Тепломассообменный аппарат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< 701650 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (51)м. Кл. (22) Заявлено 070977 (21) 2527120/23-26

В 01 33 3/32 с присоединением заявки HP

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 05,1279. Бюллетень HP 4 5

Дата опубликования описания 051279 (53) УДК 66. 015. .23.05(088.8) lO.B .Eðäÿêîâ, Н .Г .ПавлОв, Г.В .Врой-Каррэ, A B .Ìèøêèí, A.Ï .Äoðîõoâ, В .И .Поиомаренко, Ь .Л .Ирхин и В .Г .Эккерт (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) 1 ЕПЛОМАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к области тепломассообменных аппаратов. для проведения процессов, реализуемых в гетерогенных системах гаэ-жидкость, газ-жидкость-жидкость, газсуспензия, применяемых в нефтехимической, химической, микробиологической и т.п. технологиях.

Известен тепломассообменный аппарат для проведения процессов в гетерогенных системах типа газжидкость, выполненный в виде вертикальной полой колонны с размещенными внизу гавораспределителями — барботерами.(l) . I5

В таксм аппарате наблЮдается смещение газовых пузырей к оси колонны, что ведет к появлению разности плотностеФ газсвжидкостной смеси по диаметру агйтарата. Это вызывает интенсивную осевую циркуляцию жидкой среМы по высоте колонны, что снижает эффективность аппарата и ухудшает се.лективность процесса.

Известен тепломассообменный аппарат. переменного по высоте сечения, содержащий цилиндрический кор njjc верхнюю H никнюю крывпси, газораспределнтельное устройство (барбо.теры), вттуцеры для ввода в аппарат и вывода из него фаз, а также усеченные в вершинах полые конусные вставки одинакового размера, расположенные навстречу друг другу усеченными вершинами, причем каждая нечетная вставка при отсчете от днища аппарата

:вплотную соединена с четной, образуя

I переменное по высоте внутреннее сечение аппарата типа конфузор-диффуэор (2) .

В этом аппарате конусные вставки одного размера, установленные в аппарате усеченной вершиной вверх, способствуют концентрированию газовой фазы по оси колонны, что при высоких нагрузках по газу ведет к частичному его проскоку и соответственно к снижению эффективности аппарата.

Кроме того, в аппарате переменного сечения .объем, заключенный между внутренней поверхностью колонны и наружными поверхностями польис конусных вставок, составляющий до одной трети объема пустотелой"колонны, исключен из реакционного объема .

Цель изобретения — интенсификация процесса путем снижения проскока газа по центральной части аппарата и более полного использования его реакционного

: кзбъема .

701650

Указанная цель достигается тем, что конусные вставки расположены относительно корпуса и друг друга на расстоянии и каждая нижележащая конусная вставка пары имеет площадь усеченной вершины больше вышележащей вставки.

Целесообразно, чтобы плсиаадь усеченной вершины вышележащей конусной

Вставки составляла 1-20% плОщади усеченной вершины нижележащей конусной вставки, а площадь основания вышележащей конусной вставки 40-70% соответствующей площади нижележащей вставки.

Предлагают в аппарате установить перпендикулярно на внутренней поверх- ности нижележащей конусной вставкп и внешней поверхности вышележащей вставки пластины. Это позволяет равномерно распределить газовую фазу по всей окружности оснований вставок и избежать проскока газа.

ДОстигаемое в аппарате периодическое концентрирование газовых пу-зырей то в центральной части сечения аппарата, то у erî стенок дает 25 возможность избавиться от проскока газа, создать по высоте аппарата каскад ячеек (эон) идеального смешения и в то же время убрать осев ую циркуляцию жидкости, при- 3() блиэив аппарат к аппарату идеального вытеснения, обеспечить высокие коэффициенты тепломассообмена.

Кроме того, ликвидация стыковки ко.нусных вставок увеличивает реакционны®» объем аппарата и размещение в нем теплообменных элементов.

На фиг. 1 изображен аппарат, продольный разрез; на фиг, 2 — узел 1 на фиг. 1; на фиг. 3 — узел )1 на фиг. 1.

Аппарат содержит цилиндрический корпус 1, верхнюю и нижнюю крышки

?, 3, газораспределительное устрой. ство (барботер) 4, штуцеры 5, металлические còeðæíè (трубы1 6, на которых жестко закреплены усеченными вершинами навстречу друг другу полые конусные. вставки 7, Металлические стержни (трубы) могут быть жестко закреплены на пластинах 8, зажатых между фланцами 9 аппарата и его крыы ами 2, 3.

Для лучшего распределения газа в тре »уемой зоне сечения аппарата на внфтренней поверхности вышерас- 55

ПОЛОНФнной большой конусной вставки одной лары и внешней поверхности ниФюрасположениой КОнусноя вставки одной пары могут бить установлены пластины — ребра 10, 60

Аппарат работает следующим образОм е

Гаэ вводят э аппарат через гаэораспраделительное устройство 4 распределяясь в жидкости в виде пузырей, поднимается к полой усе1 ченной конусной вставке, установленной вершиной вверх или вниз.

Рассмотрим, например, случай, когда конусная нечетная, считая от днища аппарата, вставка расположена усеченной вершиной вверх. Так как площадь кольцевого зазора у каждой нечетной (для рассматриваемого случая) конусной вставки значительно меньше площаци их усеченных вершин, то основная масса пузырей заходит под конусную вставку. Внутренней поверхностью этой вставки пузыри отклоняются к оси аппарата и после их выхода через усеченную вершину нечетной вставки оказываются сконцентрированными в центральной части сечения аппарата. Такое распределение газовых пузырей по сечению аппарата сохраняется до следующей (четной) вставки, перевернутой усеченной вершиной вниз и имеющей площадь прохода в усеченной вершине 1-20% площади к усеченной вершине вышележащей конусной вставки. Это приводит к тому,что большинство пузырей обтекая внешнюю поверхность четной конусной вставки проходит через кольцевой зазор и эа этой вставкой оказывается сконцентрированйой уже у стенок аппарата.

В дальнейшем следующей (нечетной) вставкой пузыри вновь концентрируются в центральной части сечения аппарата, а после четной вновь отклоняются к его стенке ° В результате эа счет искуственно созданной разности плотностей гаэожидкостной системы, по диаметру аппарата в зонах (ячейках) между соседними вставками возникает интенсивная циркуЛяция жидкости. Если в нечетных, считая от днища аппарата, зонах восходящий поток жидкости имеет место в центральной части сечения аппарата, а нисходящий у стенок, то в четных зонах наблюдается противоположная закрутка жидкости.Это приводит к ликвидации проскока жидкости иэ выше стоящей зоны в нижестоящую и способствует отклонению газовых пузырей в нужном направлении.

Таким образом, чередуясь иэ эоны в зону, .происходит постоянная пере ориентация газового потока по диаметру колонны и искусственно создается разность плотностей гаэожидкостной смеси по сечению аппарата.

Это приводит к каскаду интенсивно турбулизованных циркуляционных тороидов, каждый из который по отношению к соседним имеет противоположную закрутку. В случае установки пластин-ребер на внутренней поверхноси больших конусных вставок и внешней поверхности меньших вставок происходит лучшее распределение газа

701650

Формула изобретения фиг. 1

Фиг. Я

ЦНИИПИ Эаказ 7482/7

Тираж 877 Подписное

Филиал- ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 по всей окружности оснований конусных вставок.

1. Тепломассообменный аппарат для проведения процессов в гетерогенных системах типа ras-жидкость, газ-жидкость-жидкость, гаэ-суспензия,,включающий в себя цилиндрический корпус, g верхнюю и нижнюю крышки, газораспределительное устройство, штуцеры для ввода и вывода фаэ, усеченные в вершинах полые конусные вставки, расположенные попарно по высоте корпуса навстречу друг другу вершинами, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью интенсиФикации процесса путем снижения проскока газа по центральной части аппарата и более полного использования его реакционного объема, конусные вставки расположены относительно корпуса и друг друга на расстоянии и каждая нижележащая конусная вставка пары имеет плсшадь усеченной вершины больше вышележащей вставки.

2. Аппарат по п.1, о т л,и ч а юm и и с я тем, что площадь усеченной вершины вышележащей конусной вставки составляет 1-20% площади усеченной вершины нижележащей конусной вставки, а площадь основания выаележащей коиусной вставки 40-70% площади нижележащей вставки.

3. Аппарат по п.п. 1 и 2, о т-. л и ч а ю шийся тем, что конусные вставки снабжены перпендикулярно установленными на внутренней поверхности нижележащей вставки и внешней поверхности вышележащей вставки пластинами.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Соколов В.Й. Доманский И.В.

? аэожидкостные реакторы. Машиностроение, Л., 1976, с. 7.

2. Патент ФРГ!В 1961426, кл. В 01 Р 3/32, опублик. 1976 (прототип) .