Массообменный аппарат

Массообменный аппарат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в аппаратах для проведения процессов абсорбции и ректификации, позволяющих повысить эффективность процессов за счет увеличения поверхности контакта фаз и обновления их поверхности, расширить диапазон оптимальной работы при изменении нагрузки по газу. Аппарат содержит решетку 13, установленную сверху дополнительных контактных элементов 12, и жестко соединенную с ней втулку 14. Контактные элементы выполнены из эластичного упругого материала, верхние концы их прикреплены к решетке 13, втулка 14 и решетка 13 установлены с возможностью перемещения (С вверх. Приведены различные варианты вы (Л полнения подвижной решетки 13. 4 з.п. ф-лы, 5 ил. to о ел

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 В 01 D 3 26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3910992/31-26 (22) 17.06.85 (46) 07.12.86. Бюл. № 45 (71) Горьковский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. А. А. Жданова (72) Л. А. Бахтин, Л. Я. Живайкин, С. В. Жестков, Ю. А. Панкратов и В. А. Павлов (53) 66.0 5.23 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 582799, кл. В 01 D 3/28, 1975.

Авторское свидетельство СССР № 850183, кл.. В 01 D 53/20, 1970.

Рамм В. M. Абсорбция газов. — M.:

Химия, 1976, с. 477.

Авторское свидетельство СССР № 578077, кл. В 01 D 3/26, 1976.

Авторское свидетельство СССР № 841630, кл. В 01 D 3/26, 1979.

„„Я0„„1274705 А1 (54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ (57) Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в аппаратах для проведения процессов абсорбции и ректификации, позволяюгцих по. высить эффективность процессов за счет увеличения поверхности контакта фаз и обновления их поверхности, расширить диапазон оптимальной работы при изменении нагрузки по газу. Аппарат содержит решетку 13, установленную сверху дополнительных контактных элементов 12, и жестко соединенную с ней втулку 14. Контактные элементы выполнены из эластичного упругого материала, верхние концы их прикреплены к решетке 13, втулка 14 и решетка 13 установлены с возможностью перемегцения вверх. Приведены различные варианты выполнения подвижной решетки 13. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

1274705

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано для проведения процессов абсороции и ректификации.

Цель изобретения — повыш(ние эффективности процесса за счет ув..,пчсния IloBcpxHocTH контакта фа 3 и 00!10BLIE ни я их Iloверхности, расширение диапазона онтимальНоН раооты при изменении нагрузки Ilo газу.

На фиг. 1 пре гставлен аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 — - контактные элементы, продольный разрез; на фиг. 3 —— узел 1 на фиг. 2; на фиг. 4 -- узел П на фиг. 2; с конической перфорированной Ilo;Lвиж3юй решеткой; на фиг. 5 -- то жс, с подвижной решеткой, выполненной в форме полого II(рфорированного пол уэлл ипсоида.

A l I I I a p a T f3 K.1 IO il a C T K O p l I V C 1, и е p C.7 H Bные уст!70Йсте3а 2 и 3, соосно расположснные контактные труоки 4, выполненные в виде соединенных одна с другой с помощью фигурных полых муфт 5, KoIITBKTllhlx труб, пропущенных с зазором через соосные отверстия тарелок 6. Тарелки 6 делят аппарат на несколько контактных ступеней. В нижней части каждой ступени в контактных трубах имеются питающие отверстия 7, в верхней части — сепарационные отверстия 8. Питающие и сепарационные отверстия выполнсны B виде круглых отверстий или вертикальных прорезей (окон) . Между нижней частью фигурной муфты и контактной трубкой образуется закрытый сверху и изнутри и перфорированный снаружи кольцевой канал 9.

Контактные трубки снабжены:3aBHxpHтелями 10, расположенными вблизи нижней границbl сспарационных отверстий.

Между соседними ступенями внутри контактных труб, напротив плоскости тарелок установлены неподвижные решетки 11, в которых закреплены нижними концами дополнительные контактные элементы 12, выполненные из эластично-упругого материала, например в виде растягивающихся упругих и эластичных нитей, лент, полос и т и. В зависи IocH от этого неподвижная решетка выполнена из проволочной сетки, в виде коаксиально расположенных колец, скреплеHных крестовиной, в виде коаксиально расположенных желобов, соединенных друт с другом и с питающими отверстиями радиальными желобами и т.п.

Верхние концы дополнитель Ibfx KQHTaKTHb1x элементов 2 прикреплены к подвижной решетке 13, с которой жестко соединена втулка 14, перекрывающая питающие отверстия и выполненная с возможностью сс перемещения вверх отHocHTc;Ibllo неподвижной решетки. Жесткое соединение подвижной решетки 13 и втулки 14 выполнено в виде жестких стержней или полос из листового металла !5, расположенных параллельно внутренней поверхности контактной труоки.

Для создания небольшой гарантированной подачи жидкости в контактные трубки при низких нагрузках по газу наружная поверхность втулки 14 выполнена с уклоном внутрь по ходу газа.

Для уменьшения гидравлического сопротивления и clабилизации положения подвижной реп3стки точно н(3 оси контактной трубки подвижная решетка может быть выполнена обтекаемой формы, перфорированной конической с центральным углом конусности

40- 60, перфорированной конической со скругленным углом при вершине конуса, в виде полого перфорированного полуэллипсоида, большая полуось которого совпадает с осью контактной трубки, а его вершина направлена навстречу потоку газа.

Массообменный аппарат работает следующим образом.

Газ (f!ap) из нижней части корпуса 1 поступает в контактные трубки 4. После завихрителя !О газовый поток закручивается и проходит через полую муфту 5, неподвижную решетку 11, контактную трубку 4, подвижную решетку 13 и через следующий по ходу газа завихритель уходит на вышележащуюю ступень.

Под действием сил гидродинамического давления газа подвижная решетка !3 перемещается вверх, растягивая упругие эластичные дополнительные контактные элементы 12 до тех пор, пока силы растяжения последних уравновесят силы гидродинамического давления газа на подвижную решетку 13. Гlодвижная решетка 13. перемещаясь вверх, увлекает за собой кестко соединенную с ней втулку 14. которая приоткрывает питающие отверстия 7 тем больше, чем выше скоростной напор газа.

Жидкость под действием давления гидростатического столба с полотна тарелки 6 через открытук3 часть питающих отверстий 7 в виде струй поступает внутрь контактных трубок в количестве, пропорциональном расходу (скорости, газа, так как высота подъема подвижной решетки 13 и втулки 14 и, следовательно, высота и сечение открытой части питающих отверстий пропорциональны скоростному напору газа. Таким образом создается возможность саморегулирования количества поступающей в контактные трубки жидкости и зависимости от расхода газа, что расширяет диапазон оптимальной работы при изменении нагрузки по газу.

Газ (пар), поступающий снизу с большой скоростью (10- 40 м/с), диспергирует жидкие струи на капли, которые, попадая на поверхность контактной трубки 4 и растягивающихся упругих эластичных контакт1274705 ных элементов 12, образуют жидкую пленку, движущуюся вверх.

Вследствие большой скорости и турбулентности газового потока растягивающиеся упругие эластичные контактные элементы 12 непрерывно вибрируют, колеблются, пленка жидкости сильно турбулизуется, с ее поверхности срываются мелкие жидкие капли, которые в объеме контактной трубки 4 сливаются между. собой, распадаются снова на части, попадают на поверхность соседних растягивающихся упругих эластичных дополнительных контактных элементов 12, снова срываются и т.д. Процессы генерирования и возвращения жидких капель на поверхность пленки растягивающихся упругих эластичных дополнительных контактных элементов находятся в равновесии, 1то приводит к образованию в объеме контактной трубки 4 диспергированной, сильно турбулизованной газожидкостной смеси с развитой поверхностью контакта фаз. При 20 этом происходит интенсивный массообмен в двух зонах с постоянно обновляюгцейся поверхностью контакта фаз: на поверхности гленки растягивающихся упругих эластичных контактных элементов 12 и трубки 4 и в пространстве между ними.

На выходе растягивающихся упругих эластичных дополнительных контактных эле ментов 12 жидкая пленка проходит через подвижную решетку 13, срывается с нее, попадает в газожидкостную смесь, которая затем направляется в каналы завихрителя 10, где приобретает вращательное движение.

Под действием центробежно" силы жидкость отбрасывается на внутреннюю поверхность сепарационной части труб, туда же попадает жидкость, транспортирующаяся по 35 внутренней поверхности контактных трубок

4. С внутренней поверхности сепарационной части трубок 4 жидкость через сепарационные отверстия 8 сливается обратно на тарелку 6, перемешиваясь с питающей жидкостью. Часть этой смеси вновь поступает

40 на орошение данной контактной ступени, а часть через переливные каналы направляется на нижележащую тарелку.

С целью дальнейшего расширения диапазона оптимальной работы массообменного аппарата при низких нагрузках по газу за счет подачи в контактные трубки небольшого гарантированного количества жидкости наружная поверхность втулок 14 выполнена с уклоном внутрь по ходу газа.

Для уменьшения гидравлического сопротивления и стабилизации положения подвижной решетки 13 под действием закрученного газового потока точно по оси контактной трубки 4 подвижная решетка выполнена обтекаемой формы, перфорированной конической с центральным углом конусности 40 — 60 (в этом диапазоне углов конусности гидравлическое сопротивление имеет минимальное значение), перфорированной конической o скругленным углом при вершине конуса. в виде полого перфорированного полуэллипсопда, большая полуось которого совпадает с осью контактнои трубки 4, а его вершина направлена навстречу газовому потоку.

После выхода из каналов завихрителя жидкая и газовая фаза закручиваются, капли жидкости под действием центробежных сил отбрасываются на внутреннюю поверхность сепарационной части трубок. При этом образуются две сепарационные зоны.

В первой зоне сепарации, р"-;сположенной ниже фигурной полой муфты 5, удаление жидкости из контактной трубки происходит под действием центробежных сил.

Та часть жидкости, которая не отсепарировалась в нижней зоне (центробежная зона сепарации), ннерционнымн силами увлекается в кольцевой канал 9, давление в нем повышается и эта жидкость выдавливается из кольцевого канала 9 через верхние ряды сепарационных отверстий, перекрытых нижней частью фигурны» муфт 5.

Таким образом, в предлагаемой конструKilHH имеется вторая сепарационная зона (зона сепарации выдавливанием), в которой сепарация жидкости происходит под действием сил разности давлений. При этом повышается эффективность сепарации жидкости, уменьшается межступенчатый унос, повышается КПД ступени. В предложенном аппарате обеспечивается возможность саморегулирования количества поступающей в контактные трубки жидкости в зависимости от расхода газа, что расширяет тем диапазон оптимальной работы аппарата. приводит к улучшению качества продукции при самопроизвольном изменении нагрузки по газу, позволяет увеличить расход по жидкости и ри одновременном увеличении расхода по газовой (паровой) фазе.

Увеличение расходов по жидкой и газовой фазам позволяет увеличить производительность аппарата, уменьшить его диаметр и металлоемкость, размеры произодственных площадей.

Использование в предлагаемой конструкции аппарата фигурных попых муфт, которые перекрывают верхние ряды сепарационных отверстий. создает дополнительную зону сепарации жидкости, что приводит к снижению межступенчатого уноса и повышению КПД ступени, что, в конечном счете, также повышает эффективность процесса м ассопередачи.

Фор 1и ла изобретена.ч

1. Массообменный аппарат, включа1ощий корпус и расположенные по высоте тарел1274705 ки с соосно расположенными контактными трубками с питакпцими и сепарационными отверстиями, в полости которых размещены завихритель и дополнительные контактные элементы, закрепленные нижними концами, отличающийся тем, что, с цельк) новь шения эффективности процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз и ооновления их поверхности, расширения диапазопа оптимальной работы при изменении нагрузки

IIo газу, он снабжен решетками, установленными сверху дополнительных контактных элементов и жестко соединенными с ними втулками, при этом контактные элементы выполнены из эластичного упругого материала, верхние их концы прикреплены к решеткам, втулки и соединенные с ними решетки установлены с возможностью их перемещения вверх.

2. Аппарат по и. 1, отличающийся тем, что наружная поверхность втулки вь1полнена с уклоном внутрь по ходу газа.

3. Аппарат по пп. 1 и 2, от гичающийс ся тем, что подвижная решетка выполнена перфорированной конической с центральным ч лом копчености 40--60 .

4. Аппарат по н. 3, отличающийся тем. что подвижная перфорированная коническая решетка выполнена со скругленным углом при вершине конуса.

5. Аппарат по пп 1 и 2, отличающийся тем, что под1зижная решетка выполнена в форме полого перфорированного полуэллипсоида, большая полуось которого совпадает с осью контактной трубки, а его вершина направлена навстречу потоку газа.

12

Составитель С. Баранова

Редактор С. Патрушева Тех ред И. Верес Корректор И. Муска

Заказ 6509/4 Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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