RU167023U1

RU167023U1 - LIQUID GAS CONTACT UNIT

Info

Publication number: RU167023U1
Application number: RU2016106828/05U
Authority: RU
Inventors: Валерий Константинович Леонтьев; Ольга Николаевна Кораблева; Ольга Вениаминовна Смирнова; Илья Александрович Невзоров; Татьяна Владиславовна Погодина
Priority date: 2016-02-25
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2016-12-20

Abstract

Аппарат для контакта газа с жидкостью, содержащий корпус, инжекционную камеру, распылитель, смеситель, диспергатор, перпендикулярный к оси трубы, отличающийся тем, что на конце смесителя установлен цилиндр с плоскими винтовыми прорезями для выхода газожидкостного потока.An apparatus 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 cylinder with flat screw slots is installed at the end of the mixer to exit the gas-liquid stream.

Description

Полезная модель относится к аппаратам, которые используются для одновременного проведения процессов тепло- и массообмена. Данный аппарат может быть использован для смешения жидкости с газом, а также их химического взаимодействия в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой, фармацевтической, микробиологической и металлургической промышленности.The utility model relates to apparatuses that are used for simultaneous heat and mass transfer processes. This apparatus can be used to mix liquid with gas, as well as their chemical interaction 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 распределение газожидкостного потока. Форма образующегося газо-жидкостного потока определяются конструкцией распределительного элемента. Распределительные элементы формируют режим движения газожидкостного потока, определяя степень ее турбулизации.In order to intensify the process of mixing the phases, an alternating change in the shape and direction of the flow, impact of the flow on solid obstacles — chippers, twisting, mutual ejection and phase inversion, imposing pulsations, and effective distribution of the gas-liquid flow are used. The shape of the resulting gas-liquid flow is determined by the design of the distribution element. Distribution elements form the gas-liquid flow mode of motion, determining the degree of its turbulization.

Известно устройство, в котором распределительный элемент выполнен в виде спиральной струйной форсунки [Д.Г. Пажи Основы техники распыливания жидкостей - М.: «Химия», 1984. 256 с]. При прохождении жидкости через рабочий элемент такой конструкции происходит образование полидисперсного факела с малым корневым углом, что в значительной степени способствует увеличению турбулизации потока, и интенсивности перемешивания в реакционном объеме газожидкостного аппапрата.A device is known in which the distribution element is made in the form of a spiral jet nozzle [D.G. Pages Fundamentals of the technique of spraying liquids - M .: "Chemistry", 1984. 256 s]. When liquid passes through a working element of this design, a polydisperse torch is formed with a small root angle, which greatly contributes to an increase in flow turbulization and the intensity of mixing in the reaction volume of the gas-liquid apparatus.

Наиболее близким конструктивным аналогом является смесительное устройство для системы газ-жидкость [Патент №145366, опубл. 20.09.2014, МПК B01F 5/04], которое примем в качестве прототипа. Смесительное устройство содержит корпус, распылитель жидкости, смеситель, выполненный в виде вертикальной трубы, диспергатор. На конце смесителя установлен толстостенный распределительный стакан с отверстиями под различными углами для выхода газожидкостной смеси.The closest structural analogue is a mixing device for a gas-liquid system [Patent No. 145366, publ. 09/20/2014, IPC B01F 5/04], which we will take as a prototype. The mixing device comprises a housing, a liquid atomizer, a mixer made in the form of a vertical pipe, a dispersant. At the end of the mixer there is a thick-walled distribution cup with holes at various angles for the exit of the gas-liquid mixture.

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 струи рабочей жидкости выходя через отверстия толстостенного распределительного стакана, обладают низкой турбулизацией потока и в случае вязких жидкостей высокие скорости на выходе из отверстий не достигаются и интенсивного дробления газовых пузырьков в рабочем объема аппарата не происходит. Кроме того, цилиндрические струи пронизывают небольшую область рабочего объема.The disadvantage of the prototype is that the jets of the working fluid leaving the openings of the thick-walled distribution cup have low flow turbulence and, in the case of viscous fluids, high velocities at the outlet of the openings are not achieved and intensive crushing of gas bubbles in the working volume of the apparatus does not occur. In addition, cylindrical jets penetrate a small area of the working volume.

Задача предлагаемой полезной модели: повышение эффективности тепло- и массообмена и интенсификация процесса смешения путем увеличения поверхности контакта фаз. Это становится возможным за счет разбиения газожидкостного потока на полидисперсные плоские струи, интенсивного перемешивания реакционного объема и увеличения времени контакта фаз.The objective of the proposed utility model: increasing the efficiency of heat and mass transfer and the intensification of the mixing process by increasing the contact surface of the phases. This is made possible by dividing the gas-liquid stream into polydisperse flat jets, intensively mixing the reaction volume and increasing the phase contact time.

Поставленная задача достигается тем, что аппарат для контакта газа с жидкостью содержит корпус 1; инжекционную камеру 2; распылитель жидкости 3; смеситель 4, выполненный в виде вертикальной трубы с закрепленным на его конце цилиндром с плоскими винтовыми прорезями 6, диспергатор 5.The problem is achieved in that the apparatus 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 vertical pipe with a cylinder fixed at its end with flat screw slots 6, a dispersant 5.

На фиг. 1 изображен предложенный аппарат для контакта газа с жидкостью с цилиндром с плоскими винтовыми прорезями.In FIG. 1 shows the proposed apparatus for contacting gas with liquid with a cylinder with flat screw slots.

Аппарат работает следующим образом.The device operates 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, где происходит интенсивное перемешивание газа с жидкостью. В смесителях 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.The liquid under pressure is supplied to the liquid atomizer 3, atomized and sucks in the gas entering the injection chamber 2. The resulting gas-liquid mixture passes through the mixer, where the gas is mixed intensively with the liquid. In mixers, 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.

При выходе из смесителя газожидкостный поток поступает в цилиндр с плоскими винтовыми прорезями, где разбивается на несколько плоских струй, распределенных по всему рабочему объему аппарата. Часть газожидкостного потока выходит из нижней части цилиндра и с большой скоростью ударяется о диспергатор 5. При ударе газожидкостного потока газовые пузыри дробятся, происходит еще одна стадия контакта жидкости и газа.When leaving the mixer, the gas-liquid flow enters the cylinder with flat screw slots, where it is divided into several flat jets distributed throughout the entire working volume of the apparatus. A part of the gas-liquid stream leaves the lower part of the cylinder and strikes the dispersant 5 at a high speed. When a gas-liquid stream is hit, gas bubbles break up, and another stage of liquid-gas contact occurs.

Таким образом, предлагаемый аппарат для контакта газа с жидкостью с цилиндром с плоскими винтовыми прорезями обеспечивает интенсивное перемешивание фаз, что позволяет улучшить процесс массо- и теплообмена, а также способствует увеличению времени контакта газа с жидкостью.Thus, the proposed apparatus for contacting gas with a liquid with a cylinder with flat screw slots provides intensive mixing of phases, which improves the process of mass and heat transfer, and also helps to increase the time of contact of gas with liquid.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является решение задач, связанных с интенсификацией процесса перемешивания газожидкостной смеси. Это достигается путем установки в нижней части смесителя цилиндра с плоскими винтовыми прорезями, который способствует разбиению потока на несколько струй, образованию плоского прлидисперсного факела на выходе из отверстий с малым корневым углом, перемешиванию реакционного объема и увеличению времени контакта фаз.The technical result of the proposed utility model is to solve problems associated with the intensification of the mixing process of a gas-liquid mixture. This is achieved by installing a cylinder with flat screw slots in the lower part of the mixer, which helps to split the flow into several jets, to form a flat, pre-dispersed flare at the outlet from the holes with a small root angle, to mix the reaction volume and to increase the phase contact time.

Claims

An apparatus 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 cylinder with flat screw slots is installed at the end of the mixer to exit the gas-liquid stream.