Аппарат с насадкой

 

Союз Советски к

Соцквлистмческик

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (!!791401

Ф . ! с

//==(61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 26.03.79 (2l) 2735150/23 26 (51)М. К, B 01 Э 53/20//

B 01 33 47/14

В 01 2 3/32 с присоединением заявки,%

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 30. 12.80. Бюллетень № 48 яо делам изобретений н открытий (53) Уд К66.074. .5 13 (088;8) Дата опубликования описания 30. 12.80

O. С. Бапабеков, В. Ф. Петин, С. С. Серманизов, li. Сабырханов и Э. Я. Тарат (V2) Авторы изобретения

Казахский химико-технологический институт и Ленинградский институт им, Ленсовета (7l ) Заявители (54) АППАРАТ С HACAQKOA

Изобретение относится к массообменным и "мокрым" газоочистным аппаратам, а более конкретно- к аппаратам с подвижной (взвешенной, псевдоожиженной, турбулентной, колеблющейся, движущейся и пр.) насадкой, находящим применение для осуществления процессов абсорбции и пылеулавливания в химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической, пищевой, металлургической, горн о-добывающей, целлюлозно-бумажной и других !

О отраслях промышленности.

Известен массообменный аппарат со взвешенной орошаемой насадкой, включающий вертикальный корпус с насадкой

15 из легких тел, расположенных над опорной решеткой и взвешиваемых под действием газового потока, движущегося вверх, и жидкости, подаваемой установленным над ограничительной решеткой оросителем (1).

В них достигается высокая эффективность процессов массообмена и пылеулавливания благодаря беспорядочному движе12 нию элементов насадки, способствующему турбулизации газожидкостног0 потока, тем самым развитию поверхности контакта фаз, При этом достигаются высокие скорости газа и жидкости. Турбулизованное движение элементов насадки способствует самоочищаемости насадки и внутренних поверхностей аппарата и делает аппарат пригодным для обработки газов и жидкостей при наличии твердых примесей и осадков.

Однако в аппаратах со взвешенной насадкой вследствие беспорядочного движения насадки возможны прорывы, про"коки газов и жидкостей особенно при больших поперечных сечениях, à Tàêæå значительное продольное перемешивание жидкости.

Все эти факторы препятствуют повышению эффективности проводимых процессов. Кроме того, они имеют высокое гидравлическое сопротивление, так как энергия газового потока затрачивается частично на бес поле зн ый и одъем на са дк и.

3 79

Известен массообменный аппарат с насадкой из полых тел, шаров и перфорированных конусов, закрепленных жестко или свободно на вертикальных или горизонтальных жестких стержнях. В них несколько снижены прорывы газов, но вследствие жесткости стержней и ограниченности движения элементов насадки не достигается турбулизация газожидкостного потока.

Кроме того, они подвержены забиванию твердыми примесями (2).

Известен массообменный аппарат, включающий корпус, между стенками или решетками которого натянуты гибкие струны со свободно насаженными телами, совершающими под действием газожидкостного потока продольные и поперечные колебания 3

B данном техническом решении обеспечиваются высокие скорости газа и жидкости и низкое продольное перемешивание жидкости по сравнению с аппаратами со взвешеной орошаемой насадкой.

Недостатком этого объекта является то, что жесткое крепление концов струн между стенками и решетками ограничивает их поперечные колебания, тем самым препятствует дальнейшей турбулизапии газо>кидкостно D слоя. Турбулизация слоя достигается в середине струп, где наблюдаются наибольшие амплитуды колебания.

Практические отсутствуег вибрадия слоя в вертикальном направлении. Кроме того, наличие решеток приводит к ".toâûøåíèþ гидравли .еского сопротивлепия и увеличению брызгоуноса из верхней решетки, что препятствует повышению скорости газа.

Нижняя решетка и низ колонны подвержены отложению осадка, так как в эти зоны аппарата поступают наиболее запыленный газ и загрязнмлая жидкость. К недостаткам этого аппарата можно отнести неравномерное распределение жидкости по поперечному ".å÷åíèþ, а также сложность изготовления, заключающаяся в двухстороннем креплении струн к решеткам, что затрудняет также отдельный монтаж тарелок. Крепление струн с насадкой к решеткам необходимо проводить внутри аппарата, что очень сложно.

Целью изобретения являются интенсификадия процесса, сии>кение энергетических затрат, трудоемкости изготовления и предотвращение забиваемости твердыми примесями.

Яля достижения этой цели в аппарате имеющем вертикальный корпус,, гибкие струны закреплены консольно с двух стороч опорной решетки. При последнем варианте технического решения отпадает необходимость в опорно-крепежной решетке.

Опорная решетка снабжена упругим элементом, прикрепленным к струнам, сферическим шарниром, в котором закреплены насацочные тела.

Насадочные тела могут быть расположены с обеих сторон струн эксцентрично, выполнены в виде дисков, нанизанных на струны под углом к их оси. Насадочные тела выполнены из упругого материала.

Свободные (незакрепленные) конды струн расположены под штуцером для входа орошаемой жидкости, а при осуществлении продессов очистки газов от твердых примесей напротив штуцера для входа запыленного газа. Аппарат снабжен ограничительной решеткой с диаметром отверстий, большим диаметра насадочного тела.

На фиг. 1 показан общий вид колонного аппарата в разрезе, где показано крепд5 ление гибких струн к опорно-крепежной решетке; на фиг. 2 — часть рабочей зоны колонны с изображением крепления струн к ее корпусу; фиг. 3 — вариант крепления струны к опорно-крепежной решетке через упругие элементы; на фиг. 4 — вариант крепления струн к опорно-крепежной решетке через сферический шарнир; на фиг. 5 — то же к корпусу; фиг. 6 вариант эксцентричного крепления насадочных тел; фиг. 7 — вариант крепления насадочных тел наклонно к оси струн; фиг. 8 — вариант установки ограничительíbIK решеток для вертикальных струн; на фиг. 9 — то же для горизонтальных ф) струн.

Массообменный аппарат имеет вертикальный корпус t., штуцера для входа 2 и выхода 3 газа, для слива 4 отработанного абсорбента или шлама, штуцер 5

45 для орошаемой жидкости, опорно-крепежную решетку 6, гибкие струны 7, выполненные, например, из пластмассовых прутков диаметром 4-10 мм, пластмассовых или резиновых армированных тру50 бок и т. д, На струны нанизываются насадочные тела 8 на расстоянии друг от друга, превышающем их диаметр или ширину. Расположение струн и насадочных тел близко qpyr к другу приведет к повыше55 нию жесткости струн и уменьшению пространства для колебания, а также повышению гидравлического сопротивления.

При больших расстояниях насадочных тел и струн друг от друга возможны проскоки с насацочными телами относительно пер воначальной осН. Вращательное движение струн с насадкой появляется и при шарнирном креплении струн к опорно-крепежной решетке и корпусу аппарата.

При эксцентричном креплении насацочных тел к вертикальной струне ss счет их неустойчивости первоначального положения, неравномерности подъемных сил, действующих на несбалансированные участки тела, и разностц веса жидкости, удерживаемой на разных участках тела появляется интенсивное колебание тел относительно точки крепления, что привецет к волнообразному колебанию струны fIo всей ее высоте.

Наклонное крепление цисков (пластин) к горизонтальной струне способствует увеличению подъемной силы, т. е. к росту амплитуцы колебательног0 движения, которая тем больше, чем меньше угол.

Однако при малых значениях уменьшается частота колебания.

При работе массообменного аппарата с колеблющей насадкой возможно сплетение и завязывание струн. Это нежелательное явление присуще только длинным струнам (более 1,5-2,0 м в зависимости от их жесткости) этого фактора можно избежать установкой ограничительных реше= ток 11.

Предложенные технические решения позволяют:

- интенсифицировать процесс благодаря увеличению турбулизации газожидкостного слоя и скорости газового потока; — снизить гидравлическое сопротивление, уменьшить трудоемкость изготовления и предотвратить возможность отложения осадков, так как по цанному варианту отпадает необходимость в установке по крайней мере двух решеток, легкозабиваемых отложениями твердых примесей и име ащих дополнительные сопротивления, а также в креплении к ним струн по сравнению с известными, решением;

- уменьшить энергию, затрачиваемую на равномерное распределение жидкости по сечению колонны, благодаря перераспрецелению жидкости свободными концами колеблющейся насадки. Обычно для распыления жицкости применяются форсунки, работающие поц избыточным давлением жидкости, 0,25 - 0,3 мПа. В этом случае расход энергии составляет до 1 квт.ч. на 1 т распыливаемой жицкости. В прецлагаемом аппарате можно применить низконапорные (0,001 — 0,002 мПа) брыэгалки с циаметром отверстий или шири5 791401 газа и жицкости. Проведенные испытания показали, что наиболее оптимальное расстояние между насацочными телами в продольном сечении должно составлять 4—

5 диаметра или ширины насацочного тела, s между струнами 2 — 3 диаметра или ширины насацочного тела. Насадочные тела могут иметь различные формы и изготовлены из любых материалов, прецпочтительно из упругих материалов, например д0 из резины. При этом обеспечивается простое и нацежное соединение: струна-насадочные тела за счет их упругости, что позволяет исключить различные крепежные фиксаторы. Гибкие струны могут быть изготовлены совместно с насацочными телами, например формованием резиновых смесей. Струны с опорно-крепежной решеткой или корпусом аппарата соединяются при помощи упругих элементов 9, например пружинами, и сферических шарниров 10.

Насадочные тела на струне могут крепиться соосно, Но предпочтительно-эксцентрично. Тела в виде пластины или цисков к горизонтальной струне лучше крепить нак- 25 лонно под углом 30-50 . Ограничительные решетки необходимо изготовлять в виде крупноячеистых сеток, желательно из прутков диаметром 3-10 мм со свободным сечением 80-95%.

NBccooGMBFIHblH аппарат с колеблющейся насадкой работает следующим образом, Под действием напора газового потока,, поступающего снизу, происходит колебательное движение гибких струн с насадкой Й

Э5 относительного своего первоначального положения. Причем амплитуды колебания значительны в свободных (незакрепленных) концах струн. Жидкость поступает сверху в штуцер 5 орошаемой жидкости. Хорошее распределение и дробление пленок и струй жидкости наблюдается при установке непосредственно под оросителем свобоцных концов струн, имеющих значитель ные колебания. В слое насадки цод действием колебаний насадочных тел происходит интенсивная турбулизация газожидкостного потока. Кроме того, поперечные колебания насадочных тел способствуют увеличению поперечного перемешивания

50 газожидкостного потока и сепарации брызг, тем самым достигается возможность увеличения скорости газа.

При соецинении струн с опорно-крепежной решеткой при помощи упругих

ы элементов (пружин) 9 под действием газожидкостного потока появляются пульсации насадки в вертикальном направлении, а также круговое движение струны

1. Аппарат с насадкой для процессов массообмена в системе газ(пар)- жидкость и пылеулавливания, включающий вертикальный корпус с входными и выходными штуцерами для газа и жидкости, насадочные тела, нанизанные на гибкие струны, опорные решетки, о т л и ч а ьашийся тем, что, с целью интенсификации процесса, снижения энергетических затрат, трудоемкости изготовления и предотвращения забиваемости твердыми приме с ям и, гибки е струны з акре плены к онсольно с двух сторон опорной решетки.

2. Аппарат по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что струны закреплены на внутренней поверхности корпуса аппарата„

З.Аппаратпоп.1, отличаюшийся тем, что опорная решетка снабжена упругим элементом, прикрепленным к струнам.

4. Аппарат поп. 1, отл и чаюm и и с я тем, что опорная решетка снабжена сферическим шарниром, в котором закреплены насацочные тела.

5. Аппарат по пп. 1-4, отл ич а ю шийся тем, что насадочные

7 79 ной щели 5-20 мм, т. е. в этом варианте расход энергии на распыление жидкости сокращается в 15-20 раз.

Формула изобретения

1401 8 тела расположены с обеих сторон струн эксцентрично, 6. Аппарат по пп, 1-4, о т л и ч а— ю ш и и с я тем, что насадочные тела выполнены в виде дисков и нанизаны на струны под углом к их оси, 7. Аппарат по п.п. 1, 5, .6, î т п ич а ю шийся тем, что насадочные тела выполнены из упругого материала. щй 8.Аппарат по пп. 1 «7, отл ич а ю шийся тем, что свободные концы струн расположены под штуцером для входа орошаемой жидкости.

9. Аппарат по пп. 1 — 8, о т л ич а ю шийся тем, что свободные концы струн расположены напротив штупера для входа запыленного газа.

10. Аппарат по п. 1, о т л и ч а ю— ш и и с я тем, что, с целью предотвращения переплетения концов струн, он снабжен ограничительной решеткой с диаметром отверстий, большим диаметра ., насадочного тела.

Источники информации, д принятые во внимание при экспертизе

1. Патент CLUA No. 3122594, кл. 202-153, 1968.

2. Патент ФРГ М 822085, кл. Н 1 2е, 301, 1 950.

3. Тарат Э. Я. и Балабеков О. Г.

Интенсивные колонные аппараты для обработки газов жидкостями. Л., Изд -во

Ленинградского университета, 1976, с. 173-174, рис. Ш-22.

791401

Фие. 8

Составитель А. Сондор

Редактор Т. Пилипенко Текред . Я.Доя . Корректор Ю.Макаренко

Заказ 9 1 6 8/7 Тираж 809 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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