Массообменный газожидкостной аппарат

 

МАССООБМЕННЫЙ ГАЗОЖИДКОСТ НОЙ АППАРАТ, включающий вертикальн -ц цилиндрический корпус с патрубками ввода и вывода фаз, по высоте которого размещены барботеры с отверстиями , отличающийся тем, что,, с целью интенсификации массообмена и увеличения производительности аппарата за счет взаимодействия газа и жидкости во встречно-вихревом потоке и устранения их центробежного разделения, барботеры установлены попарно, при этом стверстия в верхнем барботере выполнены под углом к оси аппарата в сторону нижнего барботера и направлены противоположно направлению отверстий в нижнем барботере.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСН05АУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3403915/23-26 (22) 02.03.82

° (46) 15.10.84. Бюл. 9 38 (72) В.М.Майоров, lO.A.Ñìèðíîâ, А.О.Белопольский и.Ю.П.Евдокимов (71) Дзержинский филиал Ленинградского научно-исследовательского и конструкторского института химического машиностроения (53) 66.015 ° 23.05 (088.8) (56) 1.Патент CKA Р 3396100 кл. 208-181, 1968.

В

2.Авторское свидетельство СССР

Р 601016, кл, В 01 D 3/32, 1974, (54)(57) МАССООБМЕННЫЙ ГАЗОЖИДКОСТ.НОИ АППАРАТ, включающий вертикальный

„.80„„1118395 А

ЩВ В Ol D 53/18; В Ol F 3/04 цилиндрический корпус с патрубками ввода и вывода фаэ, по высоте которого размещены барботеры с отверстиями, отличающийся тем, что, с целью интенсификации массообмена и увеличения производительности аппарата за счет взаимодействия газа и жидкости во встречно-вихревом потоке и устранения их центробежного разделения, барботеры установлены попарно, при этом отверстия в верхнем барботере выполнены под углом к оси аппарата в сторону нижнего барботера и .направлены противоположно направлению отверстий в нижнем барботере.

1118395

Изобретение относится к устройству массообменных аппаратов для взаимодействия газов и жидкостей и может-быть использовано при непрерыв. ном проведении процессов растворения, химических реакций в химической, неф- 5 техимической, и других отраслях промышленности.

Известен аппарат разделения, содержащий барботеры на разных уровнях, снабженные соплами, установленными щ на трубах барботеров B разных радиальных направлениях. Подача барботируемой Фазы через два барботера в разных направлениях по объему аппарата расширяет зону барботированияЯ 1

В известном аппарате взаимодействие. барботируемых иэ двух барботеров

Фаз осуществляется в противотоке и в спутных и перекрестных потоках, что приводит к .неоднородности обработки компонентов в объеме аппарата и в этой связи к низкой эффективности аппарата при проведении непрерывных процессов.

Известен массообменный газожидкостной аппарат, включающий вертикальный цилиндрический корпус с цатрубками ввода и вывода фаз, по высоте которого размещены барботеры с . отверстиями. B этом аппарате органи,зация взаимодействия газа и .жидкости 30 в перекрестном потоке интенсифицирует массообмен и в сочетании с закручиванием потока способствует равномерной обработке газа и жидкости в зоне штуцеров, и барботера и в целом З5 увеличению производительности аппарата при проведении непрерывных процессов $2).

При подаче газа в аппарат газовый поток, вводимый через штуцера на 40 корпусе, приводит к вращательному движению газожидкостного потока. При вращении двухфазных системм происходит их разделение, интенсивность которого зависит от скорости вращения 45 и разности плотностей фаз. Фаза большей плотности стремится занять место на периферии, фаза меньшей плотности — у оси вращения. В указанном аппарате за счет большой разности плот-с ностей rasa и жидкости процесс их . центробежного разделения начинается уже при небольших скоростях вращения и усиливается пропорционально увеличению подачи газа через штуцера. Поэтому в слоях аппарата, расположенных выше уровня штуцеров, нарушается равномерность распределения газа по поперечному сечению аппарата, пузыри газа стремятся к оси аппарата ра, .зуется воронка, снижается эффектив- 60 ность массообмена газа и жидкости.

Нарушается однородность обработки газа и жидкости при прохождении через объем аппарата и качество получаемых продуктов, чем ограничивается производительность аппарата при проведении непрерывных процессов.

Целью изобретения является интенсификация массообмена и увеличение производительности арарата за счет осуществления взаимодействия газа и жидкости во встречно-вихревом потоке и устранения их центробежного разделения.

Указанная цель достигается тем, что в массообменном гаэожидкостном аппарате,. включающем вертикальный цилиндрический корпус с патрубками ввода и вывода фаз, по высоте которого размещены барботеры с отверстиями, барботеры установлены попарно, при этом отверстия в верхнем барботере выполнены под углом к оси аппарата в сторону нижнего барботера и направлены противоположно направлению отверстий в нижнем барботере.

Целесообразно отверстия в барботерах выполнять тангенциально.

В предлагаемом аппарате подачей газа через барботеры в противоположных тангенциальных направлениях относительно оси аппарата осуществляется закручивание потока в противоположных направлениях. Отклонение отверстий верхнего барботера s осевом направлении в сторону нижнего барботера обеспечивает противоточное взаимодействие выходящего.из верхнего барботера газа с поднимающимся от нижнего барботера газожидкостиым потоком, так как в зоне нижнего барботера налсжение потоков жидкости, двигающейся вверх по аппарату, и газа, выходящего иэ нижнего барботера в тангенциальном направлении, формирует тангенциально-осевое (спиралеобразное) движение вверх по аппарату газожидкостного потока. В результате достигается встречно-вихревое взаимодействие потоков газа и жидкости, наиболее высокая турбулизация среды, разбиваются пузыри газа, увеличивает-. ся межфазная поверхность, иитенсифи» цируется массообмен. Сводится к минимуму центробежное разделение газа и жидкости, так как устраняется вращение потока в объеме вьаае верхнего барботера, Гаэ равномерно раснределяется по всему объему аппарата,Гаэ и жидкость подвергаются одинаковой по времени и интенсивности обработке при прохождении через объем аппарата, что способствует повышеиию производительности аппарата при проведении непрерывных процессов.

На фиг. 1 представлен аппарат, вертикальный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1 (в зоне верхнего барботера).

Аппарат содержит корпус 1 с патрубками подачи 2 и выхода 3 жидкости, выхода газа 4, нижний 5 и верхний б барботеры с отверстиями 7. Все отверстия 7 нижнего 5 барботера вы1118395 г полнены в одном тангенциальном направлении относительно оси корпуса 1.

Все отверстия 7 верхнего 6 барботера выполнены относительно оси корпуса в одном тангенциально-осевом направлении (в сторону нижнего 5 барботера}, противоположном тангенциальному направлению отверстий 7 в нижнем

5 барботере. Отверстия 7 s барботерах 5 и 6 выполнены диаметром, увеличивакицимся с удалением отверстия 10

7 от оси корпуса 1.

Тангенциально-осевое направление отверстий 7 в верхнем 6 барботере вычисляется исходя иэ массовых расходов и скоростей движения в аппара- )g те жидкости и подаваемого через нижний 5 барботер газа по направлению движения формируемого ими гаэожидкостного потока.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость подается через патрубок

2 и поднимается в режиме вытеснения . вверх по корпусу 1. Через барботеры

5 и 6 в аппарат подается газ, который, за счет увеличения диаметра отверстий 7 с удалением их от оси корпуса 1, равномерно распределяется по поперечному сечению корпуса 1. В зоне нижнего 5 барботера осуществляется перекрестное взаимодействие ЗО потоков газа и жидкости, в результате которого (показано на фиг. 1 стрелками) формируется гаэожидкостной поток, двигающийся в тангенциально-осевом направлении (по спирали} в 35 корпусе 1 к верхнему 6 барботеру.

Гаэожидкостной поток в зоне верхнего

6 барботера взаимодействует в противотоке с газом, выходящим из отверстий 7 верхнего б барботера в щютиво" положном тангенциально-осевом направлении. В результате в зоне барботеров 5 и 6 осуществляется равномерно по поперечному сечению корпуса 1 встречно-вихревое взаимодействие потоков газа и жидкости. Вращение газожидкостного потока в объеме корпуса 1 над верхним 6 барботером устраняется, чем сводится к минимуму центробежное разделение газа и жидкости в аппарате. Дальнейшее взаимодействие жидкости с газом осуществляется в режиме свободного барботажа.

Жидкость сливается через патрубок 3.

Газ выходит через патрубок 4.

В предлагаемом аппарате в зоне барботеров осуществляется взаимодействие газа с жидкостью во встречновихревом потоке, достигается наиболее высокая турбулизация среды, разбиваются пузыри газа, увеличивается межфаэная поверхность, интенсифицируется массообмен. Равномерная по поперечному сечению аппарата подача газа и устранение центробежного разделения газа и жидкости в объеме аппарата над барботером позволяет достичь однородной обработки газа и жидкости при прохождЕнии их через объем аппарата. Однородная обработка в аппарате газа и жидкости, в широком диапазоне режимов их подачи, позволяет повысить производительность аппарата при проведении непрерывных процессов.

Конструкция предлагаемого аппарата по данным, полученным на лабораторной установке при проведении непрерывного процесса окисления сульфита натрия кислородом воздуха, по-: зволяет повысить производительность аппарата s 1,2 раза.

Составитель Г,урусова

Редактор A.Ãóëüêî Техред С.Мигунова Корректор А.Тяско

Заказ 7316/5 Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä„ ул.Проектная,4