RU1782621C - Массообменный аппарат - Google Patents

Abstract

Область использовани : изобретение относитс  к области химического машиностроени  и позвол ет повысить производительность из-за увеличени  времени контакта сред и обеспечить расширение использовани  аппарата. Сущность изобретени : массообменный аппарат содержит вертикально установленный корпус с патрубками подачи и отвода сред, насадку, установленную на оси корпуса, и барботер, расположенный под насадкой. Насадка выполнена из двух усеченных конусов, меньшие основани  которых соединены с противоположными торцами цилиндра, в котором по периметру выполнены два р да отверстий, расположенных в шахматном пор дке , насадка снабжена расположенными на оси и внутри насадки усеченным конусом , меньшее основание которого обращено вверх и расположено по высоте между р дами отверстий, при этом все отверсти  верхнего р да ориентированы по радиусу, а нижнего - под одним углом к радиусу. 1 ил.

Description

Техническое решение относитс  к области химического машиностроени .

Целью за вленного технического решени   вл етс  повышение производительности и области-использовани  аппарата.

На черт, представлен продольный разрез общего вида аппарата.

Аппарат содержит вертикально установленный корпус 1 с патрубками 2, 3 подвода среды и патрубками 4, 5 отвода среды, трубопровод 6, цилиндрическую насадку 7, под которой установлен барботер 8. Патрубок 2 соединен с помощью трубопровода 6 с барботером 8. Насадка 7 состоит из усеченного конуса 9. обращенного большим основанием вниз, цилиндра 10 и усеченного конуса 11, обращенного большим основанием вверх. В цилиндре 10 выполнены отверсти  & два р да по периметру цилиндра на

равном рассто нии одно от другого в р ду. Отверсти  12 выполнены в шахматном пор дке . На оси насадки 7 внутри нее установлен полый усеченный конус 13, меньшее основание которого обращено вверх и расположено по высоте между р дами отверстий 12. Все отверсти  12 нижнего р да выполнены под одинаковым углом к радиусу , а отверсти  12 верхнего р да ориентированы радиально.

Аппарат работает следующим образом .

Жидка  фаза и газова  фаза подаютс  через патрубки 3,2. Газ из патрубка 2 через трубопровод 6 подаетс  в барботер 8, а из него в виде пузырьков в насадку 7. Пузырьки поднимаютс  вверх в насадке 7, при этом просиходит массообмен между пузырьком и жидкой средой. Одновременно с массообменом, происходит образование

VJ

00

to о ю

пенного продукта (например, если в жидкости содержатс  органические вещества, ПА- Вы). При подъеме пузырьков образуетс  восход щий поток среды (эрлифт). По мере подъема среды происходит процесс нарастани  массы пены, котора  уже на входе в цилиндр 10 занимает значительную часть объема среды. При этом скорость массооб- мена между жидкой и газовой фазами резко снижаетс . Пузырьки коалесцируют между собой и размер их увеличиваетс , что также снижает скорость массообмена. Часть пенного продукта попадает в внутрь конуса 13 и движетс  с ускорением вверх внутри конуса 13. Так как насадка 7 состоит из сужающегос  и расшир ющегос  участков, то из-за эжекции в отверсти  12 будет всасыватьс  жидка  фаза, наход ща с  вне насадки 7, Жидкость мерез отверсти  12 нижнего р да попадает на внешнюю поверхность усеченного конуса 13 и движетс  спиралевидно вдоль нее (так как отверсти  нижнего р да ориентированы под углом к радиусу, то струи будут подходить к внешней поверхности конуса 13 тангенциально). Пена данным спиралевидным потоком будет оттесн тьс  к внутренней стенке насадки 7, а осевой обеим будет заполн тьс  поступающей жидкость из нижнего р да отверстий . Жидкость, выход ща  из отверстий 12 верхнего р да движетс  радиально к центру (отверсти  ориентированы радиально ), где происходит столкновение струй. Таким образом, над верхним основанием усеченного конуса 13 образуетс  область сталкивающихс  струй с высокими сдвиговыми напр жени ми, турбулентные пульсации в этой области раз 5-8 превосход т турбулентные пульсации в остальном объеме . Над усеченным конусом 13 образуетс  область, заполненна  сплошным потоком жидкости, поступающей из отверстий 12 (верхнего р да). Среда из усеченного конуса 13 устремл етс  в область сталкивающихс  струй, где происходит дробление газовых пузырьков, разрушение пенного продукта. Больша  часть пенного продукта обходит область столкновени  струй, попадает на периферию данной области, гле наблюдаетс  спиралевидное течение жидкости сошедшей с верхней кромки (верхнего основани ) усеченного конуса 13 Пенный продукт спиралевидным потоком будет сноситс  к внутренней стенке насадки 7.

В предложенном аппарате массооб- менный процесс протекает в три этапа. На первом этапе происходит интенсивный мас- сообмен между жидкой и газовой фазами во

врем  их подъема в насадке. На втором этапе происходит подача свежей жидкости через отверсти  12, котора  заполн ет всю центральную часть насадки V. В этой

области также происходит дробление пузырьков и сепараци  пенного продукта в пристеночную область насадки. На третьем этапе происходит снова интенсивный процесс массобмена (в конусе 11). Газова 

фаза выходит из насадки 7 и отводитс  через патрубок 4, а жидка  фаза переливаетс  через край насадки, опускаетс  вниз аппарата и снова засасываетс  внутрь насадки. При этом образуетс  циркул ционное течение в аппарате. Часть жидкой среды выводитс  из аппарата через патрубок 5.

Дл  определени  эффективности предложенного аппарата были проведены сравнительные эксперименты на лабораторной модели объемом 0,1 м3. В качестве рабочей среды использовалась вода и СОа. Расход и концентраци  С02 подавалась одинакова  во всех опытах. Эксперименты показали, что концентраци  С02 в отход щих газах была в предложенном аппарате на 20-25% меньше, чем в аппарате-прототипе (с цилиндрической насадкой). То есть скорость массообменных процессов в предложенном аппарате была на 20-25% выше

и следовательно производительность за вленного аппарата можно увеличить на 20- 25% без изменени  качественных показателей.

Claims (1)

1. Формулаизобретени 

   Массообменный аппарат, содержащий вертикально установленный корпус с патрубками подачи и отвода сред, насадок, установленный по оси корпуса, и барботер,

   расположенный под ним, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  производительности и расширени  области использовани  аппартат, насадок выполнен из двух усеченных конусов, меньшие основани  которых соединены с противоположными торцами цилиндра, в котором по периметру выполнены отверсти , и снабжен направл ющим усеченным конусом, большее основание которого ориентировано вниз, а конус

   установлен на внутренней стороне насадка, насадок имеет дополнительный р д отверстий , расположенных по отношению к основному в шахматном пор дке, при этом все отверсти  верхнего р да расположены по

   радиусу, а нижнего - под углом к радиусу, при этом меньшее основание направл ющего конуса расположено по высоте между р дами отверстий.