Тепломассообменный аппарат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистическик

Реслублии ((829124 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 17.08.79 (21) 2809596/23-26 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (5l) М. Кл.з

В 01 0 330

Гааударстаеииый камитет

СССР

Опубликовано 15.05.81. Бюллетень № 18

Дата опублйкования описания 25.05.81 (53) УДК 66.015..23 (088.8) ва делам изабретеиий и аткрытий (72) Авторы изобретения

В. И. Шейнман, В. Г. Выборнов и Ю.

Всесоюзный научно-исследовательский про%(кИ(ф-...,, конструкторский институт нефтяного м инофщуция"" " 4 " (( (( (71) Заявитель (54) ТЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к химическому и нефтеперерабатывающему оборудованию и предназначено для процессов ректификации, абсорбции и очистки газов.

Известен контактный элемент, выполненный в виде завихрителя, заключенного в обечайку, выполненную с отверстиями в нижней части и снабженную направляющим конусом и распределителем (1).

Однако в таком устройстве поверхность контакта фаз незначительна.

Известен контактный аппарат, содержащий перфорированные конусные элементы, переходящие в основании в шестигранную обечайку и образующие по высоте аппарата ступени контакта, причем конусные элементы соседних ступеней контакта обращены друг к другу поочередно то вершинами, то основаниями (2) .

Однако в данной конструкции шестигранная обечайка не является секционирующим элементом, так как полностью не перерывает паровое пространство. Контактный аппарат работает в барботажном режиме, при этом расположение конусных элементов не позволяет организовать более производитель2 ный и эффективный контакт фаз с центробежной сепарацией и закруткой потоков.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является контактное устройство, включающее конус, закреп- ленный в колонне вершиной вниз и выполненный с прорезями и направленными внутрь пластинами. Переток жидкости из конуса в конус по высоте аппарата осуществляется по переточным трубам, при этом контакт фаз протекает во вращающемся по стенке конуса газожидкостном слое (3).

Недостатком известного устройства является то, что переток жидкости из конуса .в конус осуществляется по трубам без контакта с газом при неэффективном использовании высоты сепарационного про1$ странства. Наличие труб в сепарационном пространстве приводит к торможению вращения потока газа и снижению эффективности центробежной сепарации фаз. В результате снижается производительность и эффективность массообмена. Кроме того, отсутствие секционирующи х обечаек приводит к перераспределению фаз по элементам, что также снижает эффективность массообмена.

829124

Зо

Формула изобретения

Цель изобретения — увеличение производительности и эффективности массообмена за счет улучшения условий сепарации и организации дополнительного контакта фаз.

Цель достигается тем, что нижняя часть каждого конуса снабжена устройством для разбрызгивания жидкости, цилиндрической .обечайкой с лопаточным завихрителем, при этом цилиндрическая обечайка расположена на расстоянии относительно конуса нижележащего контактного устройства.

Целесообразно аппарат снабжать обечайками, соединяющими соединение по высоте конусы, каждая из которых выполнена с высотой, равной расстоянию между соседними контактными устройствами, что гарантирует полное секционирование потоков по сечению аппарата.

На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат, в котором установлены контактные конусы, разрез; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — конус с установленным внизу лопаточным завихрителем; на фиг. 4 стенка конуса, разрез и направление пластин прорези и движения потоков газа и жидкости.

Контактное устройство устанавливается в корпусе 1 аппарата, содержит конус 2, окруженный секционирующей обечайкой 3 и установленный в полотне 4. Конус выполнен с прорезями 5 и направленными внутрь пластинами 6. Нижняя часть конуса снабжена устройством для разбрызгивания жидкости, например в виде перфорации 7 в стенке конуса или вертикальных щелей 8. Снизу конуса закреплен лопаточный завихритель 9, окруженный цилиндрической обечайкой 10. Цилиндрическая обечайка установлена с кольцевым зазором 11 к стенке нижележащего конуса. Секционирующая обечайка 3 окружает конусные элементы по всей высо ге парового пространс гва и может быть выполнена цилиндрической или шестигранной, причем шестигранная обечайка обеспечивает максимальный коэффициент заполнения сечения аппарата конусными элементами.

Аппарат работает следующим образом.

Восходящий поток газа или пара, пройдя через прорези 5 конуса 2, преобретает вращательное движение за счет однонаправленного расположения пластин 6 прорезей. Жидкость, вращаясь по стенке конуса и стекая вниз, контактирует с газом, проходящим через прорези. Проконтактированная жидкость стекает в нижнюю часть конуса, откуда через перфорацию 7 в стенке конуса разбрызгивается на плоскость лопаточного завихрителя 9 и дополнительно контактирует с газом, проходящим через завихритель. В результате дополнительной закрутки газового потока жидкость отбрасывается центробежной силой в кольцевой зазор

2О

4 между цилиндрической обечайкой 10 и стенкой конусного элемента и поступает через кольцевой зазор 11 в зону контакта нижележащего конуса. Площадь кольцевой щели (зазора) должна быть подобрана с учетом обеспечения необходимого гидрозатвора и равномерного распределения жидкости по стенке конуса.

Преимущества предлагаемого устройства заключаются в следующем. Отсутствие переточных труб в сепарационном пространстве улучшает условия для центробежной сепарации фаз, так как в этом случае торможение вращению потоку незначительно. В результате максимально допустимая скорость газа в устройстве, лимитируемая величиной уноса жидкости, существенно увеличивается. Кроме того, сопротивление перетоку жидкости через перфорацию в стенке конуса значительно меньше, чем в переточных трубах, вследствие чего возрастает пропускная способность устройства по жидкости и производительность аппарата. Организация дополнительного контакта фаз без увеличения высоты контактного устройства улучшает эффективность массообмена и позволяет уменьшить высоту массообменного аппарата.

Испытания одиночного конусного элемента, проведенные на стенде диаметром

500 мм на системе вода — воздух при десорбции СО, показывают, что организация дополнительного контакта фаз увеличивает эффективность массообмена на

35 /o. Одновременно на 20 /о увеличиваегся производительность устройства по газу и жидкости по сравнению с устройством, оборудованным переточными трубами. Все это позволяет уменьшить высоту и диаметр массообменного аппарата и снизить его металл ое м кость. . Тепломассообменный аппарат, включающий корпус и расположенные по высоте контактные устройства, каждое из которых выполнено в виде полотна и закрепленного в нем расположенного вершиной вниз конуса с прорезями и направленными внутрь пластинами, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности и эффективности массообмена за счет улучшения условий сепарации и организации дополнительного контакта фаз, нижняя часть каждого конуса снабжена устройством для разбрызгивания жидкости и цилиндрической обечайкой с лопаточным завихрителем, при этом цилиндрическая обечайка расположена на расстоянии относительно конуса нижележащего контактного устройства.

2. Аппарат по и. 1, отличающийся тем, что он снабжен обечайками, соединяющими соседные по высоте конусы, каждая из которых выполнена с высотой, равной расстоянию между соседними контактными устройствами. источники информации, принятые во внимание при экспертизе

829124 ь

1. Авторское свидетельство СсСР по заявке № 2613596/26, кл. В Ol D 3/20, 1978.

2. Патент США № 2051545, кл. 261 — 113, 1967.

3. Патент США № 3233879, кл. 261 — 79, 1970.

829124

Редактор Ю. Петрушко

Заказ 3595/69

Составитель С. Баранова

Техред А. Бойкас Корректор Н. Бабинец

Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4)5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4