Вихревой распыливающий многоступенчатый массообменный аппарат

Вихревой распыливающий многоступенчатый массообменный аппарат

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ()965485

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсннк

Соцнапнстнчесннх

Республик (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ву

) (22)Заявлено 23.03.81 (2l) 3263160/23-26 (51)М. Кл. с присоедннениехт заявки М (23}Приоритет

В 01 О 53/18

В О1 0 3/32

9кударатеснны6 каннтет

СССР аа делан язабретеике и атарытна

Опубликовано 15. 1О. 82, Бюллетень,Рв 38 (53) УДК 66..071.7.05 (088.8) Дата опубликования описания 18 . 1 0 . 82

" Фйаме

Ф

Б.г. Холин, И.й. Ковалев и В.й. Склабинский ., t ва ййМа.

P (Vl ) Заявитель

Сумской филиал Харьковского ордена Ленина политехнического института (54) ВИХРЕВОЙ РАСПЫЛИВАКМЦИЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ

МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ

Изобретение относится к массообменной технике и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, пищевой, металлургической и других отраслях промышленности для осуществления процессов ректификации, абсорбции, пылеулавливания, десорбции, сушки распылением.

Известен вихревой распыливающий то многоступенчатый массообменный аппарат, включающий распылители жидкости, тангенциальный ввод газа, отвод газа, отводы газа из предыдущей в последующую ступень, корпус с торцовыми 15 крышками и отвод жидкости в нижней. части каждой ступени. Первая ступень имеет тангенциальный патрубок ввода газа, последующие ступени имеют вводы газа в виде осевых завихрителей в центре верхней крышки, отводы газа расположены в центре нижней крышки.

Отвод жидкости осуществляется при .помощи кольцевых кармаНов в нижней час. ти каждой ступени 11).

Известен вихревой распыливающий многоступенчатый массообменный аппарат, включающий корпус, тангенциальный ввод газа, распылитель жидкости, патрубок вывода газа, контактные ступени, каждая из которых состоит из корпуса, торцовых крышек, подводов газа и отводов жидкости, выполненных в виде вертикальных щелей по всей высоте корпуса ступени, отвода raaa(2).

Недостатками этого аппарата являются малое время эффективного массообмена и наличие застойных зон, распыл жидкости во второй и последующих ступенях из-за невысоких относительных скоростей газа и жидкости приводит к снижению скорости массообмена в этих ступенях, значительные осевые скорости газового потока создают условия для брызоуноса,i за счет снижения крутки йотока по высоте массо96 485 обменной камеры возникает неравномерность в потоке, что влечет к неэффективному использованию объема камеры.

Цель изобретения - интенсификация процесса массообмена за счет создания плоского спирального движения газа по всей высоте корпуса каждой ступени и уменьшения гидравлического сопротивления аппарата.

Указанная цель достигается тем, fO что в вихревом распыливающем много.ступенчатом массообменном аппарате, включающем корпус, тангенциальный ввод газа, распылитель жидкости, патрубок вывода газа, контактные ступе- -15 ни, каждая из которых состоит из корпуса торцовых крышек, подводов газа и отводов жидкости, выполненных,в виде вертикальных щелей по всей высоте корпуса ступени, отвода газа, отвод газа из каждой предыдущей ступени в последующую выполнен в виде радиального диффузора и подводящей камеры, обрвзованной корпусом каждой ступени и корпусом аппарата, при этом патрубок вывода газа расположен на периферии радиального диффузора последней ступени.

Отвод газа из предыдущей в последующую ступень, выполненный в виде радиального диффузора и подводящей камеры, позволяет обеспечить тангенциальный ввод газа в последующую ступень по всей высоте корпуса ступени, отвести газ и подвести к последующей

35 ступени, преобразовав с минимальными затратами кинетическую энергию газоеого потока в центральной части в потенциальную, что позволяет создать мощное плоское спиральное движение

40 газа по всей высоте корпуса каждой ступени аппарата, получить высокие относительные скорости газа и жидкости по всей высоте корпуса каждой ступени, достичь мелкодисперсного распыла жидкости на капли очень малого раз45 мера, создать регулярное противоточное вихревое движение газа и микрокапель жидкости. Все это дает .возможность достичь многих теоретических .ступеней изменения концентрации в каж-. дой ступени распыла, увеличить межфазную поверхность, уменьшить гидрав- лическое сопротивление аппарата и в целом значительно интенсифицировать процесс массообмена.

Выполнение тангенциальных вводов газа в .каждую ступень в виде одной или нескольких тангенциальных щелей

4 по всей высоте корпуса ступени позволяет создать плоское спиральное движение газа, в котором отсутствуют осевые составляющие полной скорости, получить большие относительные скорости газа и жидкости в центральной области аппарата, где производится распыл, увеличить межфазную поверхность вследствие уменьшения размеров капель (так как размер капель уменьшается с ростом относительных скорос тей газа и жидкости в зоне распыла), создать,„ регулярное противоточное вихревое движениекапельи газового потока и получить многие -теоретические ступени изменения концентрации в одной ступени распыла, уменьшить брызгоунос из-за отсутствия осевых скоростей в большей части аппарата. Таким образом, достигается значительная интенсификация процесса массообмена.

Выполнение отвода жидкости в виде вертикальных щелей по всей высоте корпуса ступени позволяет равномерно отводить жидкость с внутренней поверхности цилиндрического корпуса каждой ступени, не допускать стекания пленки в тангенциальные щели для подвода газа, что предотвращает вторичное дробление и унос капель жидкости входящим через тангенциальные щели потоком газа, не допускать стекания пленки в нижнюю часть аппарата, что предотвращает подпитку радиально направленного, отрицательно влияющего на интенсивность массообмена, торцового течения. Предотвращение попадания жидкости .в тангенциальные щели дает возможность равномерно подводить газ по всей высоте корпуса ступени. Все это в целом приводит к значительной интенсификации процесса массообмена.

Тангенциальный патрубок, располое женный на периферии радиального диффузора последней ступени, дает возможность преобразовать большую кинетическую энергию газового потока после каждой ступени в потенциальную, снизить скорости газа, что ведет к значительному уменьшению гидравлических потерь, повышает экономичность аппарата, позволяет пропустить через аппарат большие расходы газа, получить в центральной области каждой ступени высокие относительные скорости газа и жидкости, уменьшить размер распыливаемых капель жидкости, увеличить межфазную поверхность, что

Формула изобретения

5 9654 в целом приводит к интенсификации процесса массообмена.

На фиг. 1 - показан аппарат, вер" тикальный разрез; на фиг. 2 - сечение

А-А на фиг. 1. 5

Вихревой распыливающий массообменный аппарат содержит распылитель жид- кости 1, тангенциальный ввод газа 2, отводы газа 3. Каждая ступень содержит корпус 4, торцовые крышки 5, от- >0 вод жидкости 6 в каждой ступени. Отвод газа 3 выполнен в виде радиального диффузора 7 и подводящей камеры 8, образованной с корпусом ступе" ни 4 и корпусом аппарата 9, танген- Is циальные щели (подводы) газа lО в каждую ступень и отвод жидкости 6 выполнены в виде вертикальных щелей по всей высоте корпуса ступени 4, патрубок вывода газа 11 из аппарата рас- 20 положен на периферии радиального диффузора последней ступени.

Аппарат работает следующим образом.

Газ через тангенциальный ввод по- 2S падает в подводящую камеру 8 первой ступени, откуда посредством тангенциальных щелей 10 по всей высоте подается в первую ступень. В контактной ступене формируется мощное плос- S0 кое спиральное течение со значительным увеличением окружной составляющей, полной скорости к центру, где с помощью распылителя жидкости 1 вводится в радиальном направлении жидкость. З

Из-за огромных относительных скоростей газа и жидкости происходит распыл последней на очень малые капли, которые практически сразу вовлекаются во вращательное движение и вследствие 0 отсутствия осевых скоростей газа, движутся.,по плоским. спиральным траекториям к корпусу ступени.. При этом в одной ступени распыла возникает противоточное вихревое движение капель жидкости и газа, что ведет к получению многих теоретических ступеней изменения концентрации в одной ступени распыла.

Капли жидкости оседают на корпус ступени 4 и под действием потока газа в виде пленки движутся по корпусу ступени, а затем отводятся из аппарата при помощи вертикальных щелей для отвода жидкости 6 по всей высоте корИ пуса ступени.

Газ через отвод 3 попадает в радиальный диффузор 7, где происходит экономичное преобразование кинетичес8 6 кой энергии, и попадает в подводящую камеру 8 последующей ступени, которая обеспечивает равномерный подвод газа по всей высоте тангенциальных щелей последующей ступени. Далее процесс повторяется.

Отвод газа из аппарата производится через тангенциальный патрубок вывода газа 11, расположенный на пери:ферии радиального диффузора 7.

Такой отвод обеспечивает предварительное экономичное преобразование кинетической энергии потока газа, отвод газа, имеющего невысокие скорости, что значительно снижает гидравлические потери.

Аппарат может быть установлен в вертикальном или горизонтальном положении. Жидкость подается в аппарат через распылитель 1 последней ступе:ни, затем через отводы жидкости 6

1 стекает в камеру 12, откуда подается в распылитель предпоследней ступени, где процесс повторяется. Отвод мидкости из аппарата осуществляется из камеры первой ступени.

Предложенный аппарат имеет следующие преимущества: интенсивный и равномерный массообмен во всем обьеме аппарата при противоточном движении фаз; повышается интенсивность массообмена во всех ступенях аппарата вследствие тангенциального ввода газа в каждую ступень, что приводит к распылу жидкости на мелкие капли, увеличению межфазной поверхности; снижение материалоемкости вследствие уменьшения количества ступеней, что достигается созданием в каждой ступени противоточного движения фаз, приводящего к возможности получения многих теоретических ступеней изменения концентрации в каждой ступени распыла; уменьшение гидравлического сопротивления апйарата путем использования радиальных диффузоров, дающих возможность экономично преобразовать кинетическую энергию потока газа и обеспечить отвод газа с малыми скоростями и гидравлическими потерями.

Вихревой распыливающий многоступенчатый массообменный аппарат, вклю:чающий корпус, тангенциальный ввод газа, распылитель жидкости, патрубок вывода газа, контактные ступени, каж965485 8 разованной корпусом каждой ступени и корпусом аппарата, при этом патрубок вывода газа расположен на периферии радиального диффузора последней сту5 пени. дая из которых состоит из корпуса, торцовых крышек, подводов газа и от водов жидкости, выполненных в виде вертикальных щелей по всей высоте корпуса, отвода газа, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена за счет создания плоского спирального движения газа по всей высоте, корпуса каждой ступени и уменьшения гидравли 1В . ческого сопротивления аппарата, отвод газа из каждой предыдущей ступени в последующую выполнен в виде радиального диффузора и подводящей камеры, об- .

ВНИИПИ Заказ 7730/6

Тираж 734 Подписное

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

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. "Изв. высш. учеб. заведений.

Химия и химическая технология", 1974, 11 1, с. 151 °

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2898508/23-26, кл В 01 0 З/18, 24.03.80.