Способ тепломассообмена между газом и жидкостью в колонных аппаратах

 

Изобретение относится к способам проведения газожидкостных процессов в колонных аппаратах, секционированных провальными тарелками, в частности процессов абсорбции, может быть использовано в микробиологической, химической, пищевой и других отраслях промышленности и позволяет повысить эффективность процесса за счет увеличения высоты слоя и поверхности контакта фаз. Способ тепломассообмена между газом и жидкостью в колонных аппаратах заключается в повышении скорости газа по колонне до 1,0-1,2 скорости захлебывания, поддерживают ее на этом уровне до стабилизации режимных параметров барботажного слоя и снижают до рабочей, при этом величина скорости жидкости в отверстиях соответствует 30-80 м/ч. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 01 D 3/00, 47/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4673160/26 (22) 04.04.89 (46) 30.03,91. Бюл. ¹ 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт прикладной биохимии (72) И.К,Акулов, В,Г.Гореченков, А.В.Косяков, Е.С,Шитиков и С,П.Карлов (53) 66.023.15 (088,8) (56) Рамм В.М. Абсорбция газов. M,: Химия, 1976, с. 664.

Авторское свидетельство СССР

¹ 669911116611,, кКл, В 01 D 47/04, 1979. (54) СПОСОБ ТЕПЛОМАССООБМЕНА МЕЖДУ ГАЗОМ И ЖИДКОСТЬЮ В КОЛОННЫХ

АППАРАТАХ (57) Изобретение относится к способам проведения газожидкостных процессов в коИзобретение относится к способам проведения различных физико-химических гаэожидкостных процессов в колонных аппаратах, секционированных провальными тарелками, в частности процессов абсорбции, и может быть использовано в микробиологической, химической, пищевой и других отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса эа счет увеличения высоты слоя и поверхности контакта фаэ.

На фиг. 1 показаны результаты гидравлических испытаний тарелок провального типа с характеристиками: свободное сечение Fo = 20%; диаметр отверстий do = 6 мм;

П/S = 667 — в виде зависимости высоты слоя

"светлой" жидкости (ho) от скорости газа по колонне (WK): кривые 1 — 4 отвечают скоростям жидкости в отверстиях 30, 50, 80 и Ы 1637819 А1 лонных аппаратах, секционированных провальными тарелками, в частности процессов абсорбции, может быть использовано в микробиологической, химической, пищевой и других отраслях промышленности и позволяет повысить эффективность процесса эа счет увеличения высоты слоя и поверхности контакта фаз, Способ тепломассообме-. на между газом и жидкостью в колонных аппаратах заключается в повышении скорости газа по колонне до 1,0 — 1,2 скорости

"захлебывания", поддерживают ее на этом уровне до стабилизации режимных параметров барботажного слоя и снижают до рабочей, при этом величина скорости жидкости в отверстиях соответствует 30-80 м/ч. 3 ил.

100 м/ч соответственно; на фиг. 2 — аналогичные результаты испытаний тарелок с Fo

= 35%; do = 6,9 мм и П/S = 580; кривые 1 — 4 соответствуют скоростям жидкости в отверстиях W = 20, 40, 72 и 110 м/ч; на фиг, 3— аналогичные даные испытаний тарелок с Fo

= 8,9%; do = 20 мм; П/S = 200; кривые 1 — 6 соответствуют W® = 24, 30, 40, 60. 80 и

100 м/ч.

Стрелки у кривых показывают направление изменения скорости газа в ходе опытов. Светлые кружки на кривых отвечают скорости газа в начале устойчивой работы, а зачерненные — скорости газа в начале режима "захлебывания".

Визуальные наблюдения в колоннах, изготовленных из прозрачного материала, показали, что при WAN<30 м/ч рост скорости газа в колонне сопровождается не увеличением высоты барботажного слоя, а даже ее

1637819 снижением за счет дробления жидкости на капли и их уноса. При W® > 80 м/ч увеличение скорости газа ведет к непрерывному росту высоты слоя и при захлебывании вся колонна заполняется жидкостью и прекращает работу.

При 30 < W® < 80 м/ч в пределах устойчивой работы тарелок, т,е. при скоростях газа, больших скорости начала устойчивой работы и меньших скорости начала "захлебывания", барботажный слой имеет сравнительно небольшую высоту (порядка 100 мм).

Повышение скорости газа выше скорости начала "захлебывания" (но не больше, чем на 20 ) приводит сначала к резкому повыше,.ию слоя, а затем спустя некоторое время — к стабилизации его на новом уровне, После этого снижения скорости газа к величинам, относящимся к диапазону устойчивой работы, барботажный слой уменьшается медленно и лишь при некотором значении, близком скорости вступления в устойчивую работу (скорости начала устойчивой рабогы), резко падает до значений, характерных ..ля прямого нагружения колонны. ..-. .особ осуществляется следующим образом г-.; вертикальную колонну, секционированну;:3 провальными тарелками с величиной отноше ия смоченного периметра о;-аеостий перфорации к их площади, меньше 600, подается орошение жидкости в количестве, обеспечивающем ее скорость в отверстиях в диапазоне 30 — 80 м/ч, и расход газа, меньший скорости, отвечающей началу "захлебывания" колонны. После стабилизации параметров, например перепада давления в колонне, расход газа увеличивают до величины на 1,0-1,2, превышающей скорость в точке начала "захлебывания". Затем после стабилизации режима на новом уровне скорость газа снижают до рабочей.

Пример 1. Осуществлялась "мокрая" очистка отходящих газов от пыли после сушки продукта в производстве кормового ли-. зина.

Процесс проводили в колонне, секционированной тарелками провального типа с индивидуальным пленочным расп ределителем жидкости на каждое отверстие. Диаметр отверстий 0,25 м, П/S = 16 < 600, свободное сечение тарелок 39 . Орошение проводили охлажденной до + 8 С водой, о скорость жидкости, отнесенная к площади отверстий, W® = 62 м/ч (т.е. находится в пределах 30 м/ч<В/ж<80 мlч). Рабочее давление близкое к атмосферному, Рабочая скорость газа в колонне Ф4 = 1,45 м/с, скорость начала "захлебывания" тарелок 04* =

=1,6 м/с, Увеличивали скорость газа Р/к до

1,8 м/с (1,13 от WK*) и после стабилизации перепада давления в колонне на новом уровне снижали до рабочей величины

В/к,раг, = 1,45 м/с, 5 В результате количество сконденсировавшейся влаги увеличилось с 2,7 10 кг влаги с одного м площади тарелки в 1 с до

4,5 10 кг/м с, а качество очистки от пыли улучшилось с 93 до 99,2 . При этом перепад

10 давления на одной тарелке увеличился с 400 до 700 Пэ, т,е. пропорционально расту интенсивности массоббмена, Пример 2. То же, что и в примере 1. но при увеличении скорости газа до 1,7 м/с

15 (т.е. до 1,06 от W*<,»>«). Результат — аналогично примеру 1.

Пример 3, То же, что и в примере 1, но при увеличении скорости газа до 2,0 м/с (1,25 У/*к,»хл). Результат — колонна "захлеб20 нул ась".

Пример 4. Осуществлялась очистка коксового газа от микросмеси СО в производстве аммиака.

Процесс проводился в колонне диамет25 ром 1,4 м, секционированной.в два яруса тарелками провального типа. Свободное сечение тарелок 13, диаметр отверстий: нижний ярус — 18 мм, верхний ярус — 26 мм (отношение периметра отверстий к их пло30 щади 222 и 154 соответственно, т.е. меньше

600). Орошение колонны — проводилось

10 -ным водным раствором щелочи NaOH в количестве 10 м /ч; в результате W+ = 51 м/ч (т.е. в пределах 30 м/ч < W < 80 мlч).

35 Рабочее давление 1,6 МПа, Рабочий расход

26000 м /ч (04 = 0,3 мlс). Расход, отвечаюэ щий началу "захлебывания" колонны, 28000 м /ч (0,323 мlс).

Увеличивали расход (скорость) газа до

40 величины 1,14 от W*K,»xä, т,е. до 32000 м /ч (0,37 мlс) и после стабилизации перепада давления в колонне на новом уровне снижали до рабочей величины — 26000 м /ч (0,30 мlс). В результате степень очистки увеличи45 лась с 30 — 40 до 60-70, т.е. почти вдвое.

Экономический эффект способа равен

26699,2 руб в год на одну линию производства аммиака из коксового газа.

Данный способ позволяет повысить зф50 фективность массообмена без увеличения числа ступеней контакта за счет повышения высоты слоя и поверхности контакта фаз на тарелках или уменьшить число тарелок для достижения определенного уровня эффек55 тивности процесса и снизить тем самым материальность колонного аппарата, Формула изобретения

Способ тепломассообмена между газом и жидкостью в колонных аппаратах, секционированных провальными тарелками с от1637819 а юа юв >и

Я,О 4f, /с

hy (ми)

Ю ношением периметра смачивания отверстий к их площади П/5< 600, заключающийся в противоточной подаче газа и жидкости, с образованием барботажного слоя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности процесса за счет увеличения высоты слоя и поверхности контакта а,Ю фаз, повышают скорость газа по колонне до

1,0-1,2 скорости "захлебывания", поддерживают ее на этом уровне до стабилизации режимных параметров барботажного слоя и

5 снижают до рабочей, при этом величина скорости жидкости в отверстиях равна 30—

80 м/ч.

1637819

OO,ptlf

200

Редактор M. Áà Häóðà

Заказ 884 Тираж 443 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

roo й7

0,14 ОЛ 0,И 070 Юй)с

Фиг.Я

Составитель Г.Урусова

Техред М.Моргентал Корректор С.Шевкун