Массообменный аппарат
Иллюстрации
Реферат
О П И С А -- .МЛ .
ИЗОБРЕТЕНИЯ (1ц 6О8534
Сеоа Советова
Социалистическими
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.01.73 (21) 1869349/23-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.05,78. Бюллетень № 20 (45) Дата опубликования описания 30.05.78 (51) М. Кл. В OID 3/16
В 01О 53/18
Государственный ковщтвт
Совета Миннотроо CCCP
Il0 делам изобретений и открытий (53) УДК 66.048.37 (088.8) (72) Авторы изобретения
П. Д. Гужии и В, И. Пакки (71) Заявитель (54) МАССООБМЕН НЫ Й AH IIAPAT
Изобретение относится к массообменным аппаратам, предназначенным для разделения многофазных систем в процессах абсорбции, ректификации и дистилляции.
Известен массообменный аппарат, состоящий из контактных элементов, выполненных в виде коаксиальных перфорированных цилиндров с расположенными между ними контактно-транспортирующими трубками с завихрителями (1).
Известен также массообменный аппарат, включающий корпус с горизонтальной крышкой, к которой прикреплены контактные коаксиальные цилиндры с завихрителями и установленные между ними промежуточные цилиндры и расположенную под ними барботажную ванну .(2).
Недостатками указанных массообменных аппаратов являются недостаточно высокая производительность и коэффициент обогащения каждой ступени, так как наличие перекрестного тока не позволяет допускать больших скоростей газа и ограничен эффективный контакт газа с жидкостью вследствие того, что прямоток с завихрением потока во всех контактных ступенях не способствует распылению жидкой фазы и увеличению поверхности взаимодействия ее с газом. Контакт газа с мелко распыленной жидкостью весьма ограничен. В аппаратах отсутствует хотя бы частичный возврат жидкой фазы в пределах одной и той же контактной ступени для повторного взаимодействия с газом (паром).
Кроме того, недостатком указанных массооб5 менных аппаратов является унос газом мелкодисперсной жидкости, несмотря на ограничение скорости газового потока.
Цель изобретения — интенсификация массообменного процесса за счет предотвращения
10 уноса жидкости с газом.
Для этого предлагаемый аппарат снабжен установленным по его оси цилиндрическим пористым элементом и установленной под барботажной ванной дополнительной ванной.
На чертеже показано устройство контактного элемента описываемого массообменного аппарата.
Каждая контактная ступень аппарата может состоять от четырех до семи и более контактных элементов, работающих параллельно.
Контактный элемент состоит из дополнительной ванны 1, барботажной ванны 2, наружного цилиндра 3 с перфорированным дннщем 4, коакснальных цилиндров 5 и 6, образующих наружную 7, среднюю 8 и внутреннюю 9 контактные полости с завихрителями
10 — 12 и отсекателями жидкости. Внутри каждой контактной полости установлены промежуточные коаксиальные цилиндры — сплош30 ные 13 и 14 и перфорированные 15, 16 и 17, 608534
G0
3 которые делят контактные полости 9, 8 и 7 на два канала одинаковой площади, работающие параллельно. Подвод жидкости с вышележащей контактной ступени и поступление газа на вышележащую ступень осуществляется через пористый цилиндрический элемент 18. Подача жидкости осуществляется через цилиндрпитатель 19.
Одна контактная ступень аппарата с определенным числом контактных блоков от другой контактной ступени отделяется горизонтальной перегородкой 20. Слив жидкости из дополнительной ванны контактной ступени на нижележащую ступень осуществляется через промежуточную перфорированную перегородку 21. Аппарат снабжен наружным цилиндром 22.
Контактный элемент массообменного аппарата работает следующим образом. жидкость с вышележащей контактной ступени (горизонтальная перегородка 20) по цилиндру-питателю 19 стекает во внутреннюю полость пористого элемента 18, собирается в нем, заполняя примерно /4 часть его объема (по высоте). Под действием капиллярных сил жидкость смачивает пористый материал и под давлением столба жидкости поступает в канал внутренней контактной полости 9. Здесь жидкость подхватывается восходящим закрученным газовым потоком, распыляется и движется вверх канала по спирали. Под действием центробежных сил жидкость отбрасывается к наружным стенкам канала и по его перфорированному цилиндру 17 в виде пленки поднимается вверх, доходит до отверстия перфорации цилиндра, поступает в щель между цилиндрами 14 и 17 и под действием гравитационных сил вновь опускается вниз. По щелям отсекателя жидкость проникает на вход во второй канал той же контактной полости, где снова подхватывается восходящим потоком и повторяются те же процессы, что и в первом канале. В верхней части второго канала жидкость через отсекатель поступает в среднюю контактную полость 8. В этой контактной полости возврата жидкости нет. Промежуточный перфорированный цилиндр 16 предназначен для отражения жидкости, интенсивного дробления ее на мельчайшие капельки и повторного распыления закрученным потоком во втором канале этой полости, что улучшает массообмен. В средней контактной полости газовый поток нисходящий. Центробежными силами частицы жидкости отбрасываются к стенке цилиндра 5, в виде пленки жидкость движется по ней вниз и через отсекатель поступает в первый канал наружной контактной полости 7, где снова подхватывается закрученным восходящим потоком. В наружной контактной полости 7, каки во внутренней полости 9 имеет место массообменный процесс с возвратом жидкости на вход второго канала. Однако в канал первой и второй полости 7 поступает жидкость не только из средней контактной полости 8, но и вместе с
50 газом из дополнительной ванны 1. Из второго канала полости 7 жидкость снова отводится в дополнительную ванну 1 по кольцевому каналу, образованному между цилиндрами 22 и 3.
Газ, выходя из нижележащей контактной ступени, проходит через промежуточную перфорированную перегородку 21, проникает через слой жидкости в дополнительной ванне 1, интенсивно барботируя жидкость. Вместе с газом из дополнительной ванны уносится значительное количество жидкости и через завихритель поступает в контактную полость 7, где газ проходит параллельными потоками по двум каналам. Затем через завихритель 10 поступает в среднюю контактную полость 8, после которой барботирует жидкость в ванне 2 и уносит с собой часть жидкости, через завихритель 11 входит во внутреннюю контактную полость, а затем через пористый элемент 18— на вышележащую контактную ступень.
Таким образом, в контактных полостях 9 и
7 часть жидкости с учетом возврата ее проходит двойной путь, а каждая капелька жидкости из ванн 1 и 2 может многократно вноситься в контактные кольцевые полости в мелкодисперсном состоянии и участвовать в массообменном процессе. Тем самым обеспечивается эффективный массообмен в каждом контактном элементе контактного блока.
Из дополнительной ванны 1 отработанная жидкость через край ванны сливается на промежуточную перфорированную перегородку
21, а затем на нижележащую контактную ступень.
В предлагаемом аппарате скорость газового потока может ограничиваться лишь величиной гидравлического сопротивления. Опасность уноса жидкости на вышележащую ступень или из аппарата исключена. Пористый элемент обеспечивает надежное отделение мельчайших частиц жидкости от завихренного газового потока.
Отличительными признаками массообменного аппарата являются применение цилиндрического пористого элемента, установленного по оси аппарата, и дополнительной ванны, установленной под барботажной ванной, что обеспечивает интенсификацию массообмена за счет увеличения времени контакта газа с жидкостью в контактной ступени и предотвращения уноса жидкости с газом.
Формула изобретения
Массообменный аппарат, преимущественно для абсорбционных процессов, включающий корпус с горизонтальной крышкой, к которой прикреплены контактные коаксиальные цилиндры с завихрителями и установленные между ними промежуточные цилиндры и расположенную под ними барботажную ванну, отличающийся тем, что, с целью интенсификации массообмена за счет предотвращения уноса жидкости с газом, аппарат снабжен установленным по его оси цилиндрическим
608534
Составитель А. Сондор
Техрсд H. Ры бкина Корректор И. Позняковская
Редактор Т. Пилипенко
Подписное
Заказ 1008/3 Изд. ¹ 463 Тираж 964
НПО Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, OK-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 пористым элементом и установленной под барботаяной ванной дополнительной ванной.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР №278527, кл. В 01D 3/16, 1970.
2. Авторское свидетельство СССР № 259042, кл. В 01D 3/16, 1969.