Массообменный аппарат

 

Изобретение относится к химической , нефтехимической, газодобывающей, пищевой и др. отраслям промьшшенности . Цель изобретения - повышение эффективности работы аппарата за счет организации противоточного режима взаимодействия фаз и увеличения поверхности их контакта. Массообменный аппарат содержит корпус 1, размещенную в нем перегородку, образующую спиральный канал, снабженную по всей высоте направляющими пластинами, плоские крышки 11 и днище, ороситель 10 и штуцера для ввода и вывода газа и жидкости. Ороситель 10 расположен в выходном по газу участке спирального канала, перегородка 7 выполнена с зонами перфорации, с обеих сторон которых установлены с зазором направ , ляющие пластины 14, 15. Причем пластина , расположенная со стороны выс пуклой поверхности перегородки, единена с ней в начале зоны перфорации по ходу газа, а пластина, расположенная со стороны вогнутой поверхности , - в конце той же зоны перфорации . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) +U (II) (51) В О1 D 13/36, 47/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1) 3930435/31-26 (22) 17.06.85 (46) 07.12.86. Бюл. 9 45 (71) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт им. А.А.Жданова (72) Л.Я.Живайкин, Л.А.Бахтин, H.À.Ôåäÿíèí, И.Г.Бляхер, M.Ñ.Ãoôìàí, О.С.Чехов и Н.А.Ветлугина (53) 66.015.23(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 428765, кл. В 01 Р 47/06, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Р 967523, кл. В 01 D 47/06, 1975. (54) ИАССООБИЕННЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к химической, нефтехимической, газодобывающей, пищевой и др. отраслям промышленности. Цель изобретения — повышение эффективности работы аппарата за счет организации противоточного режима взаимодействия фаэ и увеличения поверхности их контакта. Иассообменный аппарат содержит корпус 1, размещенную в нем перегородку, образующую спиральный канал, снабженную по всей высоте направляющими пластинами, плоские крышки 11 и днище, ороситель

10 и штуцера для ввода и вывода газа и жидкости. Ороситель 10 расположен в выходном по газу участке спирального канала, перегородка 7 выполнена с зонами перфорации, с обеих сторон которых установлены с зазором направляюшие пластины 14, 15. Причем пластина, расположенная со стороны выпуклой поверхности перегородки, соединена с ней в начале зоны перфорации по ходу газа, а пластина, расположенная со стороны вогнутой поверхности, — в конце той же зоны перфорации. 1 э.п. ф-лы, 3 ил.

12

Изобретение относится к химической и другим отраСлям промышленности и может быть использовано для проведения массообменных процессов в системах газ (пар) — жидкость.

Цель изобретения — повышение эффективности работы аппарата за счет органиэации противоточного режима взаимодействия фаз и увеличения поверхности их контакта.

На фиг. 1 приведен аппарат, общий вид; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — узел I на фиг. 2.

Аппарат содержит цилиндрический корпус 1, коническое днище 2 со шту-цером 3 для вывода жидкости и плоскую

:: рхнюю крышку 4. Патрубок штуцера. 5,,подводящего гаэ, расположен тангенциально, отводящий штуцер 6 газа соосен аппарату, его патрубок заглублен внутрь аппарата. Внутри аппарата между уплотняющими плоскими крышка <и установлена перегородка 7, выполненная иэ загнутого в спираль листа.

В результате в аппарате образуются: спиральный канал 8 между соседними витками перегородки и периферийной расширяющейся по ходу газа криволинейный канал 9, расположенный между корпусом и наружным витком перегородо ки. В выходном по газу участке спирального канала установлены оросители 10 известной конструкции, например форсунки или перфорированные трубы.

Между корпусом и ко <инесKBb< ×::< щем установлена и. оская KpbIIHKB 11 с окнами .12, расположенными между наружным витком перегородки и корпусом.

Перегородка выполнена с расположенными на некотором расстоянии одна от другой зонами 13 перфорации, с обеих сторон которых установлены с зазором направляющие пластины 14 и 15, причем пластина 14, расположенная cq стороны выпуклой поверхности перегородки, соединена с ней в начале эоны перфорации по ходу газа, а пластина 15, расположенная со стороны вогнутой поверхности — в конце той же зоны перфорации.

Для дальнейшего повышения эффективности работы направляющие пластины 14, расположенные со стороны выпуклой поверхности перегородки„ выполнены выступающими за пределы зоны перфорации и снабжены отверстиями 16.

74715 3

Узел 17, состоящий из зоны перфорации и расположенных с двух сторон от нее направляющих пластин, образует гидродинамический затвор для газа и переточное устройство для жидкости.

10 д

Аппарат работает следующим образом.

Газ по тангенциальному патрубку штуцера 5 входит внутрь спирального канала 8, проходит последовательнс все витки от периферии к центру и через штуцер 6 выходит из аппарата.

Благодаря специально предназначенным для сепарации жидкости и газа двум последним узлам 17, расположенным на последнем витке перегородки 7 и циклонному эффекту, газ перед выходом очищается от жидких капель и брызг.

Через оросители 10 расположенные в выходном по газу участке спирального канала 8, в аппарат поступает жидкость в диспергиронанном виде. При взаимодействии с быстродвижущимся по спиральной траектории газовым потоком капли жидкости под действием центробежных сил отбрасываются к вогнутой поверхности перегородки 7, образуя жидкую пленку, которая движется по ней, увлекаемая газом также с высокой скоростью до встречи с ближайшим по ходу движения узлом 17.

Инерционными силами жидкая пленка увлекается в канал между направляющей пластиной 15 и зоной перфорации, заполняет его., кинетическая энергия пленки переходит в потенциальную, давление в канале 6, г, д возрастает.

Скорость газа перед направляющими пластинами 14 и 15 меньше, чем между этими пластинами. Вследствие этого давление газа. в сечении zd узла 17 больше, чем за этим сечением.

На участке. следующего от центра спирального канала между направляющйми пластинами 14 и 15 скорость газа начительно больше„ чем за пластинаии. Вследствие инжекционного эффекта

B сечении & б узла 17 возникает разрежение.

Под действием суммарного перепада давления между сечениями <-о и об узла 17 жидкость иэ канала 63 выдавливается через зону перфорации в канал

bz5 узла 17 и далее выбрасывается в следующий от центра спиральный канал.

При взаимодействии с быстродвижущимся газовым потоком в этом канале жидкость диспергируется на капли, отбра12747 сывается на вогнутую поверхность следующего (по направлению от центра к периферии) витка перегородки 7, движется по ней, увлекаемая газом,,и виде пленки до встречи с ближайшим узлом 17 и все процессы повторяются.

Аналогичным образом работают все узлы 17, выдавливая жидкость из предыдущего в следующий от центра канал, в том числе и расположенные на наруж-10 ном витке перегородки, через которые жидкость (из первого по ходу газа и последнего по ходу жидкости спираль— ного канала) выдавливается в периферийный канал 9, расположенный между корпусом и наружным витком перегородки.

Из канала 9 жидкость через окна 12 в плоской крышке перетекает в сборник жидкости, расположенный в 20 коническом днище 2, и через штуцер 3 выводится из аппарата.

Контакт фаз в пределах одной ступени (участок спирального канала между двумя соседними узлами 17) проте- .5 кает с большей интенсивностью (вследствие высокой скорости газа) в режиме прямотока. В целом же в аппарате реализован противоточный режим движения фаз. Газ движется от периферии к центру, жидкая фаза — в обратном направлении.

Установка оросителя в выходном по газу участке спирального канала, наличие зон перфорации в перегород- 15 ке, с обеих сторон которых установлены с зазором направляющие пластины, соединение пластины, расположенной со стороны выпуклой поверхности, с перегородкой в начале зоны перфора- 40 ции по ходу газа, а пластины, распо— ложенной со стороны вогнутой поверхности — в конце той же зоны перфорации обеспечивает противоточный режим движения фаз, который характеризует- 45 ся максимальной (по сравнению со всеми другими возможными схемами движения фаз) движущей силой протекающих процессов, что увеличивает эффективность работы аппарата. 50

Выполнение направляющих пластин, расположенных со стороны выпуклой поверхности перегородки, выступающими за пределы зон перфорации и снабжение их отверстиями создает капельные зо- 55 ны контакта фаз, рассредоточенные по значительной длине контактной ступени, увеличивает поверхность контак15 4 та фаз, что приводит к еще большему увеличению эффективности работы аппарата.

Практически весь объем предлагаемого противоточного аппарата работа- ет при больших скоростях газа от 15

25 м/с и выше, что значительно снижает объем аппарата (его габаритные размеры) при заданной производительности, уменьшает его металлоемкость и стоимость изготовления.

Некоторые отрасли промышленности и производства требуют массообменную аппаратуру низкой высоты. Этим требованиям также удовлетворяет предлагаемый массообменный аппарат.

Предлагаемьй аппарат имеет сравнительно малое гидравлическое сопротивление, что снижает затраты электроэнергии в процессе эксплуатации.

П р и м а р, Проводят процесс контактирования газа с жидкостью в аппарате предлагаемой конструкции при производительности по газу 7200 м /ч и расходу жидкости 14,4 м /ч при соотношении ширины и высоты спирального канала О, 1: 1,0 и скорости газа в канале 20 м/с. Аппарат имеет четыре витка спиральной перегородки с 16 контактными ступенями (участками спирального канала между двумя соседними зонами перфорации). Диаметр выходного патрубка газа 0,4 м, радиус первого от центра витка перегородки 0,3 и, диаметр корпуса аппарата 1,6 м.

При этих условиях объем аппарата составляет 3 мз, а гидравлическое сопротивление 2280 Па.

При заданных расходах жидкости и

В газа для процесса контактирования газа с жидкостью в колонне с колпачковыми тарелками расчетным путем получают следующие данные. При скорости газа 1 м/с диаметр колонны равен 1,6 м. При числе тарелок, равном

16 шт., расстоянии между тарелками

0,4 м с учетом высоты сепарационной и кубовой зоны высота колонны составляет 9 и.

При этих условиях объем аппарата равен 18 м (в 6 раз больше объема предлагаемого аппарата), а гидравлическое сопротивление контактной части колонны составляет 7 150 Па (в 3, 1 раза больше гидравлического сопротивления предлагаемого аппарата).

12747 15

Формула изобретения

Составитель С.Баранова

ТехРед g.Кадар КоРРектоР Л,Пилипенко

Редактор С.Патрушева

Заказ 6510/5

Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4, . 1, Массообменный аппарат, содержащий корпус, размещенную в нем спирально расположенную перегородку с образованием каналов, снабженную r:о всей высоте направляющими пластинами, плоские крышки и днище, ороситель и штуцера для ввода и вывода газа и жидкости, отличающийся 10 тем, что, с целью повышения эффективности работы за счет организации противоточного режима взаимоцействия фаэ и увеличения поверхности их контакта, ороситель расположен в выход- 15 н".и по газу участке канала, перегородка выполнена с зонами перфорации, с обеих сторон которых установлены с зазором направляющие пластины, причем пластина, расположенная со стороны выпуклой поверхности перегородки, соединена с ней в начале эоны перфорации по ходу газа, а пластина, расположенная со стороны вогнутой поверхности, — в конце той же зоны перфорации.

2. Аппарат по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что направляющие плас. тины, расположенные со стороны выпуклой поверхности перегородки, выполнены с отверстиями и расположены выступающими за пределы зоны перфорации.