Тепломассообменный аппарат

 

Изобретение относится к газовой, газоперерабатывающей, химической и нефтехимической отраслям промышленности, в частности к тепломассообменным колоннам, и позволяет повысить производительность и эффективность работы аппарата за счет создания разряжения в контактных элементах. Тепломассообменный аппарат содержит корпус со штуцерами входа и выхода газа (пара) и жидкости, по высоте которого установлены решетки с контактными элементами для нисходящего прямоточного взаимодействия фаз, над каждой из которых размещена горизонтальная перегородка, прикрепленная одним концом к корпусу, вертикальные перегородки, соединяющие две соседние решетки и образующие с корпусом каналы для прохода газа (пара). Горизонтальные перегородки соединены своим другим концом с вертикальными перегородками, нижняя часть которых установлена внутри контактных элементов соосно им, при этом контактные элементы выполнены с завихрителями газового потока, расположенными выше выходных концов жидкостных патрубков. Аппарат снабжен пакетами насадки, установленными под решетками с контактными элементами. 4 з. п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к газовой, газоперерабатывающей, химической и нефтехимической отраслям промышленности, в частности к аппаратурному оформлению процессов тепломассообмена, таких как абсорбция, ректификация. Цель изобретения - повышение производительности и эффективности работы аппарата за счет создания разряжения в контактных элементах. На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1. Аппарат состоит из корпуса 1, по высоте которого установлены решетки 2 с контактными элементами 3 с нисходящим прямоточным взаимодействием фаз. Две соседние решетки 2 соединены вертикальной перегородкой 4, образующей с корпусом 1 канала 5 для прохода газа (пара). Над каждой pешеткой 2 установлена горизонтальная перегородка 6, герметично прикрепленная к корпусу 1 и вертикальной перегородке 4. Горизонтальная перегородка 6 снабжена жидкостными патрубками 7, нижняя часть которых установлена внутри контактных элементов 3 соосно им. Контактные элементы 3 выполнены с завихрителями 8 газового потока, расположенными выше выходных концов 9 жидкостных патрубков 7. Жидкостные патрубки 7 могут быть выполнены цилиндрическими, конически сходящимися или коноидальными (по форме струи жидкости). Под выходными концами 9 жидкостных патрубков 7 установлены с возможностью перемещения по оси контактных элементов 3 обтекатели 10. Жидкостные патрубки 7 снабжены завихрителями 11 жидкости. Снаружи контактных элементов 3 коаксиально и с зазором 12 к ним установлены и прикреплены к решетке 2 патрубки 13, нижние кромки 14 которых расположены ниже выходных концов 15 контактных элементов 3 и отбортованы к ним. Под решеткой 2 с контактными элементами 3 установлены пакеты насадки 16. Корпус 1 аппарата снабжен штуцером 17 входа газа, штуцеpом 18 выхода газа, штуцеpом 19 входа жидкости и штуцером 20 выхода жидкости. Аппарат работает следующим образом. Газ (пар) поступает в корпус 1 аппарата через штуцер 17 и направляется на нижнюю ступень контакта в простpанство между решеткой 2 и горизонтальной перегородкой 6. Жидкость поступает в аппарат через штуцер 19 на верхнюю горизонтальную перегородку 6, с которой она подается через жидкостные патрубки 7 в контактные элементы 3 и далее движется по аппарату сверху вниз. Газ (пар), поступающий в пространство между нижними решеткой 2 и горизонтальной перегородкой 6, делится на два потока: основной и байпасирующий. После чего основной поток газа (пара) поступает в контактные элементы 3. Пройдя центробежные завихрители 8, поток газа (пара) приобретает вращательное движение, при этом у оси контактных элементов образуется зона разряжения (вихревой эффект), в которую с горизонтальной перегородкой 6 по жидкостным патрубкам 7 через зазор, образующийся между выходными концами 9 жидкостных патрубков 7 и установленными под ними обтекателями 10, поступает жидкость. При необходимости регулирования расхода жидкости через контактные элементы 3 величину этого зазора можно изменять перемещением обтекателей 10 по оси контактных элементов 3. Проходящая через жидкостные патрубки 7 жидкость закручивается установленными в них завихрителями 11, что способствует ее дегазации, а затем закрученный поток жидкости после выхода из жидкостных патрубков 7 отклоняется от оси к стенкам контактных элементов 3, дополнительно закручивается потоком газа (пара) и отбрасывается к стенкам контактных элементов 3. При этом в контактных элементах 3 газ (пар) контактирует с жидкостью как в пленочном, так и барботажном или распыливающем режиме контакта. Барботажный режим контакта возникает при больших расходах по жидкости, когда образуется слой жидкости при переходе ее от обтекателей 10 к стенкам контактных элементов 3, распыливающий режим контакта, образуется аналогично, но при малых расходах по жидкости, тогда жидкость срывается с краев обтекателей 10 в виде капель. Пленочный режим контакта наблюдается при дальнейшем движении жидкости по внутренним стенкам контактных элементов 3 в виде пленки, на выходе из контактных элементов 3 жидкость, стекающая пленкой по их стенкам, дробится на капли байпасирующим потоком газа (пара), поступающим поперек или навстpечу пленке жидкости к выходным концам 15 контактных элементов 3 по зазорам 12 между контактными элементами 3 и патрубками 13, нижние кромки 14 которых расположены ниже выходных концов 15 контактных элементов 3 и отбортованы к ним. При этом образуется хорошо диспергированный в газе (паре) "факел" жидкости, что увеличивает поверхность контакта фаз. Сочетание режимов контакта фаз позволяет высокоэффективно проводить процесс тепломассообмена в аппарате между газом (паром) и жидкостью. Образующийся после диспергиpования жидкости в газе (паре) газожидкостный поток поступает на пакеты насадки 16, имеющей большую свободную поверхность, где пpоисходят дополнительный контакт газа (пара) с жидкостью и их сепаpация, что также способствует интенсификации работы аппарата. При этом для улучшения сепарации газа (пара) от жидкости пакеты насадки 16 могут быть собраны из блоков в виде уголков. Отделенная от газа (пара) жидкость поступает в кубовую часть аппарата и через штуцер 20 отводится из него, а газ (пар) поступает в канал 5, выполненный между вертикальной перегородкой 4 и корпусом 1 аппарата, и направляется в простpанство между вышележащими горизонтальной перегородкой 6 и решеткой 2. Далее все повторяется с той лишь разницей, что жидкость с вышележащей ступени контакта поступает на нижележащую горизонтальную перегородку 6, а газ (пар) после контактирования с жидкостью на верхней ступени контакта отводится из аппарата через штуцер 18. Использование данного аппарата позволит в 1,5-2 раза повысить производительность тепломассообменных аппаратов, работающих при высоких нагрузках по жидкости, например, абсорберов очистки природного газа от H₂S и СО₂ водными растворами аминов при сохранении их габаритов и эффективности очистки. (56) Авторское свидетельство СССР N 634768, кл. B 01 D 53/18, 1975.

Формула изобретения

1. ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус со штуцерами входа и выхода газа (пара) и жидкости, по высоте которого установлены решетки с контактными элементами для нисходящего прямоточного взаимодействия фаз, над каждой из которых размещена горизонтальная перегородка, прикрепленная одним концом к корпусу, вертикальные перегородки, соединяющие две соседние решетки и образующие с корпусом каналы для прохода газа (пара), отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и эффективности работы аппарата за счет создания разряжения в контактных элементах, горизонтальные перегородки соединены другим концом с вертикальными перегородками и снабжены жидкостными патрубками, нижняя часть которых установлена внутри контактных элементов соосно им, при этом контактные элементы выполнены с завихрителями газового потока, расположенными выше выходных концов жидкостных патрубков. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен обтекателями, установленными с возможностью перемещения по оси контактных элементов под выходными концами жидкостных патрубков. 3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что жидкостные патрубки снабжены завихрителями жидкости. 4. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными патрубками, установленными снаружи контактных элементов коаксиально и с зазором к ним и прикрепленными к решетке, при этом нижние кромки патрубков расположены ниже выходных концов контактных элементов и отбортованы к ним. 5. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен пакетами насадки, установленными под решетками с контактными элементами.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2