Тепломассообменная колонна

 

1.ТЕПЛСМАССООВМЕННАЯ КОЛОННА, включакяцая вертикальный корпус, разделенный наклонными перегородками на зоны, патрубки для ввода и вывода газа и жидкости, форсунки, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения гидравлического сопротивления, упрощения конструкции и обеспечения более полноГ(Э улавливания газовых вредностей, наклонные перегородки выполнены из двух пластин - отражателя и сборника , при этом площадь зазора между ними равна 30-40% живого сечения колонны, проекция пластины сборника на горизонтальную плоскость равна 60-70% того же сечения, а сборник перекрыт на8-10%,пластиной отражателя. 2 . Колонна по п. 1, о.т л ичающаяся тем, что образован (Л ные перегородками зоны снабжены: верхняя - подвижной насадкой, а нижняя - форсунками, установленными на входе в наклонный патрубок подачи газа в колонну под отражателем перпендикулярно пластинам и по оси зоны. Од со 00 CD й|

СОКИ COBETCHHX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(51) В 01 D 53/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и е втсеиееет сеида едьетвт (21) 3628307/23-26 (22) 04.05.83 (46) 30.06.85..Бюп. У 24 (72) Г.Г. Иихайленко, О.И. Гевара, А.E. Офутин, Н.А. Круглый, Е.В. Третьяк и Ф.И. Горон (71) Одесский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 66.015.23.06(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 580882, кл. В 01 9 4?/10, 1977.

2. Патент США Ф 3533608, кл. 261-114, 1970.

3. Патент Франции И 1554279, кл. В 01 0 47/00, 1970.

4.. Авторское свидетельство СССР

У 946574, кл. В 01 Э 53/18, 1982.

5. Авторское свидетельство СССР

У 519210, кл. 3 01 D 47/10, 1969. (54) (57) 1 . ТЕПЛОИАССООБИЕННАЯ КОЛОННА, включающая вертикальный корпус, разделенный наклонными перегородками на зоны, патрубки для ввода

„„ЯЦ„„3163894 А и вывода газа и жидкости, форсунки, т отличающаяся тем, что, с целью уменьшения гидравлического сопротивления, упрощения конструкции и обеспечения более полного улавливания газовых вредностей, наклонные перегородки выполнены из двух пластин — отражателя и сборника, при этом площадь зазора между ними равна 30-40Х живого сечения колонны, проекция пластины сборника на горизонтальную плоскость равна. 60-707 того же сечения, а сборник перекрыт на 8-103 пластиной отражателя.

2. Колонна по п. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что образованные перегородками зоны снабжены: верхняя — подвижной насадкой, а нижняя — форсунками, установленными на входе в наклонный патрубок подачи газа в колонну под отражателем перпендикулярно пластинам и по оси зоны.

1163894

Изобретение относится к массообменным аппаратам, в частности к тарельчатым колонным аппаратам, используемым в химической, нефтехимической, пищевой и других отраслях промышленности и может быть применено для очистки отходящих газов суперфосфатных производств .

Известно устройство для очистки

"asa, обеспечивающее улавливание газообразных. примесей и пыпевидных частиц размерами менее 5 ммк

Однако это устройство настолько громоздко и включает такое множест" во мелких каналов, приемников и отверстий, что для работы в условиях наличия взвесей и,. тем более, склон" ных к залипанию, оно не пригодно.

Промышленное использование данного устройства трудно осуществить. Известен компактный и простой аппарат — ловушка для смога (тумана с дымом), в котором с помощью чередующихся по его высоте центральных и периферийных отражателей изменяет-. ся направление движущихся вверх газов от центра к периферии н наоборот, противотоком жидкому сорбенту (вода). Вода захватывает твердые: частицы и смывает их в отстойник, из которого после отстоя взвесей она вновь используется для орошения аппарата j2 7.

Однако не может обеспечить интенсивное ведение абсорбционных процессов, так как, по существу, это . малоэффективнМй полый скруббер с оросителем. В нем отсутствуют условия для разделения по жидкой фазе, а, следовательно, и организованного эффективного орошения, Вести скоростную абсорбцию в таком аппарате невозможно.

Известен аппарат для интенсивного смешивания газа и жидкости, снабженный специальной: зоной смешивания, заполненной мелкйми контактными частицами f3).

Однако для ведения абсорбционных процессов на: системах, осложненных наличием asaeceA, склонных к гелеоб,разованию и шламоотложению, он не пригоден, так как контактная зона в таких условиях быстро выходит из строя (все запинает).

Наиболее близкой к изобретению является тепломассообменная колонна, включающая вертикальный корпус с

5

fD

35 расположенными одна над другой тарелками, сверху которых расположены барботажные колпаки. Над каждым колпаком установлена форсунка. Орошающая жидкость в известной колонне накапливается на тарелке, которая через патрубок сообщена с насосом, подающим жидкость на форсунку. Форсунки такой колонны работают от насоса, без которого обеспечить распыл невозможно. Таким образом, количество тарелок с форсунками определяет необходимое число насосов. Например, для 3-тарельчатой колонны необходимо по крайней мере 3 насоса, что соответственно требует значительных дополнительных энергетических и материальных, затрат (4 1.

Наличие колпаков,над каждой тарелкой делает конструкцию громоздкой, металлоемкой, увеличивает гидравлическое сопротивление и способствует образованию застойных зон над ними.

Такие же зоны могут образовываться непосредственно на горизонтальных тарелках, на которых трудно создать интенсивный барботаж {особенно по периферии). Образование застойных зон может привести к быстрому забиванию патрубков отвода жидкости с тарелки на системах, осложненных наличием механических взвесей, склонных к залипанию н к шламоотложению (например, при газоочистке отходящих газов суперфосфатных производств), и, в конечном счете, выходу аппарата из строя.

Известна тепломассообменная колонна, включающая вертикальный корпус, разделенный наклонными перегородками на зоны, патрубки для ввода н вывода газа и жидкости, форсункн «5 .

Однако этот аппарат обладает больпим гидравлическим сопротивлением (5<), а следовательно и большой энергоемкостью, очень малое проходное; сечение для газа, кроме того, наличие каплеуловителей затрудняет использование таких аппаратов для комплексной обработки больших масс газа (десятки и более тысяч м5/ч), что имеет место в очистных системах суперфосфатных производств, где важнейшим фактором при решении вопроса о выборе аппарата — является минимальное гидравлическое сопротивление. Аппараты с трубачи Вентури предназначены для введения технологической очистки

1163894 4 газов, вести в них тонкую очистку (санитарную) нецелесообразно, так как

/ это потребовало бы неоправдано большое количество секций, поскольку при малых движущихся силах такие аппараты. 5 работают плохо (малое время контакта, плохое обновление поверхности контакта взаимодействующих фаз). Конструкция аппарата достаточно сложнаосевой монтаж труб Вентури на наклон- 1О ных перегородках — процесс достаточно сложный и трудоемкий.

Цель изобретения — уменьшение гидравлического сопротивления., упрощение конструкции и обеспечение более полного улавливания газовых вредностей.

Цель достигается тем, что в тепломассообмекной колонне, включающей р, вертикальный корпус,, разделенный наклонными перегородками на зоны, патрубки для ввода и вывода газа и жидкости, форсунки, наклонные перегородки выполнены из двух пластин.= отражателя и сборника, при этом 5 площадь зазора между ними равна

30-407 живого сечения колонны, проекя пластины сборника на горизонтальную плоскость равна 60-70Х того же сечения, а сборник перекрыт на ЗО

8-10Х пластиной отражателя.

Образованные перегородками зоны снабжены:. верхняя — подвижной насадкой, а нижняя — форсунками, установ.ленными на входе в наклонный патру- 3 бок подачи газа в колонну под .отражателем перпендикулярно пластинам и по оси зоны

На чертеже представлена конструкция тепломассообменной колонны. 40

Колонна состоит из вертикального корпуса 1 с расположенными одна над другой тарелками 2, оснащенными подвижным слоем насадки.3. Под нижней тарелкой смонтированы отражатель 4 4s и сборник 5; Сливной патрубок 6 сообщен через насос 7 с форсунками 8.

Наклонный патрубок 9 предназначен .для ввода газа в колонну, а трубопро: вод 10 для подачи свежего сорбента 50 иа ороситель 11.

Колонна работает следующим образом.

Обрабатываемый газ с концентраци-. ей С поступает в колоннупо наклон- 55 ному патрубку 9. С помощью форсунок Ь газ интенсивно обрабатывается сор.бентом концентрации „, который подается насосом 7 из сборника. 5 ° В псевдоожиженном слое насадки 3 осуществляется эффективный контакт предварительно обработанного газа концентрацией С С со свежим сорбентом концентрации Y Y„, поступающим по трубопроводу 10. По мере необходимости часть жидкости выводится через нижний патрубок в виде готового продукта, а остальная — распыляется форсунками 8.

Наклонные пластины отражателя и сборника создают условия для поддержания необходимого уровня жидкости в сборнике, благодаря чему обеспечивается нормальная работа на соса и исключается образование за,стойных зон. Одновременно становится возможным осуществлять разделение по жидкой фазе. На участке прохождения газа между пластинами имеет место скоростная абсорбция.

Рекомендуемый выбор расстояния между пластинами, при котором обес-. печивается площадь зазора между ними, равная 30-40Х живого сечения колонны, наиболее приемлемый, так как увеличение этого расстояния в сторону указанного значения приводит к неэффективному использованию рабочего пространства а уменьшение — увеличивает гидравлическое сопротивление.,угол наклона пластин к корпусу колонны 60-45 признан целесообразным, так как при угле наклона больше 60 уровень жидкости в сборнике становится настолько незначительным, что уже не может обеспечить нормальную работу насоса и исключить осаждение взвесей, о а при угле меньше 30 крутизна плас" тнн настолько велика, что большая часть рабочего пространства используется неэффективно.

Размер пластины сборника определен .величиной ее проекции на горизонтальную плоскость, равную 60-70Х площади поперечного сечения колонны. При увеличении площади проекции неоправданно растет гидравлическое сопротивление, а при уменьшении (меньше

607) — не обеспечивается накопление достаточного количества жидкости в сборнике.

Рекомендовано сборник перекрыть 1 на 8-103 пластиной отражателя, так как при увеличении перекрытия возможно образование гидрозатвора, а

1163894

В при уменьшенйй - провал жидкости

s зоне над пластинами, минуя их.

Форсунки, установленные на входе в наклоннйй патрубок ввода газа в колонну, обеспечивают интенсивную обработку газа, создавая факел распыпа навстречу газу, поступающему в колонну. При этом распыяяемая жидкость легко стекает по на-. клонному натрубку в нижнюю часть колонны.

Форсунки, установленные под отражателем перпендикулярно пластинам создают здесь зону скоростной абсорбции, так как скорость газа в этой области повышенная.

Форсуики, установленные в попе,речном сечении колонны, обеспечивают эффективное использование рабочего пространства второй зоны.

Реализация изобретения в промыш" ленности позволит получить следующий технико-экономический эффект: интенсифицируются тепло- и масообмен.эа счет турбулизацин потоков и дробления капель в псевдоожиженном . слое, а также за счет скоростной абсорбции при прохождении газа через пластины, снижаются энергетические !

О и материальные затраты за счет умень" шения количества насосов и упразднения колпаков; исключается образование застойных зон во всем рабочем объеме колонны, чем созданы условия

1 для работы на системах, осложненных наличием вэвесей, склонных к гелеобраэованию и шламоотложению, созданы условия упрощающие реализацию технологических процессов в аппарате за счет рр упразднения колпаков, исключения возможных засоренийи облегченияуправления технологическимипроцессами.

1163894

Составитель А. Сондор

Техред, Ж. Кастелевич

Корректор И. Эрдейи .

° Вайа

Редактор М.Товтин

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

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

Заказ 4125/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4