему вал с закрепленными на нем контактными элементами, чередующимися с контактными элементами, закрепленными на внутренней поверхности корпуса, и штуцера ввода и вывода рабочих фаз, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет интенсификации массообмена и использования энергии обраба-. тываемых потоков, контактные элементы выполнены в виде профилированных турбинных лопаток.

2. Аппарат по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что в корпусе и/или валу аппарата выполнены радиальные прорези, которые связаны с каждой из межступенчатых полостей аппарата штуцерами ввода и вывода рабочих фаэ, причем прорези выполнены с переменными по длине аппарата сечениями, уменьшающимися в направлении движения газа.

3. Аппарат по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что радиальные прорези снабжены устройством регулировки расхода газа.

4. Аппарат по пп. 1-3, о т л и— ч а ю шийся тем, что аппарат снабжен блоком торможения-снятия нагрузки, установленным на валу.

1111780

Изобретение относится к масс«обменнымм устройствам и может быть использоваHo для прямоточных процессов абсорбции и хемосорбции в химической, газовой и нефтехимической промышлен5 нЬсти.

Известен абсорбер для переработки природного газа, состоящий из корпуса с размещенными внутри него контактными устройствами, которые с целью использования энергии газа,цпя вращения разбрызгивающих устройств выполнены в виде ряда полуовальных листов, подрезанных по периферии П1.

Недостатком данного устройства является малая эффективность перемешивания вследствие низкого коэффициента использования энергии при передаче ее от обрабатываемых потоков.

Известна рот«рная тепломассообменная колонна, содержащая корпус, вал, установленный на оси корпуса, контактные ступени, укрепленные на валу и выполнение в виде отбортованных спиральных лент с продольными вигами, делящими ленты на ряд смежных по высоте каналов, и переточные устройства, причем на концах лент

Выполнены ступенчатые вырезы, центральные концы лент, смежных по высоте каналов, расположены на различном расстоянии от в;<ла, рабочие торцы переточных устройств размещены у начала лент 52).

ИзвестеH массообменный аппарат, 35 включающий цилиндрический корпус, установленный соосно ему вал с закреп. ленными на нем контактными элементами, чередующимися с контактными эле4О ментами, закрепленными на внутренней поверхности корпуса и штуцера ввода и вывода рабочих фаз Г31.

Недостатком известного аппарата является низкая эффективность процес45 са массообмена вследствие подвода энергии извне и недостаточного перемешивания обрабатываемых потоков.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет щ интенси<11икации массообмена и испопьзования энергии обрабатываемых потоков.

Указанная цель достиг .ется тем, что в масс(обменном аппарате преимущественно дл(я прям«точных хемосороционных пр<1!!<.с(:он Гистем газ — жидк«гть, В ел юч а IolII (., .! (и; и 1(д р и ч (. с к ий к (1p Г! у с

УГ Т;1 !!«1< 1< I l I » I I I ((Г(II< PI(V В Э Т Г 1 1 крепленными на нем контактными злементами, чередующимися с контактными элементами, закрепленными на внутренней поверхности корпуса, и штуцера ввода и вывода рабочих фаз, контактные элементы выполнены в виде профилированных турбинных лопаток.

В корпусе и/или валу аппарата выполнены радиальнь!е прорези,. которые связаны с каждой из межступенчатых полостей аппарата штуцерами ввода и вывода рабочих фаз, причем прорези выполнены с переменными по длине аппарата сечениями, уменьшающимися в направлении движения газа.

Радиальн е прорези снабжены устройством регулировки расхода газа.

Аппарат снабжен блоком торможения-снятия нагрузки., установленным на валу,.

На фиг. 1 показана принципиальная схема массообменного аппарата; (а фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — один из типов турбинных ступеней, общий вид; на фиг, 4 .- турбинные ступени по длине аппарата, pB3 рез, (т.е. развертка гидроаэродичамической решетки, осущестгленная по среднему диаметру проточной асти Э. !.

На фИГ. 5 — ПрОфИЛЬ ЛОI(aò«:С турбИНных с.тупеней.

Решетки профилей лопаток годобны решеткам профилей паровых и -азовых турбин и отличаются от них у."-=личен— ной толщиной выходных кром«к H повышенной шероховатостью.

В предлагаемом устройстве для турбинной ступени характерен небольшой коэффициент быстроход о г= <.-.!

250, что при условии осущсс . максимального К1Щ обеспечивает безударный режим работы аггпар". а..

Большая вогнутость про(чя ог<ределяет большой угол поворота;--.о orа

Увеличение величины входной кромки лопатки способствует разви I<-:I вихревого следа за лопаткой и определяет значительную интенсификацию процесса перемешивания и массообмена, Для каждогс конкретного пгоц(-.са с его кинетикой определя<отся свои геометрические характеристи!(1- - рофиля турбинной лопатки, параметры гу<-.бинной ступени и их количесгго з аппарате. Все это обеспечивав:; н=e-.

"ификацию про, есса масс«об-,=.- .- -..

Масс«обменный ап<<а;».=т сг ((

,

1111780 установленного на подшипниковых опорах 3 и 4 с отверстиями для прохода обрабатываемого потока, сборки турбинных профилированных элементов

5 и 6; неподвижно закрепленных по корпусу 1 и вращающихся на валу 2.

В опорах использованы радиально-упор ные подшипники. В конструкции предусмотрены прорези 7 в валу и прорези 8 в корпусе для дополнительной 10 подачи в межтурбинные полости рабочих агентов через установочно или/л регулировочно подвижный дроссель 9.

Прорези 7 и 8 имеют сечения, уменьшающиеся по длине аппарата. К валу

2 аппарата по необходимости подключается блок 10 торможения — снятия нагрузки. На фиг. 5 показан профиль лопаток 11 турбинных ступеней.

Аппарат работает следующим обра- 2п зом.

Двухфазная или трехфазная смесь прямотоком подается в массообменный аппарат через отверстия подшипниковых опор 3 и направляется на контакт- 25 ные элементы 5 и 6. Иассообмен в турбинных решетках осуществляется за счет значительной турбулизации двухили трехфазного потока путем разбрыз-гивания его в поле действия центро. бежных и пульсирующих вихрей, создания больших, постоянно обновляющихся поверхностей контакта фаз. Это происходит за счет многократного перекрестного тока, дробления и отражения многофазного потока. Значительная турбулизация и определяет высокие скорости массообмена. Вращение вала массообменного аппарата достигается за счет осуществления двух последовательно протекающих процессов: первый — преобразование энергии рабочего потока в кинетическую, которое происходит в профилированном контактном элементе, закрпеленном по корпусу; второй — передача кинетической энергии потока вращающемуся турбинному контактному элементу, расположенному на валу турбины. Прореагировав, двух — или трехфазный поток через проходную опору 4 направляется на дальнейшую обработку.

В качестве контактных элементов используются низкооборотные турбинные ступени с постоянными углами закрутки на входе и выходе профилей.

Количество контактных элементов в аппарате определяется кинетикой процессов, задаваемой величиной перепада давления, расходом реагентов и качеством обработки.

Применение низкооборотных до

2000 об./мин турбинных элементов позволяет не только эффективно проводить процесс массообмена за счет .. создания больших поверхностей контакта, но и устранить осложнения, например вибрацию, кавитацию и т.д., при работе устройства на двух- и трехфазных смесях.

При необходимости в аппарат вводит. ся дополнительное количество реагента через прорези в валу и/или корпуса.

Расход этого реагента регулируется посредством переменного сечения прорезей и дросселем.

При больших объемных производительностях обрабатываемых потоков для уменьшения частоты вращения вала предусмотрен блок торможения или сня. тия нагрузки, с помощью которого можно полезно испольэовать часть энергии обрабатываемого потока.

Конструкция массообменного аппарата позволяет эксплуатировать его как в вертикальном, так и в горизонтальном расположении. Отсутствие вибрации при работе аппарата определяет его работу без мощных фундаментов.

Предлагаемый массообменный аппарат рассчитан на прямоточные массообменные процессы хемосорбции и абсорбции двухфазных систем, а также на трехфазные системы, когда не могут быть использованы другие типы массообменных аппаратов.

1111780

1111780

1111780

Составитель Г,Урусова

Редактор Л. Гратилло Техред С Легеза

Корректор Б, 1утя.-.: .

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектн=:ê--,,4

Заказ 6372/4 Тираж б81 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 8-35, Раушская наб., д. 4/5