Устройство для прямоточного или противоточного контактирования газа (пара) и жидкости
ОП ИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»)973149 (89),,134488 (ГОР) Союз Соевтскии
Социалистичесиии
Ресаублнк
) (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 27.12.78(21) 7770404/23-26 (23) Приоритет (32) 23.01.78 (31)ЮР В01Х /203-360 (33 ГДР т (51) т))т. - Кл ..
В 01 J 10/00.
В 019 58/20
9кударатвкииый кектнтет
СССР ао далаи изабрвтеиий и открытий
Опубликовано 15,11.823юллетень Мт 42 (53) УДК 66.074, .51 3 (О 88. 8) Дата опубликования описани я 1 7.1 1. 82
И ностра нцы
Бернд Кулбе, Клаус Хоппу, Вернер Кубик и Июрген Мюллер (ГДР) (72) Авторы изобретения
Иностранное предприятие
"ФЕБ Машннев-унд Аппаратебау Гримма, Хемнанлагенбаукомбинат (71) Заявитель (ГДР) (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЯМОТОЧНОГО ИЛИ
ПРОТИВОТОЧНОГО КОНТАКТИРОВАНИЯ ГАЗА (ПАРА)
И ЖИДКОСТИ
Изобретение относится к устройствам для прямоточного нли противоточного контактнрования газа (пара) и жидкости и прт)меняется в процессах ректифнкации, абсорбции, десорбции, хемосорбции.
Известно, согласно зкономическому патенту ГДР 118 528, контактное устройство для многоступенчатых колонн с большой скоростью, у которых для жтн костных загрузок и жидкостного разделе та ния нашли применение комбинированные полые профили с большой степенью сложности.
Так как жидкостное разделение осущеотвляется односторонне1. то в известном контактном устройстве даже при малых жидкостных нагрузках, появляется недостаточное жидкостное разделение, что препятствует эффективности массопередачи. Вывод жидкости и обратная транспортировка жидкости совершается исключи-. тельно под действием сил тяжести, так что при сравнимых конструктивных высотах. колонн предельная допустимая нагрузка жидкости контактного устройства является )а
2 ограниченной. Двухступенчатое разделение жидкостей обусловливает большую конструк» тивную высоту.
Известно по акономическому патенту
ГДР 112 606 многоступенчатое контакт ное устройство с большой скоростью, в которых применяются различно оформленные полые профили для подачи жидкости, контактирования фаз и разделения жндкоотей, но которые технологически трудно изготавливаются.
Иэ -за того, что предложенные для papaw. деления Жттдкостей полые профили имеют отверстия для прохождения газа, нужная степень разделения жидкостей не дости гается, так как иэ атих отверстий для прохождения полью профилей вытекающий газовый поток вызывает новое диспергирование уже отделенной жидкости.
Предусмотренные для обратной транопортировки жидкости приспособления недостаточно оформлены, так что высокий коэффициент нагрузки, соответственно поставленной цели, не может быть достиг» нут. Кроме того, вывод жидкости и об3 97З14 ратная транспортировка жидкости совершается только под действием сил тяжести, так что для вывода жидкости возмог ны исключительно короткие пути течения жидкости и для обратной транспортировки необходима большая ступенчатая высота. .Так как зона контактирования выполнена с закрытыми полыми профилями, то неравномерное распределение фаэ отрицательно сказывается на принципе работы контакт- о ной установки с большой скоростью. К тому же закрытые полые профили приводят к потерям давления при пониженной массопередаче.
11ель изобретения - создание устройства для прямоточного Или противоточно го контактирования газа (пара) и mqgкости для высокой пропускной способнос ти по газу и жидкости, рассчитанных на удельный объем колонны, с увеличенной поверхностью рабочей зоны, по сравнению с известными контактными устройствами, с повышенной интенсивностью массопередачи при сравнительно малой потери давления и простом оформлении.
В основу изобретения положена задача, путем объединения эоны подачи жидг кости, контактирукпцей зоны, составляющей иэ нескольких слоев, которая окружен на системой возврата жидкости, зоны отделения жидкости, также состоящей из нескольких слоев, сделать возможным увеличение производительности, рассчитанной на удельный объем колонны, при большей поверхности рабочей зоны и хорошем эффекте разделения.
Бель достигается тем, что компактное оформление зоны подачи жидкости, контактирующей зоны и зоны отделения . жидкости допускает принцип работы кон40 тактного устройства как в фазовом пря мотоке, так и в фазовом противотоке.
Каждая секция устройства газо(паро)жидкостного контактирования, состоит из зоны подачи жидкости, состоящей из нескольких, расположенных рядом, открытых
43 сверху отдельных элементов с наклонными, перфорированными боковыми стенками, преимущественно угловой формы, которые сужают в направлении газового потока свободное поперечное сечение потока, эоны контактирования, выполненной из нескольких слоев расположенных на расстоянии, параллельно друг к другу, фа:сонно-перфорированных отдельных элементов с наклонными боковыми стенками, которые сужают в направлении газового потока свободное поперечное сечение и в которых направление ориентации фасонно9 4 перфорированных отверстий в боковых стенках проходит поперечно к продольной оси элементов и эоны отделения жидкости.
Возврат жидкости соединяет. зону отделения жидкости одной секции с арной подачи жидкости нижележащей секции. О дельный элемент зоны отделения жидкости состоит из нижней, сверху открытой части с наклонными боковыми стенками, которые сужают в направлении по тока газа свободное поперечное сечрние потока и из покрывающей, крышеобраэ ной верхней: части, расположенной на расстоянии.
Связь между нижней и верйней частями отдельного алемента осуществляется перегородкой.. Верхняя часть не имеет отверстия в главном направлении потока газа (пара). У самого нижнего слоя зоны отделения наружняя кромка верхней части зазубрена. Боковые стенки нижней части на верхней кромке загнуты в направлении перегородки. Отдельные элементы зоны отделения вдаюася в геометрически аквивалентные отверстия разделительной рубашки контактного слоя.
Отдельные элементы зоны подачи жидкости вышележащего слоя расположены непосредственно сверху зоны отделения рассмотренного слоя, причем отдельные элементы распределены над всем сечением атой зоны и прн этом простираются по всему свободному сечению или на нем кончаются, алементы эоны подачи жидкости вдаются в геометрически эквивалентные отверстия разделительной рубашки контактного слоя.
Ниже зоны подачи жидкости вышележащего слоя зона отделения жидкости связана с системой возврата жидкости через дополнительные отверстия для удаления газа. При атом разгрузочные отверстия эоны отделения жидкости и отверстия для удаления газа могут быть разделены отделителем жидкости по всей широте контактного слоя в системе возврата жидкости.
Фиксирование эоны контактирования определяется по отдельным элементам зоны подачи жидкости и эоны отделения жидкости. Общая камера контактирования заполнена с фасонно-перфорированными отдельными элементами, при этом их должно быть как минимум три слоя. Смещение отдельных элементов от слоя к слою составляет. 90, при атом расположение отдельных элементов двух следуюших друг за другом слоев с одинаковой продольной ориентировкой фасонной перфо07З149 рации так осуществлено, что перекрывается свободное сечение протекания газа (пара). Остающееся свободным простран. ство между рубашкой колонны и контактными секциями используется полностью для возврата жидкости.
Компактным расположением зоны подачи жидкости, контактирующей эоны и зоны отделения жидкости ориентируют на высоту контактных зон сравнимую 1э высоту обычных вмонтированных тарелок.
На фиг. 1 изображено контактное устройство, вертикальный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3узел Б на фиг. 1 (комплексное иэображь- qg ние контактной эоны, зоны отделения жидкости и зоны подачи жидкости; на фиг. 4разрез В-В на фиг. 3.
Устройство для прямоточного или про тивоточного контактирования газа (пара) 2а и жидкости, состоит из компактной секции контактирования 9, расположенной в центре внутренней части рубашки колонны 1, геометрическая форма которой яв» ляется квадратной и полностью окружена 25 системой возврата жидкости 2. Контактная секция 9 состоит иэ эоны подачи жидкости 4, зоны контактирования 6 и эоны отделения жидкости 5. Все сечение колонны используется для контакти- 3Q рования газовой (паровой) и жидкой фаз и для возврата жидкости.
Зона подачи жидкости 4 состоит иэ нескольких стоящих рядом друг с другом на расстоянии, сверху открытых, с загнутыми краями отдельных элементов с наклонными, перфорированными боковыми стенками, которые сужают ъ направлении газового потока свободное поперечное сечение и верхняя кромка которых заэубрена. В эти отдельные элементы через систему возврата жидкости 2 попадает жидкость, отделенная s вышележащей контактной секции 9 .и при высоких нагрузках ускоренным потоком газа, который дополнительно ускоряется по причине сужения сечения в зоне подачи жидкости.
4, увлекается в зону контактирования 6..
Путем повышенной относительной скорос ти газа (пара)и жидкрсти в зоне подачи жидкости 4, путем непрерывно расположен
50 ных, зазубренных отдельных элементов и этим вызванное множество равномерно распределенных, разрывных кромок, жидкость распределяется мельчайшими кап« лями по всему сечению зоны контактирования, причем подача жидкости поддерживается высоким динамическим напором газа (пара). При этом отдельные елэменты зоны подачи жидкости 4 оканчиваются на разделительной рубашке «онтактного слоя З и вдаются здесь в профильно эквивалентные отверстия.
При низких нагрузках отдельные элементы зоны подачи жидкости 4 действуют как система распределения для находящейся снизу зоны конт. актирования 6, в которой жидкость через имеющуюся в боковых стенках отдельных элементов перфорацию и через расположенные на верхних кромках отдельных элементов зубчики распределяется равномерно по всему сво, бодному сечению колонны. Зона контакти» рования 6 присоединяется непосредственно к зоне подачи жидкости 4 и продолжаеч ся до зоны отделения жидкости 5. При этом все контактирующее пространство полностью заполнено несколькими .слоями, расположенными на. расстоянии, параллелцн но друг к другу, фасонно-перфорирован« ными отдельными элементами с наклонными боковыми стенками. Отдельные элементы эоны подачи жидкости 4 служат одновременно опорой для отдельных элементов зоны контактирования 6.
Полным заполнением зоны контактирования 6 фасонно-перфорированными отдельными элементами достигается улучшенное распределение жидкости, вызванное в зоне подачи жидкости 4, в результате, путем избранного многослойного распределения отдельных элементов, осу ществляется непрерывное обновление поверхности контакта и этим улучшается раэделяемость. В виду расположения от.дельных элементов на расстоянии и из за большого соотношения отверстий в,поперечном сечении зоны контактирования 6 возможно улучшение разделяемости с сравнительно малыми потерями давления.
Верхнее ограничение зоны контактирования 6 фиксируется зоной отделения жидкости 5.
Ввиду,бесшовного перехода от зоны контактирования 6 к зоне отделения жидкости 5, пониженная кинематическая энергия жидкости и высокая степень раопределения в связи с конструктивным, оформлением зоны отделения жидкости 5, согласно изобретению, могут в значительной мере способствовать отделению жидкости.
Зона отделения жидкости 5 состоит иэ трех слоев, смещенных параллельно друг с другом рядом и параллельно друг над другом, горизонтально как и вертикально на расстоянии расположенных отдельных элементов, у которых нижняя 7 9731 часть 7, имеющая наклонные боковые стенки, соединена перегородкой 10 с верхней покрываюшйй частью 8, имеющей форму крыши, причем проектируемое соотношение отверстий зоны отделения,жид- $ кости 5 равно нулю. Нижняя часть 7 отдельных элементов зоны отделения жидкости 5 в виду своей геометрической формы, способствует уплотнению жидкостной фазы, которая, в результате перекры- 16 тия верхней частью 8, попадает в отдельный элемент. При этом комбинированное пленочно-капельное отделение перегородками 10 и имеющимися уголками на верхних кромках отдельных элементов стабилизируется, в результате чего при неравномерных нагрузках отдельных элементов предотвращается новое диспергирование.
Отделенная жидкость направляется - gg через отдельный-элемент зоны отделения жидкости 5, который простирается через все контактируемое пространство, к системе возврата жидкости 2, в то время как отдельные элементы воны отделения p$ жидкости 5 вдаются в геометрически похожие разгрузочные отверстия разделительной рубашки контактной секции 3.
Передвижение жидкости, совершающееся за счет сил тяжести, усиливается $й частью газового (парового) потока, появляющегося в отдельных элементах зоны отделения жидкости 5. Этот эффект передвижения делается возможным из-за отверстий для выхода газа 11, которые сое диняют зону отделения жидкости 5 с системой возврата жидкости 2, между тем как разделительная рубашка контактной секции 3 в области зоны отделении жидкости 5, снизу зоны подачи жидкости 4 вышележащей секции, снабжена отверотиями и этим обеспечивает возврат газа (пара) в зону отделения жидкости 5. Увеличение частичек жидкости из отдельных элементов зоны отделения жидкости 5 предотвращается формой разгрузочных отверстий в разделительной рубашке контактной секции 3 и, связанное с этим, разделение фаз.
Отдельные элементы зоны отделения
$0 жидкости 5 с крышеобразной покрывающей верхней части 8 не имеют отверстий, s результате предотвращается новое диспергирование в зоне отделения жидкости 5, Верхняя часть 8 отдельных элементов
$$ нижнего слоя зоны отделения жидкости 5 на наружных кромках зазубрена, что делает возможным при маленькой нагру -
49 8 ке (фазовый противоток) хорошее распре деление жидкости для нижерасположенной эоны контактирования 6.
Система возврата жидкости 2, окру» жающая контактную секцию 9, сделана соответственно квадратному сечению и принципу работы зоны отделения жидкости 5 в виде 4-шахтной системы, при этом по необходимости обе, лежащие напротив, шахты, становятся эффективш ми для контактной секции 9. Многошахтная система делает возможным, наряду с двусторонним выводом жидкости, также двустороннюю подачу жидкости, так что делением пополам длины пути жидкости при процессах отделения и подачи жидкости достигаетая увеличение количества жидкости. Возврат жидкости, который совершается соответственно статическому характеру напора из зоны отделения жидкости 5 и системы возврата жидкости 2
2, усиливаются динамической частью напора, вызванной конструктивной формой зоны отделения жидкости 5 и зоны подачи жидкости 4.
Форм ула изобретения
1. Устройство для прямоточного или противоточного контактирования газа (пара) и жидкости, каждая секция которого. состоит из зон подачи жидкости, контактирования и отделения жидкости, образованных отдельными элементами, а также из системы возврата жидкости, окружающей эти зоны, о т л и ч а, ю щ е е с я тем, что между системой возврата жидкости 2 и зоной контактирования 6 выше зоны отделения жидкости 5, но ниже зоны подачи жидкости 4 предыдущей секции расположены отверстия для вывода газа
11, а отдельные элементы зоны отделения жидкости 5 выполнены в виде нижней жэлобообра зной части 7, которая соединена перегородкой 10 с закрытой крышкообразной верхней частью 8, зона контактирования.6 состоит из нескольких слоев отдельйых элемейтов, расположенных на расстоянии друг от друга с наклонными боковыми стенками, образующими суживающиеся каналы для газового потока, s отдельные элементы соседних слоев смещены на 90О, а два последующих слоя одинаковой продольной ориентировки перекрывают свободное сечение для прохода газа, при этом зона подачи жидкости 4 выполнена в виде желобов, боковые стенки которых перфорированы..973149
2. Устройство по и. 1, о т л и ч а— ю ш е е с я тем, что отдельные элементы зоны подачи жидкости 4 являются опо-. рой для отдельных элементов зоны контактирования 6. 5
3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л ич а ю ш е е с я тем, что отдельные элементы зоны подачи жидкости 4 размешены по всему сечению этой зоны или кончаются в свободном сечении.
4. Устройство по п..1, о т л и ч а юш е е с я тем, что зона контактирования
6 состоит по крайней мере из трех расположенных друг над другом слоев от дельных элементов. 1$
5. Устройство по пп. 1 и 4, о т л и -, ч а ю ш е е с я тем, что отдельные элементы зоны контактирования 6 выполнены с фасонно-перфорированными отверстиями, ориентированными поперечно к оси элемента..
6. Устройство по пп. 1,4 и 5, о т л ич ающееся тем, что соотношение живого сечения отверстий к полеречному сечению зоны контактирования 6 составляет 90%.
7. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю. ш е е с я тем, что верхние кромки бо» ковых стенок нижней части 7 отдельных элементов зоны отделения жидкости 6 загнуты в направлении перегородки 10.
Признано изобретением по результатам экспертизы, осушествленной ведомством по изобретательству Германской Демократической Республики.
973 149
Составитель Г. Урусова
Редактор М. Товтин Текред С.Мигунова Корректор И. Ватрушкина
Закаэ 9150/6 Тираж 583 Поддисиое
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва,. Ж-35, Раушскаи наб., a. 4/5
Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
IIIIII .ÏàòåíT Зак. 3 1,Я )
