RU162855U1

RU162855U1 - CONTACT DEVICE FOR HEAT AND MASS EXCHANGE PROCESSES

Info

Publication number: RU162855U1
Application number: RU2015152723/05U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Дмитриев; Ильдар Рамилевич Калимуллин; Оксана Сергеевна Дмитриева; Родион Ринатович Ишматов
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2016-06-27

Abstract

Контактное устройство для тепломассообменных процессов, включающее корпус, патрубки для ввода и вывода технологических потоков газа и жидкости и некоторое количество цилиндрических стаканов со сливными отверстиями и кольцевых каналов, установленных внутри корпуса аппарата, отличающееся тем, что стаканы установлены соосно корпусу, а кольцевые каналы установлены в пространстве между стаканами равноудаленно от вышележащего и нижележащего стаканов, примыкая к стенкам корпуса, причем внутренний диаметр кольцевых каналов совпадает с наружным диаметром стаканов, сливные отверстия выполнены в нижней части боковых стенок стаканов и кольцевых каналов по всему периметру.Contact device for heat and mass transfer processes, including a housing, nozzles for input and output of technological flows of gas and liquid, and a number of cylindrical glasses with drain holes and ring channels installed inside the device, characterized in that the glasses are installed coaxially to the body, and the ring channels are installed in the space between the glasses equidistant from the overlying and underlying glasses, adjacent to the walls of the housing, and the inner diameter of the annular channels coincides with By the narrow diameter of the glasses, the drain holes are made in the lower part of the side walls of the glasses and annular channels around the entire perimeter.

Description

Настоящая полезная модель предназначена для проведения тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость и может найти применение в химической, нефтехимической, металлургической, пищевой промышленности и энергетике.This utility model is intended for carrying out heat and mass transfer processes in a gas-liquid system and can find application in the chemical, petrochemical, metallurgical, food and energy industries.

Известно контактное устройство для массообменных аппаратов, включающее горизонтальное перфорированное полотно, которое имеет секционирующие вертикальные перегородки, выполненные с обеспечением возможности равномерного распределения жидкости по перфорированному горизонтальному полотну [см. патент RU 94163, B01D 3/22,2009].A contact device for mass transfer apparatuses is known, comprising a horizontal perforated web that has vertical sectioning partitions made to allow uniform distribution of fluid across the perforated horizontal web [see Patent RU 94163, B01D 3 / 22,2009].

Недостатком данного контактного устройства является узкий диапазон устойчивой и эффективной работы, а также высокое гидравлическое сопротивление проходу газа.The disadvantage of this contact device is a narrow range of stable and efficient operation, as well as high hydraulic resistance to gas passage.

Известна контактная тарелка для массообменных процессов, на которой установлены сливные стаканы, имеющие вертикальные стенки [см. патент GB 1422131, B01D 3/20, 1972]. Контактная тарелка разделяется соответствующей опорной балкой по своей диаметральной линии на два участка тарелки. На каждом таком участке тарелки имеется соответствующий ряд параллельных прямоугольных сливных стаканов, расположенных перпендикулярно по отношению к опорной балке. Причем между сливными стаканами расположена барботажная зона с тарелками различных конструкций. Ряд сливных стаканов, находящихся на одном участке, располагается в шахматном порядке относительно другого ряда сливных стаканов, находящихся на противоположном ему участке тарелки. При этом сливные стаканы открыты с верхнего своего конца, а нижний конец снабжен некоторым множеством сливных отверстий для жидкости.A contact plate for mass transfer processes is known, on which drain glasses having vertical walls are installed [see GB 1422131, B01D 3/20, 1972]. The contact plate is divided by the corresponding support beam along its diametrical line into two sections of the plate. On each such section of the plate there is a corresponding series of parallel rectangular drain cups located perpendicular to the support beam. Moreover, between the drain glasses there is a bubble zone with plates of various designs. A row of drain glasses located in one section is staggered relative to another row of drain glasses located in the opposite section of the plate. In this case, the drain glasses are open from its upper end, and the lower end is provided with a plurality of liquid drain holes.

Недостатком этого изобретения является невысокая эффективность и интенсивность протекающих массообменных процессов в барботажной зоне. Кроме того, контактная тарелка вне зависимости от типа установленных контактных устройств обладает высоким гидравлическим сопротивлением, которое обусловлено необходимостью прохождения потока газа через слой жидкости находящейся в барботажной зоне контактной тарелки.The disadvantage of this invention is the low efficiency and intensity of the ongoing mass transfer processes in the bubble zone. In addition, the contact plate, regardless of the type of contact devices installed, has a high hydraulic resistance, which is due to the need for a gas stream to pass through the liquid layer located in the bubble zone of the contact plate.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является колонна для контактирования газов с жидкостями, оснащенная некоторым множеством тарелок, расположенных с определенным интервалом друг относительно друга в осевом направлении [см. патент RU 2252059, B01D 3/20, 2001]. Каждая из тарелок имеет соответственно два участка, разделяющихся один относительно другого по диаметральной линии указанной тарелки. Каждый из участков тарелки содержит некоторое множество параллельных прямоугольных сливных стаканов, некоторое множество принимающих зон для жидкости и барботажную зону, расположенную между сливными стаканами, и принимающими зонами для жидкости. Каждая из принимающих зон для жидкости располагается непосредственно под соответствующим сливным стаканом очередной из последовательно расположенных одна над другой тарелок, которая находится непосредственно сверху, при этом сливные стаканы открыты с верхнего своего конца и закрыты с нижнего конца. Нижний конец снабжен некоторым множеством сливных отверстий для жидкости, а сами сливные стаканы простираются от диаметральной линии в сторону линии окружности тарелки, располагаясь при этом таким образом, чтобы торцы сливных стаканов, размещенных на обоих участках тарелки, занимали соответствующее положение вдоль диаметральной линии в чередующемся положении.The closest in technical essence and the achieved result is a column for contacting gases with liquids, equipped with a number of plates located at a certain interval relative to each other in the axial direction [see Patent RU 2252059, B01D 3/20, 2001]. Each of the plates has, respectively, two sections, dividing one relative to the other along the diametrical line of the indicated plate. Each of the plate sections contains a plurality of parallel rectangular drain cups, a plurality of fluid receiving zones and a bubble zone located between the draining cups and the liquid receiving zones. Each of the receiving zones for the liquid is located directly under the corresponding drain cup of the next of successively arranged one above the other plates, which is located directly above, while the drain cups are open from its upper end and closed from the lower end. The lower end is provided with a plurality of liquid drain holes, and the drain glasses themselves extend from the diametric line to the side of the plate circumference line, while being positioned so that the ends of the drain glasses placed in both sections of the plate take an appropriate position along the diametric line in an alternating position .

Недостатком устройства является капельный унос жидкости с нижележащей тарелки на вышележащую при увеличении скорости газа, что существенно снижает массообменную эффективность процесса.The disadvantage of this device is the droplet entrainment of the liquid from the underlying plate to the overlying one with an increase in gas velocity, which significantly reduces the mass transfer efficiency of the process.

Задача, на решение которой направлена заявленная полезная модель, заключается в повышении эффективности тепломассообменных процессов в системе газ-жидкость.The problem to which the claimed utility model is directed is to increase the efficiency of heat and mass transfer processes in a gas-liquid system.

Поставленная задача решается контактным устройством для тепломассообменных процессов, которое включает корпус, патрубки для ввода и вывода технологических потоков газа и жидкости и некоторого количества цилиндрических стаканов со сливными отверстиями и кольцевых каналов, установленных внутри корпуса аппарата, при этом стаканы установлены соосно корпусу, а кольцевые каналы установлены в пространстве между стаканами равноудалено от вышележащего и нижележащего стакана, примыкая к стенкам корпуса, причем внутренний диаметр кольцевых каналов совпадает с наружным диаметром стаканов, а в нижней части боковых стенок стаканов и кольцевых каналов по всему периметру выполнено множество отверстий для стока жидкости.The problem is solved by a contact device for heat and mass transfer processes, which includes a housing, nozzles for input and output of technological flows of gas and liquid and a certain number of cylindrical glasses with drain holes and ring channels installed inside the device body, while the glasses are installed coaxially to the body, and ring channels installed in the space between the glasses equidistant from the overlying and underlying glasses, adjacent to the walls of the housing, and the inner diameter of the annular anal coincides with the outer diameter of cup, and the bottom of the cup and the side walls of annular channels around the perimeter a plurality of openings for fluid flow.

Техническим результатом полезной модели является увеличение эффективности массообмена за счет повышения интенсивности взаимодействия контактирующих фаз и уменьшения гидравлического сопротивления проходу газа.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of mass transfer by increasing the intensity of interaction of the contacting phases and reducing the hydraulic resistance to gas passage.

Сущность полезной модели поясняется следующим чертежами:The essence of the utility model is illustrated by the following drawings:

- на фиг. 1 изображена схема предлагаемого контактного устройства для тепломассообменных процессов в продольном сечении;- in FIG. 1 shows a diagram of the proposed contact device for heat and mass transfer processes in longitudinal section;

- на фиг. 2 изображена схема перетока жидкости со стаканов на кольцевые каналы.- in FIG. 2 shows a diagram of the fluid flow from the glasses to the annular channels.

Контактное устройство для тепломассобменных процессов включает корпус 1, патрубок ввода жидкости 2, патрубок вывода жидкости 3, патрубок ввода газа 4, патрубок для выхода газа 5. В корпусе 1 соосно установлены стаканы 6 кольцевые каналы 7. Кольцевые каналы и выполнены таким образом, чтобы внутренний диаметр кольцевого канала был равен наружному диаметру стакана. При этом стаканы и кольцевые каналы установлены в внутри корпуса равноудалено друг от друга. В нижней части боковых стенок кольцевых каналов и стаканов по периметру выполнены отверстия 8 для стока жидкости (см. фиг. 1).The contact device for heat and mass transfer processes includes a housing 1, a fluid inlet pipe 2, a fluid outlet pipe 3, a gas inlet pipe 4, a gas outlet pipe 5. In the housing 1, the cups 6 are equipped with ring channels 7. Ring channels and made in such a way that the inner the diameter of the annular channel was equal to the outer diameter of the glass. In this case, glasses and annular channels are installed in the inside of the housing equidistant from each other. In the lower part of the side walls of the annular channels and glasses along the perimeter, openings 8 are made for liquid drainage (see Fig. 1).

Предлагаемое устройство работает следующим образом.The proposed device operates as follows.

Жидкость поступает внутрь корпуса 1 устройства через патрубок 2 и попадает на поверхность первого стакана 6, жидкость накапливается в стакане некоторым слоем. Через отверстия 8 жидкость стекает из стакана в виде отдельных струй и попадает на поверхность кольцевого канала 7, где снова накапливается и в свою очередь стекает в виде струй на поверхность нижележащего стакана. Таким образом жидкость с верхней части аппарата ступенчато перетекает в нижнюю. Навстречу жидкости поднимается поток контактирующего газа, поступающего в аппарат через патрубок 4. Контакт газа и жидкости происходит при пронизывании восходящего газа струями жидкости, а также в слое жидкости на поверхности стаканов и кольцевых каналов. При падении струй на поверхность жидкости в глубину слоя увлекаются пузырьки газа, которые активно перемешивают жидкость, создают развитую постоянно обновляющуюся поверхность контакта фаз, которая определяется наличием относительно небольших газовых пузырей в слое жидкости и вылетающими каплями из жидкости (см. фиг. 2).The liquid enters the housing 1 of the device through the pipe 2 and enters the surface of the first glass 6, the liquid accumulates in the glass with some layer. Through the holes 8, the liquid flows from the glass in the form of separate jets and enters the surface of the annular channel 7, where it again accumulates and, in turn, flows in the form of jets onto the surface of the underlying glass. Thus, the liquid from the upper part of the apparatus gradually flows into the lower. Towards the liquid, the flow of the contacting gas entering the apparatus through the nozzle 4 rises. The contact of the gas and the liquid occurs when the rising gas penetrates by the liquid jets, as well as in the liquid layer on the surface of the glasses and ring channels. When the jets fall on the liquid surface into the depth of the layer, gas bubbles are carried away that actively mix the liquid, create a developed constantly updated phase contact surface, which is determined by the presence of relatively small gas bubbles in the liquid layer and the droplets escaping from the liquid (see Fig. 2).

Для обеспечения равнопроточности аппарата, а значит минимального гидравлического сопротивления, кольцевые каналы и стаканы установлены таким образом, чтобы свободная площадь для прохода газа была постоянной на всей высоте устройства.To ensure equal flow of the apparatus, and therefore minimum hydraulic resistance, the annular channels and glasses are installed so that the free area for gas passage is constant at the entire height of the device.

В предлагаемом контактном устройстве увеличивается интенсивность взаимодействия контактирующих фаз и площадь межфазного взаимодействия, так как контакт между газом и жидкостью происходит как внутри слоя жидкости, так и при взаимодействии газа со струями стекающей жидкости. Кроме того, предлагаемое контактное устройство обладает низким гидравлическим сопротивлением, так как обеспечивается равнопроточность прохода газа, кроме того, предложенная конструкция исключает потери давления газа на барботаж через слой жидкости.In the proposed contact device, the intensity of the interaction of the contacting phases and the area of the interfacial interaction increase, since the contact between the gas and the liquid occurs both inside the liquid layer and during the interaction of the gas with the jets of the flowing liquid. In addition, the proposed contact device has a low hydraulic resistance, as it ensures equal flow of gas, in addition, the proposed design eliminates the loss of gas pressure on the bubble through the liquid layer.

Таким образом, в предлагаемом контактном устройстве достигается высокая интенсивность взаимодействия между газом и жидкостью, а также пониженное гидравлическое сопротивление, что приводит к высокой эффективности тепломассообменных процессов при небольших энергетических затратах.Thus, in the proposed contact device, a high intensity of interaction between gas and liquid is achieved, as well as a reduced hydraulic resistance, which leads to high efficiency of heat and mass transfer processes at low energy costs.

Claims

Contact device for heat and mass transfer processes, including a housing, nozzles for input and output of technological flows of gas and liquid, and a number of cylindrical glasses with drain holes and ring channels installed inside the device, characterized in that the glasses are installed coaxially to the body, and the ring channels are installed in the space between the glasses equidistant from the overlying and underlying glasses, adjacent to the walls of the housing, and the inner diameter of the annular channels coincides with By the narrow diameter of the glasses, the drain holes are made in the lower part of the side walls of the glasses and annular channels around the entire perimeter.