Контактное устройство

Контактное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

.А Ф» (ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсннк

Социалистнческик

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено261078 (21) 2679799/23-26 (51)М. Кл.з

В Oi D 3/30

В 01 D 3/32 с присоединением заявки ¹â€”

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 86.048.

375 (088 8) Опубликовано2 30 9.80. Бюллетень ¹

Дата опубликования описания 2309.80 (72) Авторы . изобретения

Х.К.Оруджев,Г.З.Алекперов, В.A.Фролагин и Э.И.Гусейнова (71) 3

) Заявитель

Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт по подготовке к транспортировке и переработке природного газа

<54) КОНТАКТНОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение касается устройств для контактирования газа (пара) и жидкости в массо-теплообменных аппаратах нефтеперерабатывающей, нефтехимической и газовой промышленности.

Известна тарелка с центробежными разбрызгивающими устройствами, содер.жащая основание с установленными контактными элементами, выполненными в виде набранных в пакет конусов (1). 10

Недостатком этой тарелки является низкая эффективность массо-теплообмена при больших нагрузках по газу и жидкости,наблюдающиеся при этом унос и явление захлебывания,а также низкая пропу.15 скная способность по жидкости.

Известен ротационный аппарат, содержащий цилиндрический корпус с за- крепЛенными в нем неподвижными дисками, снабженными переточными пат- 20 рубками для жидкости, и вращающийся вал с закрепленными на нем раэбрыэгивателями, выполненными в виде опрокинутых полых усеченных конусов с отверстиями, расположенными рядами 2Т по образующей конусов, и турбулизирующими лопастями (2).

Недостатком устройства является неравномерное распределение контактируемых потоков по его объему и низкая эффективность обновления по-. верхности контакта фаз. При прохождении потока газа (пара) через зону разбрызганной жидкости он встречает сопротивление как верхнего концентрического диска, так и вращающихся турбулизирующих лопастей. Вследствие этого поток газа (пара) прижимает разбрызганную жидкость к верхнему концентрическому диску, а сам стремится пройти через турбулиэирующие лопасти в области нижнего концентрического диска. Таким образом, контакт фаз происходит лишь в узкой зоне между турбулизирующими лопастями и стенками аппарата и незначительно в облас-ти нижнего концентрического диска.

Выброшенные под действием центробежных сил иэ отверстий разбрызгивателя струи жидкости принимают форму, близкую к форме цилиндрического стержня. Силы сцепления между молекулами жидкости в этом стержне стремятся сохранить данную форму струи на всем протяжении ее полета до турбулиэирующих лопостей. Энергия восходящего газового потока недостаточна для интенсивного дробления и закручивания летящих в зоне контакта струй жидкости.

Уменьшение диаметра отверстий ведет

764695

3 к снижению пропускной способности айпарата по жидкости. Этими факторами обуславливается низкая эффективность обновления поверхности контакта фаз.

К недостаткам известного устройства относятся также низкая производительность и неравномерность распределения жидкости по всей высоте разбрызгивающего устройства. Увеличение нагрузок по жидкости приводит к ее накапливанию при интенсивном 10 вращении разбрызгивающего устройства в области большого основания опрокинутого усеченного конуса, где окружная скорость его наибольшая, что затрудняет поступление проконтактирбвавшей на вышерасположенной ступени жидкости в полость нижерасположенного разбрызгивающего устройства.

Увеличение скорости движения газового (парового) потока в области контакта фаз между турбулизирующими лопастями и стенками аппарата приводит к уносу.

Целью изобретения является расширение диапазона устойчивой работы и увеличение пропускной способности 25 по жидкости.

Это достигается тем, что в известном устройстве полые усеченные конуса снабжены установленным на верхнем большем основании полым усеченным перфорированным конусом и установленной на нижнем малом основании гаэораспределительной камерой, с тангенциально-направленными соплами, развернутыми по спирали вверх,под углом, равным 1 - 45, к,плоскости вращения центробежного разбрызгивающего устройства, а патрубки для гаэа расположены на периферии гаэораспределительной камеры.

Целесообразно гаэораспределительную камеру слабжать клапаном, выполненным в виде опрокинутого усеченного конуса и установленным с -возможностью свободного перемещения пб оси вращения разбрыэгивающих 45 устройств, перетоки для жидкости располагать под диском и выполнять в виде камеры, в. форме полого опрокинутого усеченного конуса и цилиндри ческого-стакана, соединенного с ма- 50 лым основанием камерой, каждое разбрыэгивающее устройство снабжать концентрично установленными внутри козырьками, выполненными перфорированными у поверхности конуса, а цилин- 55 дрический стакан с сужением в нижней часТи выполнять с расположенными по ,спирали щелями отверстия центробежных разбрыэгивающих устройств располагать рядами по линиям, наклонным к образующей

- конусов, и конуса выполнять с прорезями, примыкающими к отверстиям раэбрыэгивающих устройств.

На фиг. 1 изображен аппарат, в котором установлено контактное устэой-g5 ство, продольный разрез, на фиг. 2 показан узел на фиг.1.

Контактное. устройство состоит иэ закрепленного в цилиндрическом корпусе 1 основания тарелки в виде диска 2, камеры 3, выполненной в виде опрокинутого полого усеченного конуса и соединенной малым основанием с цилиндрическим сливным стаканом 4, имеющем в нижней части сужение 5, с расположенными по спирали щелями 6. На боковой поверхности камеры 3 установПеиы патрубки 7 для газа, заканчивающиеся коллектором 8, свободное сечение которого перекрывается свободно перемещающимся по оси 9 клапаном 10, выполненным в виде опрокинутого конуса и находящимся в гаэораспределительной камере 11, переходящей в тангенциально-направленные сопла 12, развернутые по спирали вверх под углом, меньшим 45, к плоскости вращения о разбрызгивающего устройства. На неподвижной оси 9 установлено вращающееся от энергии газового (парового) потока в опорах 13 центробежное разбрызгивающее устройство, выполненное в виде полых усеченных конусов 14 и

15, соединенных между собой большими основаниями. Конуса 14 и 15 перфорированы отверстиями 16, расположенными рядами по линиям, наклонным к образующей конусов, и снабжены прорезями 17 вдоль этих линий. Малое основание опроКинутого полого усеченного конуса 14 соединено с гаэораспределительной камерой 11, выполненной в ви— де полого усеченного конуса. Усеченный конус 14 секционирован по высоте концентрично установленными козырьками 18, перфорированными у поверхности конуса 14. Нижняя часть неподвижной оси 9 закреплена на основании тарелки гайками 19.

Щель между коллектором 8 и средней частью оси 9 уплотняется с помощью накидной гайки 20 и втулки 21 коллектора 8.

При" установке на одной контактной ступени нескольких предлагаемых центробежных разбрызгивающих устройств каждое из них изолируется отражающими сечатыми перегородками 22, установленными в зоне контакта фаз.

Конгактное устройство работает следующим образом.

Газ (пар) подают с низа колонны, который проходит через патрубки 7, коллектор 8, газораспределительную камеру 11 в тангенциально-направленные сопла 12. Клапан 10 в зависимости от расхода подаваемого газа (napa) приподнимается на оси 9 на ту или инфо высоту, регулируя и направляя поток rasa (пара) в тангенциальнонаправленные сопла 12. Таким образом обеспечивается оптимальный режим ра.боты центробежного разбрызгивающего

764695 устройства. Под действием реактивной силы газовых (паровых) струй, выходящих из тангенциально-направленных сопл 12, приходит во вращение газораспределительная камера 11 с закрепленным на ней центробежным разбрызгивающим устройством. В силу того, что тангенциально-направленные сопла 12 развернуты по спирали вверх под углом, меньшим 45, к плоскости вращео ния центробежного разбрызгивающего устройства, газ (пар) направляется непосредственно в зону разбрызгиваемых струй жидкости, участвуя в двух движениях: закручивается в плоскости, перпендикулярной оси вращения центробежного разбрызгивающего устройства, 15 и движется вверх по аппарату, образуя высокотурбулентный закрученный газовый (паровой) поток в зоне контакта его с жидкой фазой.

Жидкость подают сверху и она, двигаясь противотоком газу (пару), проходит все ступени контакта. С каждой вышерасноложенной ступени контакта жидкость по камере 3, цилиндрическому стакану 4, через сужение 5 и спи- 25 рально-расположенные щелевые отверстия 6 поступает на нижерасположенную ступень в полость перфорированного центробежного разбрызгивающего устройства, равномерно распределяясь по всей его высоте. Под действием центробежной силы жидкость выбирается из отверстий 16 с прорезями 17, разбрызгиваясь в турбулизованном и закрученном тангенциально-направленными соплами 12 газовым (паровым) потоке. Концентрично установленные в опрокинутом полом усеченном конусе

l4 перфорированные козырьки 18 разделяют центробежное раэбрыэгивающее устройство по высоте на несколько 40 секций, каждая иэ которых выполняет роль обособленного усеченного перфорированного конуса, принуждая тем самым жидкость равномерно диспергироваться из каждой отсеченной секции.

Таким образом, в контактную зону жидкость разбрыэгивается равномерно по всей высоте центробежного разбрыэгивающеro устройства.

Струи жидкости, разбрызганные из перфораций центробежного разбрызгивающего устройства, имеют основной стержень, близкий по форме к цилиндрическому. Наличие у перфораций прорезей 17 приводит к распределнию вокруг основного стержня пленок жидкости.

Встречая сопротивление таких струй жидкость газ (пар), двигаясь в контактной зоне по восходящей спирали,стремится разрушить и закрутить каждую иэ них. Сил поверхностного натяжения Щ у пленок недостаточно для сохранения их формы неизменной в турбулиэованном и закрученном газоном (паровом) потоке. С другой стороны силы сцепления между молекулами жидкости в пленке у и основном стержне сдерживают отрыв пленки от стержня. При разрыве данных сил пленка увлекает с собой часть жидкости из основного стержня. Таким образоМ, происходит интенсивное обновление поверхности контакта фаэ, что приводит к значительной интенсивности процесса массо-теплообмена.

Перфорированный полый усеченный конус 15 расширяет зону контакта фаз, предотвращает перелив и выплескивание жидкости под действием центробежных сил и исключает унос жидкости из полости центробежного разбрызгивающего устройства.

Диспергированная в зону контакта фаэ жидкость стекает по стенкам аппарата на диск 2 основания тарелки, откуда по собирающей камере 3 и цилиндрическому сливному стакану 4 ниспадает в полость нижерасположенного центробежного разбрызгивающего уст ройства. Такая конструкция сливного устройства способствует быстрому сливу проконтактировавшея жидкости без брызгоуноса в полость нижерасположенного разбрызгивателя и позволит проводить процесс массо-теплообмена в широких диапазонах нагрузок аппарата по жидкости и газу (пару).

Формула. изобретения

1. Контактное устройство для вихревых ротационных аппаратов, содержащее неподвижный диск, снабженный вращающимися центробежными раэбрызгивающими устройствами, выполненными в виде расположенных большом основании вверх полых усеченных конусов с отверстиями, перетоки для жидкости и патрубки для газа, о. т л и ч а ю — щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона устойчивой работы. и увеличения пропускной способности по жидкости, полые усеченные конуса снабжены установленным на верхнем большем .основании полым усеченным перфорированным конусом и установленной на нижнем малом основании газораспределительной камерой, с тангенциально-направленными соплами, развернутыми по спирали вверх под углом равным 1 — 45о, к плоскости вращения центробежного разбрызгивающего устройства, а патрубки для газа расположены на периферии газораспределительной камеры.

2. Устройство по п. 1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что газораспре. делительная камера снабжена клапаном, выполненным в виде опрокинутого усеченного конуса и установленным с воэможностью свободного перемещения по оси вращения разбрыэгивающих устройств.

3. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что перетоки. для жидкости расположены под диском выполнены в виде камеры в форме

>64695 полого опрокинутого усеченного конуса и цилиндрического стакана, соединенного с малым основанием камеры.

4 . Устройство по и. 1, о т л и ч а ю ц е е с я тем, что каждое раэбрызгиваюцее устройство снабжено концентрично установленными внутри

5 козырьками, выполненными перфорированными у поверхности конуса, а цилиндрический стакан имеет в нижней части сужение и выполнен ñ расположенными по спирали целями.

5. Устройство по .пп. 1,4, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что отверстия центробежных разбрыэгиваюцих устройств Расположены рядами по линиям, наклонным к обраэукнцей конусов, и конуса выполнены с прорезями, примыканицнми к отверстиям разбрцэгивающих устройств.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 497025, В 01 D3/32, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

9 298349, В 01 D 3/30,1971

764695

dP) фиг.Г

Составитель С. Баранова

Техред . М.Рейвес Корректор 0. Ковинскал

I т

Редактор В. Голышкина

Заказ 6382/5 Тираж 809 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4