Аппарат для проведения физико-химических процессов в вихревом газовом потоке

Аппарат для проведения физико-химических процессов в вихревом газовом потоке

Реферат

 

Использование: в различных отраслях химической промышленности, в частности при проведении процессов экстракции, очистки сточных вод, переработки нефтепродуктов. Сущность изобретения: аппарат включает корпус 1, по высоте которого установлены тарелки 10 с вихревыми контактными устройствами 5, которые состоят из верхней перфорированной 6 и нижней 7 частей, тангенциальные трубы ввода взаимодействующих агентов 2 и вывода продуктов взаимодействия 11, 12, 13, соединяющие вышележащую тарелку с нижележащей, а также нижележащую тарелку с центром вихревого контактного устройства 5, коаксиальный цилиндр 14 с прорезями в нижней части. Между днищем корпуса 1 и вихревым контактным устройством 5 расположена обечайка 9 с высотой, равной 0,7 - 1,0 расстоянию между днищем и нижним краем врезки, верхняя часть 6 контактного устройства 5 соединена с трубой вывода продуктов взаимодействия аппарата. При использовании данного аппарата продолжительность пребывания как жидкости, так и твердой фазы на каждой ступени возрастает в 10 - 15 раз. 2 ил., 1 табл.

Изобретение относится к осуществлению различных физико-химических процессов в гетерогенных системах и может быть реализовано в различных отраслях химической промышленности и родственных ей отраслях техники, в частности при проведении процессов экстракции, очистки сточных вод, газоочистки, переработки нефтепродуктов.

Известен аппарат для проведения физико-химических процессов в вихревом газовом потоке, включающий корпус, в цилиндрической части которого расположен фильтрующий элемент, трубы ввода взаимодействующих агентов и вывода продуктов их взаимодействия, причем труба ввода взаимодействующих агентов установлена тангенциально к корпусу. Недостатком известного устройства, взятого за прототип, является сравнительно малое время пребывания жидкости и твердой фазы в аппарате, из-за чего в нем затруднительно проводить с приемлемой эффективностью медленно протекающие процессы в системах газ-жидкость-твердое тело.

Целью изобретения является увеличение продолжительности пребывания твердой и жидкой фаз в аппарате.

Это достигается тем, что известный аппарат для проведения физико-химических процессов в вихревом газовом потоке, включающий корпус, трубы ввода взаимодействующих агентов и вывода продуктов из взаимодействия, причем труба ввода взаимодействующих агентов установлена тангенциально к корпусу, дополнительно включает вихревое контактное устройство, между которым и днищем корпуса расположена обечайка с высотой, равной 0,7-1,0 расстоянию между днищем и нижним краем врезки трубы ввода взаимодействующих агентов в корпус аппарата, а верхняя часть контактного устройства соединена с трубой вывода газового потока.

В результате использования предлагаемого аппарата продолжительность пребывания как жидкой, так и твердой фаз на каждой ступени возрастает в 60-70 раз и даже более по сравнению с аппаратом-прототипом.

Проведенный анализ патентно-литературных данных показал, что аппарат для проведения физико-химических процессов в вихревом газовом потоке с перечисленной выше совокупностью признаков до сих пор не описывался, что позволяет сделать заключение, что изобретение соответствует признаку "новизна". Сопоставление известных характеристик аппарата-прототипа и характеристик вносимых в него изменений (а именно введение вихревого контактного устройства, расположенной между ним и днищем корпуса обечайки с высотой 0,7-1,0 расстояния между днищем и нижним краем врезки трубы ввода взаимодействующих агентов в корпусе аппарата и соединение верхней части контактного устройства с трубой вывода продуктов взаимодействия из системы) не позволяет предсказать положительного эффекта предлагаемого аппарата по сравнению с аппаратом-прототипом, а именно увеличения продолжительности пребывания реагирующих фаз в аппарате. Следовательно, изобретение соответствует критерию "изобретательский уровень". Предлагаемый аппарат предполагает определенное совершенствование конструкции аппарата-прототипа, что соответствует критерию изобретения "промышленная применимость".

На фиг. 1 и 2 изображен аппарат, вертикальный и горизонтальный разрезы.

Аппарат содержит корпус 1, трубу ввода взаимодействующих агентов 2, установленную тангенциально к корпусу 1 с отверстиями для ввода твердой 3 и жидкой 4 фаз, вихревое контактное устройство 5, состоящее из верхней 6 и нижней 7 частей с пластинами 8 в нижней части, обечайку 9, расположенную между нижней частью 7 контактного устройства 5 и днищем корпуса 1, тарелку 10, трубы вывода продуктов взаимодействия 11, 12 и 13 и коаксиальный цилиндр 14, установленный с наружней стороны верхней части 6 контактного устройства 5. При этом обечайка 9 имеет высоту, равную 0,7-1,0 расстояния между днищем и нижним краем врезки трубы ввода взаимодействующих агентов 2 в корпусе аппарата 1, а верхняя часть 6 контактного устройства 5 выполнена перфорированной.

Аппарат работает следующим образом.

Одним из участвующих в гетерогенном процессе реагентов твердая фаза подается газовым потоком через отверстие 3, а другой жидкая фаза через отверстие 4. Слой разреженной суспензии на днище аппарата раскручивается под воздействием высокоскоростной газовой струи, входящей в отверстие 3 трубы 2. При этом уровень суспензии за счет действия центробежных эффектов вблизи стенок аппарата повышается по сравнению с уровнем, имевшим место до раскручивания под действием газового потока, и перекрывает отверстие 3 трубы 2. В результате этого диспергированная суспензия попадает в вихревое контактное устройство 5. Здесь внутри вихревого контактного устройства образуется вращающийся кольцевой слой, пронизываемый газовым потоком, который постоянно ударяется о пластины 8. При этом поверхность капель постоянно обновляется, а у твердых частиц резко снижается внешне-диффузионное сопротивление. Расположенная между днищем и нижней частью 7 вихревого контактного устройства обечайка 9 с высотой, равной 0,7-1,0 расстоянию между днищем и нижним краем врезки трубы ввода взаимодействующих агентов в корпус аппарата, позволяет в широких пределах регулировать подачу суспензии из днища аппарата в нижнюю часть этого контактного устройства. Далее суспензия попадает в верхнюю часть 6 контактного устройства 5, где в результате сепарации разделяется на жидкую и твердую фазу, при этом жидкость выводится из системы через трубу вывода 12, твердая фаза уносится потоком газа через трубу 13, через трубу 11 осуществляется рециркуляция жидкости в аппарате.

Некоторые технические характеристики предлагаемого аппарата в сравнении с аналогичными параметрами для аппарата-прототипа представлены в таблице.

Как можно видеть из приводимых в таблице данных, предлагаемый аппарат значительно превосходит известную конструкцию в части времени пребывания реагентов в аппарате. Следует, однако, отметить, что вышеуказанный диапазон высоты обечайки 9 (0,7-1,0 расстояния между днищем и нижним краем врезки трубы ввода 2 взаимодействующих агентов) является существенным и при выходе за верхний заявляемый предел эффективность работы аппарата снижается, а при значительных отклонениях от указанного диапазона он может и вовсе оказаться неработоспособным. При выходе за нижний заявляемый предел происходит резкое уменьшение продолжительности пребывания жидкой и твердой фаз в аппарате.

Формула изобретения

АППАРАТ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ВИХРЕВОМ ГАЗОВОМ ПОТОКЕ, включающий корпус, трубы ввода взаимодействующих агентов и вывода продуктов их взаимодействия, причем труба ввода взаимодействующих агентов установлена тангенциально к корпусу, отличающийся тем, что аппарат дополнительно включает вихревое контактное устройство, между вихревым контактным устройством и днищем корпуса расположена обечайка высотой, равной 0,7 1,0 расстояния между днищем и нижним краем врезки трубы ввода взаимодействующих агентов в корпус аппарата, причем верхняя часть контактного устройства соединена с трубой вывода газового потока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2