Контактное устройство

 

Изобретение относится к химической технике, а именно к контактным устройствам массообменных аппаратов, и может использоваться при проведении процессов конденсации, абсорбции, экстракции и пылеулавливании . Цель изобретения состоит в повышении эффективности протекающих процессов за счет роста поверхности контакта при соударении газожидкостных потоков . В контактном устройстве, содержащем газоподводящий 1 и отводящий 4 патрубки, орошающие форсунки 7, коллектор отвода жидкости 6, конические лопаточные завихрители внешний 2 и внутренний 3, кольцевые каналы, образованные секциями завихрителей для прохода газожидкостных потоков, заглушены в шахматном порядке, причем коническиезавихрители вершинами могут быть направлены в одну сторону и с разнонаправленными вершинами. Для соударения потоков, используются также цилиндрические завихрители. Кольцевые каналы для прохода газового потока выполнены равными по площади, а угол между лопатками и касательными к внешним окружностям конусов составляет 30-120°. 4 з. п. ф-лы, 4 ил. , Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4844232/26 (22) 25.06.90 (46) 15.04.92. Бюл, ¹ 14 (71) Казахский химико-технологический институт (72) А. А, Волненко, Л. Д. Пляцук, А, И. Мустафина и Н. А. Мусин (53) 66.015.23.05(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 565671, кл, В 01 0 3/22, 1977.

Авторское свидетельство СССР

N 1327898, кл, В 01 D 3/30, 1987, (54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к химической технике, а именно к контактным устройствам массообменных аппаратов, и может использоваться при проведении процессов конденсации, абсорбции, экстракции и пылеулавливании. Цель изобретения состоит в повышении эффективности протекающих Изобретение относится к химической технике, а именно к контактным устройствам массообменных аппаратов и может использоваться при проведении процессов конденсации, абсорбции, экстракции и пылеулавливании.

Целью изобретения является повышение эффективности протекающих процессов за счет роста поверхности контакта фаз при соударении газожидкостных потоков.

Указанная цель достигае1ся тем, что в контактном устройстве, содержащем газоподводящий патрубок, орошающие форсунки, обтекатель, конический завихритель с секциями, расположенными одна в другой, сепаратор с коллектором отвода жидкости, нижние и верхние основания кольцевых каналов, образованных секциями завихрителя!

Ж, » 1725943 Al (st)s В 01 D 3/30, 45/12 процессов за счет роста поверхности контакта при соударении газожидкостных потоков. В контактном устройстве, содержащем газоподводящий 1 и отводящий 4 патрубки, орошающие форсунки 7, коллектор отвода жидкости 6, конические лопаточные завихрители внешний 2 и внутренний 3, кольцевые каналы, образованные секциями завихрителей для прохода газожидкостных потоков, заглушены в шахматном порядке, причем конические завихрители вершинами могут быть направлены в одну сторону и с разнонаправленными. вершинами. Для соударения потоков, используются также цилиндрические завихрители. Кольцевые каналы для прохода газового потока выполнены равными по площади, а угол между 3 лопатками и касательными к внешним окружностям конусов составляет 30 — 120О. 4 з. и ф-лы, 4 ил.. С для прохода газожидкостных потоков, заглушены в шахматном порядке. Это позволяет организовать движение газожидкостных потоков в соседних секциях навстречу друг другу, увеличить относительную скорость движения газа и жидкости и тем самым повысить эффективность устройства.

В том случае, когда вершины завихрителей направлены в одну сторону и вниз, наибольшая сила соударения потоков наблюдается в нижней части и несколько убывает по высоте контактного устройства.

В верхней части завихрителя происходит циркуляция части укрупнившихся частиц жидкости из кольцевого зазора во внутренний конус. При своем движении вниз части1725943 цы, за счет роста скорости в нижней части конуса вновь подхватываются потоком и дробятся, Это способствует росту поверхности контакта,фаз и увеличению времени пребывания жидкости в контактной ступени, При выполнении контактного устройства с коническими завихрителями, вершины которых направлены противоположно, также наблюдается снижение силы соударения потоков по высоте завихрителя. Однако в этом случае циркуляция капель практически отсутствует и укрупнившиеся частицы непосредственно падают в коллектор для отвода жидкости, Это особенно важно для процессов, связанных с быстропротекающими химическими реакциями.

Изготовление секций эавихрителя цилиндрическими обеспечивает равномерность соударения потоков rio высоте завихрителя, а выполнение кольцевых каналов с равными площадями сечения позволяет достичь одинаковую силу соударения по всем кольцевым каналам, что обеспечивает стабильность работы контактного устройства.

Изменение угла поворота лопаток в конических завихрителях позволяет регулировать силу соударения. В том случае, когда угол между лопатками и касательными к внешним окружностям конусов составляет

90О, обеспечивается максимальная сила соударения. При изменении угла относительно описанного на й30 происходит скользящее соударение газожидкостных потоков, что позволяет уменьшить гидравлическое сопротивление.

На фиг. 1 изображено контактное устройство с коническими завихрителями и с заглушенными в шахматном порядке каналами для прохода газожидкостных потоков; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3— контактное устройство с коническими завихрителями, вершины которых направлены s противоположные стороны; на фиг. 4— контактное устройство с цилиндрическими завихрителями.

-Контактное устройство включает газс подводящий патрубок 1, конические лопаточные завихрители внешний 2 и внутренний 3, имеющие заглушенные кольцевые каналы 5, коллектор 6 отвода жидкости с обтекателем и одну или несколько форсунок 7, распределенных по сечению патрубка. В верхней части располагается патрубок 4 отвода очищенного газа, Контактное устройство работает следующим образом.

Газовый поток, содержащий твердые частицы пыли или капли жидкости, поступа5

55 ет через патрубок 1 и по пути своего движения захватывает распыленную оросителем

7 жидкость. Образовавшийся газожидкостной поток равномерно распределяется ho кольцевым каналам, образованным внешним 2 и внутренним 3 конусами. Благодаря тому, что кольцевые каналы заглушены в шахматном порядке, распределение газожидкостных потоков происходит таким образом, что пройдя через лопатки завихрителей конусов 2 и 3 и приобретая вращательное движение, газожидкостные потоки соударяются в кольцевом зазоре между двумя завихрителями. В результате соударения происходит коагуляция частиц, которые, укрупняясь, оседают в кольцевом обтекателе и по коллектору выводятся наружу. Очищенный газовый поток выходит через верхний патрубок 4. В предложенной конструкции устройства сепаратор отсутствует. Это способствует снижению металлоемкости на 35 .

В контактных устройствах с коническими завихрителями, вершины которых направлены в одну сторону, и в устройствах, имеющих противоположно направленные конуса, сила соударения газожидкостных потоков снижается по высоте завихрителей.

В первом случае это происходит из-за рас-. ширяющегося внутреннего конуса, а во втором — из-за увеличивающейся ширины зазора между конусами. Это обстоятельство приводит также к снижению скорости газового потока, в результате чего улучшаются условия осаждения укрупнившихся частиц, Однако, имеются и особенности работы этих устройств. В том случае, когда конусы направлены в одну сторону, уменьшение скорости газожидкостного потока происходит только при выходе из внутреннего конуса, тогда как скорость выхода потока из внешнего конуса не изменяется. В результате этого укрупнившиеся частицы переносятся во внутренний конус. Часть из них сепарируется на лопастях завихрителя и стекает в виде пленки к выходному коллектору, э другая часть опускается вниз до того сечения, где скорости выходящих потоков выравниваются и оНМ вновь участвуют в соударении газожидкостных потоков, Чвеличение времени пребывания жидкости в контактной зоне, многократное ее дробление и коагуляция обеспечивают эффективность устройства.

В контактном устройстве с разнонаправленными конусами уменьшение скорости наблюдается только в зазоре между коническими завихрителями, поэтому условия сепарации частиц в них более благоприятны. Но вместе с тем при опускании.

1725943 укрупнившихся частиц часть их вновь участвует в процессе соударения, что также благоприятствует росту эффективности.

В контактном устройстве с цилиндрическими завихрителями скорости движения 5 закрученных газожидкостных потоков не меняются по высоте, а следовательно,и сила соударения потоков одинакова. Укрупнившиеся частицы при своем движении соударяются с другими, дробятся и вновь 10 коагулируются, что интенсифицирует протекающие процессы, Сепарация частиц в данном случае происходит в основном вне контактной зоны.

Важным условием процесса соударе- 15 ния является выполнение кольцевых каналов для прохода газожидкостных потоков равными по площади. Это обеспечивает участие в соударении одинаковых па объему потоков на выходе из лопаток завихрителя, 20 где они приобретают максимальную скорость. В результате этого улучшаются условия сепарации укрупнившихся частиц, растет. межфазная поверхность, а следовательно,и эффективность. 25

Силу саударения гэзожидкостных потоков можно регулировать углом поворота лопаток в каждой секции завихрителя. Если угол между лопатками и касательными к внешним окружностям конусов каждой сек- 30 ции завихрителя составляет 90О, то обеспечивается максимальная сила соударения без предварительной закрутки потоков. Однако, при этом растет и гидравлическое сопротивление. Изменением угла поворота 35 лопаток в диапазонах от 30 до 90 и от 90 да

120 можно регулировать силу соударения и получить закрученный поток. При углах поворота лопаток во внешнем и внутреннем завихрителях в 30 или 120 сила соударения 40 закрученных потоков наибольшая, Она обеспечивает значительное увеличение относительной скорости взаимодействующих фаз и рост эффективности устройства за счет более развитой поверхности контакта 45 фаз. При этом растет гидравлическое сопротивление. В.том случае, если угол поворота лопаток во внешнем завихрителе составляет 30О, э во внутреннем 120 происходит скользящее соударение и гидравлическое сопротивление существенно снижается.

Преимуществами предложенного решения являются: увеличение относительной скорости движения газа и жидкости и достижение турбулентного механизма переноса улавливаемого компонента; получение развитой поверхности контакта фаз за счет соударения потоков; улучшение условий дробления, коагуляции частиц и сепарации их.

Формула изобретения

1. Контактное устройство, содержащее газоподводящий патрубок, арошающие форсунки, обтекатель, лопаточный завихритель с секциями, образующими кольцевые каналы, расположенными одна в другой, сепаратор с коллектором отвода жидкости, о тли чаю щееся тем,что, с целью повышения эффективности протекающих процессов за счет роста поверхности контакта фаз при соударении газожидкостных потоков, нижние и верхние основания кольцевых каналов для прохода газа заглушены в шахматном порядке.

2.Устройство поп. I,отл ич а ю ще ес я тем, что секции завихрителя выполнены коническими, при этом вершины внутреннего и внешнего усеченных конусов направлены противоположно.

3. Контактное устройство по и. 1. о тл и ч а ю щ е е с я тем, что секции завихрителя выполнены цилиндрическими.

4. Контактное устройство по пп. 1— -3,, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что площади сечения каналов для прохождения газового патока равны.

5. Контактное устройство по пп, 1, 2 о тлича ющеесятем,чтоугол между лопатками и касательными к внешним окружностям конусов составляет 30-120 .

1725943

1725943

Составитель А, Сондор

Редактор М. Самерханова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э. Лончакова

Заказ 1221 Тираж 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