RU147407U1

RU147407U1 - LIQUID GAS CONTACT DEVICE

Info

Publication number: RU147407U1
Application number: RU2014114961/05U
Authority: RU
Inventors: Валерий Константинович Леонтьев; Мария Андреевна Юровская
Priority date: 2014-04-15
Filing date: 2014-04-15
Publication date: 2014-11-10

Abstract

Устройство для контакта газа с жидкостью, содержащее корпус, инжекционную камеру, распылитель, смеситель, диспергатор, перпендикулярный к оси трубы, отличающееся тем, что на конце смесителя установлен конус, в котором сделаны отверстия для выхода газожидкостной смеси.A device for contacting gas with a liquid, comprising a housing, an injection chamber, an atomizer, a mixer, a dispersant perpendicular to the axis of the pipe, characterized in that a cone is installed at the end of the mixer in which openings are made for the exit of the gas-liquid mixture.

Description

Полезная модель относится к устройствам, которые используются для проведения процессов смешения жидкости с газом, а также их химического взаимодействия. Оно может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой, фармацевтической, микробиологической и металлургической промышленности.The utility model relates to devices that are used to carry out the processes of mixing liquid with gas, as well as their chemical interaction. It can be used in the oil refining, petrochemical, chemical, food, pharmaceutical, microbiological and metallurgical industries.

С целью интенсификации процесса смешения фаз используют попеременное изменение формы и направления потока, удар потока о твердые преграды - отбойники, закручивание, взаимную эжекцию и инверсию фаз, наложение пульсаций, эффективное распыливание жидкости.In order to intensify the process of mixing the phases, alternating changes in the shape and direction of the flow, impact of the flow on solid obstacles — chippers, swirling, mutual ejection and phase inversion, applying pulsations, and effective atomization of the liquid are used.

Известна конструкция статического смесителя [патент на изобретение RU 2237511 C2 (7 B01F 5/00)], который может быть применим и для перемешивания вязких жидкостей. Он содержит корпус цилиндрической формы, внутри которого закреплена перегородка конической формы с отверстиями, выполненными по окружностям, при этом вершина конуса направлена навстречу потоку перемешиваемых жидкостей.A known design of a static mixer [patent for the invention RU 2237511 C2 (7 B01F 5/00)], which may be applicable for mixing viscous liquids. It contains a cylindrical body, inside of which a conical-shaped partition is fixed with holes made in circles, with the top of the cone directed towards the flow of mixed liquids.

Статический смеситель работает следующим образом. Смешиваемый поток поступает в кольцевую полость смесителя между корпусом и перегородкой со стороны вершины конической перегородки и проходит в отверстия в стенке перегородки. Сформированные в отверстиях струи жидкости направлены к оси смесителя. В центральной конической полости происходит столкновение струй. При этом струи деформируются и распадаются, создавая поверхности взаимодействия жидкостных фрагментов слоев, движущихся с относительно разными скоростями. Возникает напряжение сдвига, интенсифицирующее процесс смешения.Static mixer works as follows. The mixed stream enters the annular cavity of the mixer between the housing and the partition from the top of the conical partition and passes into the holes in the wall of the partition. The liquid jets formed in the openings are directed towards the axis of the mixer. In the central conical cavity there is a collision of jets. In this case, the jets are deformed and disintegrate, creating the interaction surface of the liquid fragments of the layers moving with relatively different speeds. A shear stress arises that intensifies the mixing process.

Наиболее близким конструктивным аналогом является смесительное устройство для системы газ-жидкость [патент на изобретение RU 83943 U1 (B01F 5/04)], который примем в качестве прототипа. Смесительное устройство содержит корпус, инжекционную камеру, распылитель жидкости, смесители, выполненные в виде вертикальной трубы постоянного диаметра, плавно разветвляющейся на три-пять патрубков, сплошной диспергатор, выгнутый перпендикулярно к осям патрубков.The closest structural analogue is a mixing device for a gas-liquid system [patent for invention RU 83943 U1 (B01F 5/04)], which we will take as a prototype. The mixing device comprises a housing, an injection chamber, a liquid atomizer, mixers made in the form of a vertical pipe of constant diameter, smoothly branching into three to five nozzles, a continuous dispersant, curved perpendicular to the axes of the nozzles.

Устройство работает следующим образом. Жидкость под давлением подается в распылитель, распыляется и засасывает газ, поступающий в инжекционную камеру. Непосредственно на выходе из распылителя в инжекционной камере происходит первая стадия контакта жидкости и газа. Образовавшаяся газожидкостная смесь проходит через трубу. В трубе и смесителях протекает второй этап контакта жидкости и газа, обусловленный развитой поверхностью распыленной жидкости, что вызывает инверсию фаз. При ударе газожидкостного потока о диспергатор газовые пузырьки дробятся. Происходит четвертая стадия контакта газа с жидкостью. В реакционном объеме осуществляется четвертая стадия контакта газа с жидкостью.The device operates as follows. Liquid under pressure is supplied to the atomizer, atomized and sucks in the gas entering the injection chamber. Directly at the outlet of the atomizer in the injection chamber, the first stage of liquid-gas contact occurs. The resulting gas-liquid mixture passes through the pipe. In the pipe and mixers, the second phase of the contact of the liquid and gas proceeds due to the developed surface of the atomized liquid, which causes phase inversion. When a gas-liquid stream hits a dispersant, gas bubbles are crushed. The fourth stage of gas-liquid contact occurs. In the reaction volume, the fourth stage of gas-liquid contact is carried out.

Недостатком прототипа является то, что интенсивность перемешивания, а, следовательно, и процесс массопереноса, неравномерна по рабочему объему. В нижней части аппарата (в зоне диспергатора) интенсивность значительно выше, чем в других областях реактора.The disadvantage of the prototype is that the intensity of mixing, and, consequently, the mass transfer process, is uneven in working volume. In the lower part of the apparatus (in the dispersant zone), the intensity is much higher than in other areas of the reactor.

Задача предлагаемой полезной модели: обеспечить интенсивный процесс смешения газа и жидкостей различной вязкости путем увеличения поверхности контакта данных фаз и увеличения скорости ее обновления за счет столкновения струй и удара их о твердую преграду.The objective of the proposed utility model is to provide an intensive process of mixing gas and liquids of various viscosities by increasing the contact surface of these phases and increasing the speed of its updating due to collision of jets and their impact on a solid barrier.

Поставленная задача достигается тем, что устройство для контакта газа с жидкостью содержит корпус 1; инжекционную камеру 2; распылитель жидкости 3; смеситель 4, выполненный в виде полой трубы, на конце которой установлены два конуса 5 с различными образующими углами, при этом в нижней стенке конусов сделаны отверстия для выхода газожидкостной смеси; диспергатора 6, расположенного перпендикулярно к оси трубы.The problem is achieved in that the device for contacting gas with a liquid comprises a housing 1; injection chamber 2; liquid atomizer 3; the mixer 4, made in the form of a hollow pipe, at the end of which two cones 5 with different generatrix angles are installed, while openings for the exit of the gas-liquid mixture are made in the bottom wall of the cones; dispersant 6 located perpendicular to the axis of the pipe.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство для контакта газа с жидкостью.In FIG. 1 shows the proposed device for contacting gas with a liquid.

Устройство для контакта газа с жидкостью работает следующим образом.A device for contacting a gas with a liquid works as follows.

Жидкость под давлением подается в распылитель жидкости 3, распыливается и засасывает газ, поступающий в инжекционную камеру 2. Образовавшаяся газожидкостная смесь проходит через смеситель 4, где происходит интенсивное перемешивание газа с жидкостью. В смесителе происходит первая фаза контакта жидкости и газа, обусловленная развитой поверхностью распыленной жидкости. В зависимости от режима работы смесителя, его геометрических параметров и перепада давления на распылителе, в смесителе может образовываться газожидкостный двухфазный поток с различным соотношением жидкости и газа. Двухфазный поток может быть с дисперсной жидкой, либо газовой фазой. При определенных условиях может происходить инверсия фаз в самом смесителе, и газовая фаза становится дисперсной. Подобный режим работы наиболее эффективен ввиду того, что в момент инверсии наблюдается наибольшее значение коэффициента массопередачи. На выходе из смесителя установлен конус 5. В стенках конуса расположены отверстия. Газожидкостной поток выходит из отверстий, в различных направлениях, при этом происходит столкновение струй, в результате струи деформируются и распадаются, создавая поверхности взаимодействия потоков. Затем потоки ударяются о диспергатор 6. При ударе газожидкостного потока о диспергатор газовые пузырьки дробятся. Все это приводит к увеличению поверхности контакта фаз.The liquid under pressure is supplied to the liquid atomizer 3, is sprayed and sucks in the gas entering the injection chamber 2. The resulting gas-liquid mixture passes through the mixer 4, where the gas is mixed intensively with the liquid. In the mixer, the first phase of liquid-gas contact occurs, due to the developed surface of the atomized liquid. Depending on the operating mode of the mixer, its geometrical parameters and the pressure drop across the atomizer, a gas-liquid two-phase flow with a different ratio of liquid to gas can form in the mixer. The two-phase flow can be with a dispersed liquid or gas phase. Under certain conditions, phase inversion can occur in the mixer itself, and the gas phase becomes dispersed. This mode of operation is most effective due to the fact that at the moment of inversion the highest value of the mass transfer coefficient is observed. A cone 5 is installed at the outlet of the mixer. Holes are located in the walls of the cone. The gas-liquid stream exits the holes in different directions, while the jets collide, as a result of the jet deform and disintegrate, creating a surface for the interaction of flows. Then the flows hit the dispersant 6. When a gas-liquid stream hits the dispersant, the gas bubbles are crushed. All this leads to an increase in the contact surface of the phases.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является обеспечение интенсивного процесса смешения газа и жидкостей различной вязкости, путем увеличения поверхности контакта фаз и скорости ее обновления за счет столкновения струй и удара их о твердую преграду. Это достигается тем, что на конце смесителя установлен конус, в котором сделаны отверстия для выхода газожидкостной смеси.The technical result of the proposed utility model is to provide an intensive process of mixing gas and liquids of various viscosities by increasing the contact surface of the phases and the speed of its renewal due to the collision of the jets and their impact on a solid barrier. This is achieved by the fact that at the end of the mixer there is a cone in which openings are made for the exit of the gas-liquid mixture.

Claims

A device for contacting gas with a liquid, comprising a housing, an injection chamber, an atomizer, a mixer, a dispersant perpendicular to the axis of the pipe, characterized in that a cone is installed at the end of the mixer in which openings are made for the exit of the gas-liquid mixture.