Вихревой тепломассообменный аппарат
Изобретение относится к устройствам для проведения процессов теплои массо-обмена, может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности и позволяет повысить зффективность тепломассообмена и снизить расход одного из жидких реагентов за счет различных скоростей и траекторий движе^ НИИ двух слоев пленки. Корпус снабжен дополнительной камерой вывода жидкости^ а по внутренней поверхности каждой нижней вихревой трубы нарезаны винтовые канавки и посажена втулка нижнего фа^оотделителя. Каждая нижняя вихревая труба снабжена дополнительным фазоотделителем. охватывающим с зазором основной фазоотделитель и посаженным по внутреннему диаметру вихревой грубы, соединяющим ее с дополнительной камерой вывода жидкости. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 В 01 0 3/30, 3/28
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ-.И ОТКРЫТИЯМ (21) 4787180/26 (22) 29.01,.90 (46) 30.01.92. Бюл. t4 4 (71) Центр по координации патентно-лицензионной работы и. содействию коммерческой реализации научно-технических достижений (72) Н.А.Артамонов и О.И.Квасенков (53) 66.015.23.05 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
ЬЬ 1273140, кл. В 01 0 3/28, 1982.
Авторское Свидетельство СССР
N. 1607853, кл. В 01 0 11/04, 15.02.88..(54) ВИХРЕВОЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к устройствам для проведения процессов тепло- и массоИзобретение относится к устройствам для проведения процессов тепло- и массообмена и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности.
Известен вихревой тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с коаксиально расположенными друг над другом с зазором верхними и нижними вихревыми трубами, закрепленными в трубных решетках, и оснащенными закручивающими устройствами, и приемными камерами для газа и жидкости.
Недостатками этого устройства являются низкая эффективность иэ-за невозможности реализации вихревого пленочного
„„5Q„„1708379 А1
2 обмена, может быть. использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности и позволяет повысить эффективность тепломассообмена и снизить расход одного из жидких реагентов за счет различных скоростей и траекторий движения двух слоев пленки. Корпус снабжен дополнительной камерой вывода жидкости; а по внутренней поверхности каждой нижней вихревой трубы нарезаны винтовые канавки и посажена втулка нижнего фазоотделителя.
Каждая нижняя вихревая труба снабжена дополнительным фазоотделителем, охватывающим с зазором основной фазоотделитель и посаженным по внутреннему диаметру вихревой трубы, соединяющим ее с дополнительной камерой вывода жидкоСти. 1 ил.
ВОЮЙ
\ 4 движения жидкой фазы и связанный с этим (,) высокий расход жидкой фазы. 00
Наиболее близким к предлагаемому по д технической сущности и достигаемому эффекту является вихревой тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с коаксиально расположенными друг наддругом с зазордм верхними и нижними вихревыми трубами, закрепленными в трубных, решетках и оснащенных закручива(ощими устройствами, приемной камерой для газа и. приемными камерами для жидкости, соединенными втулками, верхние части которых выступают за зазор между верхними и нижнимИ вихревыми трубами, а нижние расположены в этом зазоре, патрубками для
1708379
35
25 и для отвода газа 26. На внутренней поверхности нижних вихревых труб 3 выпол- 40 рых посажен по ее внутренней поверхности. Верхняя приемная камера 13 45
55 ввода и вывода хладагента, расположенными между трубными решетками, сепарационной камерой и камерой вывода жидкости, причем нижние вихревые трубы снабжены фазоотделителями.
Такой аппарат позволяет повысить эффективность процесса тепломассообмена за счет создания вихревого пленочного движения жидкой фазы, однако эффективность остается недостаточной из-эа постоянной на некоторой длине поверхности контакта слоев жидкостной пленки разных реагентов, и сохраняется высокий расход жидкой фазы.
Цель изобретения — повышение эффективности и снижение расхода одного из жидких реагентов за счет различных скоростей и траекторий движения двух слоев пленки.
На чертеже изображена схема вихревого тепломассообменного аппарата.
Предлагаемый аппарат содержит кор- пус 1 с коаксиально-расположенными друг над другом с зазором верхними 2 и нижними 3 вихревыми трубами, закрепленными в трубных решетках 4 — 9 и оснащенными эакручивающими устройствами 10. Трубные решетки. отделяют в корпусе 1 приемнуЮ камеру 11 для газа с патрубком ввода газа
12, приемные камеры для жидкости по числу реагентов, например для двух, 13 и 14 с патрубками ввода реагентов 15 и 16 соответственно, теплообменную камеру 17 с патрубками 18 и 19 для ввода и вывода хладагента соответственно, основную 20 и дополнительную 21 камеры для слива жидкой фазы с патрубками вывода жидкой фазы 22 и 23 соответственно; и сепарационную камеру 24 с патрубками для слива конденсата нена винтовая канавка 27., на выходе установлены основной 28 и дополнительный 29 фазоотделители, последний из котосоединена с нижней вихревой трубой 3 через втулку 30, верхняя часть которой выступает за пределы зазора между вихревыми трубами 2 и 3, а нижняя расположена в зазоре и посажена по внутренней поверхности нижней вихревой трубы 3, Вихревой тепломассообменный аппарат работает следующим образом.
Жидкая фаза, например СзНь-реагент1, и катализатор, например CCI4, подаются через штуцера 15 и 16 соответственно в приемные камеры 13 и 14 соответственно, Из камеры 13 жидкая фаза (реагент-1) по кольцевому зазору между вихревой трубой
2 и втулкой 30 стекает в вихревую. трубу 3 в
25 виде кольцевой тонкой пленки. толщина которой и расход регулируются путем перемещения трубы 2 в решетке 4, и попадает на пленку жидкой фазы (катализатор), стекающей иэ камеры 14 по винтовой канавке 27 вихревой трубы 3; образуется двухслойная пленка, стекающая по внутренней поверхности трубы 3, с разными скоростями и траекториями движения слоев, что интенсифицирует тепло- и массообменные процессы между ними за счет постоянного обновления поверхности их контакта. Через штуцер 12 в камеру 11 подается сжатый газ, например Cb, реагент-2,.который, пройдя через каналы закручивающего устройства
10, размещенного 8 верхней вихревой трубе
2, попадает e виде закрученного газового потока в вихревую реакционную трубу 3, закрепленную в решетках 6 и 7, где вследствие наличия центробежных сил и трения контактирует с поверхностью жидкой фазы (реагент-1), закручивая ее, создавая волновую форму течения на ее поверхности, интенсифицируя процесс тепло- и масообмена жидкой фазы (реагента-1) с катализатором за счет. различных скоростей и траекторий движения и с газовой фазой (реагент-2) за счет волновой структуры течения, движется вместе с ними к сепарационной камере 24.
Разница траекторий движения двух слоев пленки жидкой фазы объясняется тем, что свободно движущийся по внутренней поверхности трубы 3 слой пленки реагента-1 постепенно раскручивается по мере удаления от закручивающего устройства 10, а слой пленки каТализатора не имеет такой возможности, так как его траектория жестко задана геометрией канавки 27. Отделение наружного слоя пленки жидкой фазы (катализатора) происходит в размещенном соосно трубе 3, посаженномуло ее внутреннему диаметру и закрепленному в решетке 8 фазоотделителя 29 и удаляется из камеры 21 через штуцер 23, а затем возвращается в технологический процесс, а отделение внутреннего слоя пленки жидкой фазы, т.е. продукта. реакции, происходит в соосно размещенном и закрепленном в трубной решетке 9 фазоотделителя 28, при этом продукт реакции удаляется иэ камеры 20 через штуцер 22, а газовая фаза, пройдя через фазоотделитель 28, попадает в сепарационную камеру 24, откуда выводится из аппарата через штуцер 26, а выпадающий из нее конденсат и частично уносимая жидкая фаза скапливаются в камере 24 и периодически удаляются через штуцер 25. Для охлаждения или нагрева вихревых реакционных труб 3 в теплообменную камеру 17 корпуса
1 через штуцер 18 может подаваться тепло1708379
Реа гент-2
Реагена-1
16
Кйлаызатоу
Иадаген
В йадагена
2Э
Катализ
Реа гена.2 носитель или хладагент, который затем выводят через штуцер 19.
В случае проведения реакции между двумя и более жидкими реагентами, число приемных камер 13 и втулок 30 может быть увеличено по числу жидких реагентов.
В случае, когда газовая фаза не участвует в химической реакции, в приемнуюхамеру 11 подают инертный газ.
Технические преимущества данного устройства по сравнению с известным заключаются в повышении эффективности тепломассообмена между слоями пленки жидкой фазы за счет различных скоростей и траекторий движения наружногЬ и внутреннего слоев и снижения расхода одного из жидких реагентов, например катализатора, образующего внешний слой пленки, за счет его отделения после завершения реакции в том же аппарате и возвращения в цикл.
Формула изобретения
Вихревой тепломассообменный аппарат, содержащий корпус с коаксиально расположенными друг над другом с зазором верхними и нижними вихревыми трубами, закрепленными в трубных решетках и оснащенных закручивающими устройствами, приемной камерой для газа и приемными камерами для жидкости, соединенными втулками, верхние части которых выступают
5 эа зазор между верхними и нижними вихре.выми трубами, а нижние расположены в этом зазоре, патрубками для ввода и вывода хладагента, расположенными между трубными решетками, сепарационной камерой и
10 камерой вывода жидкости, причем нижние вихревые трубы снабжены фазоотделителями с втулками, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и снижения расхода одного из жидких реаген15 тов за счет обеспечения различных скоростей и траекторий движения двух слоев пленки, корпус снабжен дополнительной камерой вывода жидкости, а по внутренней поверхности каждой нижней вихревой тру20 бы нарезаны винтовые канавки и посажена втулка фазоотделителя, и каждая нижняя вихревая труба снабжена дополнительным фаэоотделителем, охватывающим с зазором основной фазоотделитель, и посажен25 ным по внутреннему диаметру вихревой трубы, и соединяющим ее с дополнительной камерой вывода жидкости.
