Способ тепло-массообмена

 

Qll ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii>735284

Союз Советскик

Социалистические

Республик (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 05.10.77(21) 2537871/23-26 с присоединением заявки J% (51) М, Кл.

В 01 > 53/00

Веударстееииый комитет (23) Приоритет

Опубликовано 25.05.80. Бюллетень Ле 19 оо делам иэобретеиий и открытий (53) УДК 66.048 (088.8) Дата опубликования описання28.05.80 (72) Автор изобретения

В. М. Тарасов

« «-"

Я «т - - с(71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕПЛО- МАССООБМЕЦА

Изобретение относится к тепло- массообменным процессам и может быть использовано в абсорбции, ректификации, пылеочнстке и других химических процессах. ! 5

Известен способ проведения процессов тепло- массообмена в колоннах с подвижной насадкой путем противоточного контактирования жидкости и газа в слоях ттсевдоожиженного насадка (1) . тй

Недостатки известного способа состоят в том, что колонна работает при низ- ких скоростях газа 1-2 м/с, эффективность пылеулавливания низкая, мала поверхность контакта газа с жидкостью. 13 . Известен также способ тепло- массообмена путем противоточного контактирования жидкости и газа в массообменной колонне с контактными тарелками, удерживания слоя жидкости на каждой тарелке н барботирования газа через этот, слой(2).

Недостатки способа.

Возникновение. интенсивного уноса капель на выщераоположеннуто тарелку, 2 проскок газа при малом контакте.с жидкостью в виде струй, плохой контакт

t àçà с жидкостью, приводяпий к низкой эффективности тепло- массообмена и пылеулавливания.

Цель изобретения - скачкообразное увеличение эффективжтсти процессов.

Поставленная цель достигается за счет проведения процессов в режиме от начала захлебывания колонны до начала прямоточного движения газа и жидкости, отношение сопротивления слоя жидкости в режиме захлебывания к сопротивлению слоя жидкости в режиме, предшествующем захлебыванию, составляет 2:1-7:1 и отношение сопротивления. жидкости, удерживаемой на тарелке, к сопротивлению сухой тарелки в режиме захлебывания колонны составляет 1,5Ф1 — 3: 1 при скорости газа 6- 10 м/с.

На фиг. 1 изображен график зависймости гидродинамического сопротивттения слоя орошаемых шаров на тарелке от скорости газа в колонне; на фиг. 2—

735284 график зависимости сопротивления слоя жидкости на правильной тарелке (АР„,Р) от скорости газа в кислоте (9I< ) ие фиг. 3 — зависимость отношения от скорости газа, плотности

Р йРсд орошения и живого сечения правильной тарелки.

При увеличении скорости газа в аппарате свыше критической (начало захлебывания колонны) процесс накопления жид- 10 кости на тарелке происходит скачкообразно, но не мгновенно, при этом жидкость и продолжает протекать через решетку, газ равномерно распределяется внутри взве-. шенного слоя жидкости, во много раз 15 е увеличивается межфезнея поверхность, ло скачкообразно растет эффективность тепло-массообмене и пылеулавливания. Часть пе жидкости в виде брызг увеличивает межфазную поверхность. Брызги эффективно 20

2. лавливаются в каплеуловителе и возвра- епп щаются на тарелку. Отношение coirpoтивления слоя жидкости не тарелке к сопротивлению сухой тарелки увеличивают (М в несколько раз при увеличении скорости 25 газа не более, чем на 1 м/с. Процесс осуществляется вплоть до прямоточного движения газа в жидкости.

Отношение сопротивления слоя жидкости на тарелке к сопротивлению сухой та- З0 раааа. и — ш-в ив ари сис(исти газа свыше " ср начала захлебывания колонны к этому з же отношению в волновом режиме составляет 1,Ь:1 — 3:1.

Отношение сопротивления слоя жидкости на тарелке в режиме захлебыве- релк ния к этому же сопротивлению в волновом режиме составляет 2:1-7:1.

Рабочая скорость газа в аппарате выше критической (начиная от скорости начала захлебывания колонны и кончая бо ск(ор(остью прямоточного движения газе и жидкости) в пределах 6 — 10 м/с.

Скорость начала захлебывения колонны 4 определяется следующим образом. ЧЗ 17 (к 0," сВ 0, 40

Н -02О; \. — 045 m(P p г

9:с

Ц Ъ/-„где %к -- скорость начала псевдокР ожижения орошаемой на"СедКИ; КОТОРаЯ ОПРЕдЕЛяЕтСя 55 по уравнению дщ — диаметр шаровой насадкхц м; — плотность газа, шаре кг 7 Г

4 — живое сечение тарелки в св Я колонне, м — статическая высота насадки, м; плотность орошения тарелки, м /м ч; а порозность неподвижной, сухой шаровой насадки,E =О4

Конечная скорость захлебывания (нало прямоточного движения) жидкости газа определяется, м/с йао„= 0и8-1а2

ll р и м е р 1. Очистка отходящих зов теплоэлектростанций от сернокистного ангидрида.

Газ, поступающий в тарельчатый епрат с одной тарелкой и слоем "чодвижй насадки, содержит 0,.1-9,5 50<, Температура газа, поступающего в арат 100-200 С.

Абсорбентом служйт водная суспеня известняка СаСО> или магнезита

gO + Н20). Однотарельчатая колонна каплеуловителем противоточная (снипоступает-газ, сверху — суспензия агнезита в замкнутом цикле для повторго использования). При достижении

-Ж суспензии 1: 10-1,5:10 суспензия ет на выделение твердого (фильтрация), кость, возвращается на абсорбцию. корость газа. в колонне (от начала ахлебывания колонны до начала прямочного движения газа и жидкости)

-9 м/с. Высота слоя жидкости на тае при работе 180-250 мм. При этом

ыделение твердого составит

80 — 85% (для известняка), 90 — 96 % (для магнезита), то время как по известному способу раты тарельчатой колонны с шаровой наадкой

50 - 60% (для известняка), I

80 — 35 (для магнезите

Пример 2. Отходящие газы еплоэлектростанций нужно очистить от пыли и 50g одновременно в одном тарельчатом аппарате с подвижным слоем насадки.

Газ, поступающий в тарельчатую колонну, помимо 50 2 содержит 2-10 —, пыли.

Условия осуществления способа те же, что и в примере 1.

Эффективность улавливания пыли составляет 98-99% вместо 85-92% при обычном способе, 7352

При очистке газов от тонкодисперсной пыли высота слоя жидкости на тарелке

300-500 мм, сКорость газа в аппарате

8 = 10 м/с.

При увеличении скорости газа вьпце

Ю критической (начала захлебывания колонны) начинает накапливаться жидкость на тарелке. Часть ее выносится из колонны в каплеуловитель. Этот процесс длится

1-2 мин. После того, как слой жидкости о на тарелке достигнет 100-200 мм и масса жидкости превысит сипу трения газа о жидкость, последняя начинает проваливаться через тарелку. Устанавливается стационарный устойчивый режим . работы колонны при скоростях газа, превышающих скорость начала захлебывания колонны, отличающийся скачкообразным повышением эффективности тепломассообмена я пылеулавливания. Истечение жидкости вниз через тарелку осуществляется за счет пульсации давления газа в колонне. Жидкость, выносимая из колонны, улавливается в каплеулавливателе и возврашается на тарелку.

Скачкообразное увеличение сгноя жидкости на тарелке и его сопротивления приводят к скачкообразному увеличению межфазной поверхности, турбулизации газожидкостного потока, что обеспечивеет скачкообразное ускорение процесса

1 тепло — массообмена и увеличение пылеулавливания в аппарате.

Скачкообразно растет отношение сопротивления слоя жидкости на решетке 3S к сопротивлению сухой решетки. Аппарат в диапазоне скоростей газа от начала захлебывания колонны до увеличения скорости на 0,5 — 0,6 м/с работает устойчиво при наличии эффективного жалюзийна-4О

ro или другого брызгоуловителя.

84 6

Предлагаемый способ скачкообразного повышения эффективности тепло- массообмена, пылеулавливани я позволит уменьшить капитальные затраты на процесс тепло- массеобмена за счет сокращения числа ступеней и числа аппаратов процесса, а тактике позволит осуществить совместную очистку от газа и тонкодис- персной пыли в одном аппарате.

Формула изобретения

Способ тепло- массообмена путем противоточного контактирования жидкости и газа в массообменной колонне с контактными тарелками, удерживания слоя нащкости на каждой тарелке и барботирования газа через этот слой, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью скачкообразного увеличения эффективности процессов за счет проведения в режиме от начала захлебывании колонны до начала прямоточного движения газа и жидкости, отношение сопротивления слоя жи кости на тарелке в режиме захлебывания к сопротивлению слоя жидкости в режиме, предшествую цем захлебыванию, составляет 2: 1-7: 1 и отношение сопротивления жидкости, удерживаемой на тарелке, к сопротивлению сухой тарелки в режиме захлебывания колонны составляет 1,5-1 — 3: 1 при скорости газа 6 — 10 м/сек.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Дытнерский Ю. И., Автореферат докторской диссертации. МХТИ им. Д. И. Менделеева, M., 1963.

2, Кафаров В. В. Основы массопередачи. изд. М., Высшая школа, 1972, с. 377 (прототип).

735284

ФМ8. 5

11НИИПИ Заказ 2241/1 Тираж 809 Подписное

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4