RU1784254C - Массообменный аппарат - Google Patents

Abstract

Использование: дл  проведени  тепло- массообменных процессов, например ректификации , абсорбции, конденсации пара и др., в химической, нефтеперерабатывающей и др. отрасл х промышленности. Сущность изобретени : аппарат включает корпус с многощелевым распределителем жидг кости и снабжен сеткой из металлического и/или полимерного материала, выполненной в виде установленного соосно с зазором к корпусу аппарата вертикального цилиндра диаметром 0,9-0,975 диаметра корпуса аппарата. Аппарат может быть снабжен несколькими сетками, образующими вертикальные секции в виде цилиндров или призм с расположенными внутри каждой из них распределител ми жидкости. Сетки могут состо ть из двух слоев, при этом отношение рассто ни  между сло ми сетки к гидравлическому диаметру секции составл ет 0,025-0,1, а отношение рассто ни  от сборника жидкости до распределител  жидкости к гидравлическому диаметру аппарата или секции составл ет 0,2-1,0. 3 з.п. ф-лы, 2 ил. о ел с

Description

Изобретение относитс  к аппаратурному оформлению тепломассообменных процессов , таких как ректификаци , абсорбци , конденсаци  пара, охлаждение парогазовых смесей, и может быть использовано в химической, нефтеперерабатывающей и родственных отрасл х лромышленности.

Известен массообменный аппарат, содержащий секционированные посредство м, перегородок тарелки, кажда  секци  имеет свое переливное устройство, которое выполнено таким образом, что образует вторую зону контакта фаз, при этом перегородки выполнены в виде коробов из в заной сетки.

Этот аппарат обладает достаточно высоким гидравлическим сопротивлением, как и все тарельчатые аппараты, к тому же сетки выполн ют лишь функцию секционировани  в барботажном слое, не принима  непосредственного участи  в образовании барботажного сло .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению  вл етс  устройство дл  конденсации паров, содержащее многощелевой распределитель жидкости, выполненный в виде соосно расположенных патрубков с распределительными элементами, и расположенный под ним сборник жидкости.

-ч

00

ь

ho

ел

Хот  известна  конструкци  и обладает невысоким гидравлическим сопротивлением , ее эффективность недостаточно высока из-за недостаточной поверхности контакта фаз. Кроме того, в этом устройстве значителен вторичный унос жидкости вследствие сильного каплеобразовани , возникающего приударе жидкостных пленок о стенки аппарата .

Целью изобретени   вл етс  интенсификаци  процесса тепломассообмена за счет образовани  дополнительной зоны контакта фаз и улучшени  условий сепарировани  жидкой фазы.

На фиг.1 изображен вертикальный разрез предлагаемого аппарата, снабженного одной сеткой; на фиг.2 - поперечный разрез предлагаемого аппарата, снабженного несколькими сетками, состо щими из двух слоев.

Массообменнуй аппарат состоит из корпуса 1 с установленным по оси многощелевым распределителем жидкости 2, включающим несколько соосно расположенных патрубков 3 с распределительными элементами 4. Под распределителем жидкости 2 расположен сборник жидкости 5, имеющий, например, кольцевую форму. Внутри корпуса 1 аппарата установлена сетка 6, нижн   часть которой размещена в сборнике жидкости . Рассто ние между корпусом 1 и сеткой 6 предпочтительно выполн ть посто нным. При большем диаметре аппарата (фиг.2) в его корпусе целесообразно размещать несколько сеток 6, которые могут состо ть из двух слоев. Образованные в этом случае сетками вертикальные секции 7 могут иметь форму цилиндров, призм или их комбинации . В каждой из секций 7 имеетс  свой распределитель жидкости 2. При этом оптимальным отношением рассто ни  между, сло ми сетки к гидравлическому диаметру образованной ею секции  вл етс  0,025- 0,1. Оптимальным также  вл етс  отношение рассто ни  от сборника жидкости до распределител  жидкости к гидравлическому диаметру аппарата или секции, равное 0,2-1,0.

Аппарат работает следующим образом.

Жидкость поступает в многощелевой распределитель жидкости 2 и, проход  через патрубки 3 и распределительные элементы 4, образует в объеме аппарата каскад пространственных плоских струй - кольцевых пленок жидкости, которые в дальнейшем контактируют с проход щей в направлении снизу вверх паровой (газовой) смесью. Пленки жидкости затем попадают на сетку 6 и, гас  свою скорость, проникают сквозь нее, сетка проницаема  дл  струй

жидкости, в смоченном состо нии малопроницаема дл  газа. При этом в зоне контакта пленок жидкости с газом не образуютс  брызги, т.е. сетка экранирует стенки аппарата от основного потока газовой фазы, благодар  чему исключаетс  образование вторичного уноса, Затем жидкость по зазору между сеткой 6 и стенкой корпуса 1 аппарата стекает вниз, попадает в сборник

0 жидкости 5, откуда либо перераспредел етс  в нижнюю часть аппарата, либо выводитс  из аппарата. Причем сборник жидкости может быть выполнен в виде желобчатого канала, повтор ющего форму корпуса аппа5 рата по периметру (либо форму секции), или его функцию выполн ет нижн   часть самой сетки (сеток). В этом случае, когда аппарат снабжен несколькими сетками, образующими вертикальные секции, пленки жидкости

0 в каждой из них контактируют с газовой (паровой) фазой. Если сетки 6 состо т из двух слоев, то жидкость после контакта с газом (паром) стекает по зазору между сетками .

5 Таким образом, размещение в корпусе аппарата одной или нескольких сеток позвол ет организовать ниже зоны пленочного контакта дополнительную барботажную зону контакта за счет частичного прохода

0 газа через орошаемую сетку. Кроме этого, за счет отбора жидкости из зоны контакта через полупроницаемую сетку (сетки) исключаетс  вторичный унос жидкости в противоположность известным конструкци м, в

5 которых вторичный унос имеет место из-за удара струй жидкости и дроблени  на капли о сплошную стенку. При этом предлагаемые соотношени  размеров обеспечивают оптимальные услови  контакта газа (пара)

0 и жидкости в аппарате. Так, отношение рассто ни  от сборника жидкости до распреде- лител  жидкости к гидравлическому диаметру аппарата или секции, равное 0,2-1,0, определ ет количество газа, про5 ход щего через барботажную зону на вертикальном участке секции ниже зоны пленочного контакта. При величине соотношени  меньше 0,2 барботажна  зона настолько мала, что ее наличие никак не

0 скажетс  на увеличении общей эффективности аппарата, однако улучшение условий сепарировани  фаз по сравнению с известными решени ми имеет место. Увеличение соотношени  свыше 1,0 приводит к

5 значительному байпасированию газа через сетку мимо зоны пленочного контакта и снижению эффективности контакта фаз. Диапазон отношений рассто ний между сло ми сетки к гидравлическому диаметру секции, как и отношений диаметра цилиндра к диаметру корпуса аппарата при отсутствии секционировани , определ ет пропускную способность барботажной зоны контакта, т.е. интенсивность барботажа на сетке.

При отношении диаметра цилиндра к диаметру корпуса аппарата Оц/0а выше 0,975 (или, в случае секционировани , при отношении рассто ни  между сло ми сетки к гидравлическому диаметру секции h/Dc ниже 0,025) барботажа практически нет вследствие недостаточного сечени  дл  прохода газа в зазоре между сеткой и стенками аппарата или, в случае секционировани , между сло ми сетки.

При изменении указанных отношений (соответственно D4/Da ниже 0,9 и h/Dc выше 0,1) сокращаетс  зона пленочного контакта и в целом падает эффективность работы аппарата.

Работа предлагаемого аппарата в качестве устройства дл  конденсации паров воды испытывалась на экспериментальной установке с колонной диаметром 900 мм. Скорость пара составл ла во всех опытах 1,5 м/с, расход воды на орошение 30 м3/ч. Были проведены три серии опытов. Во всех сери х определ лись зависимости изменени  коэффициента теплопередачи от геометрических параметров аппарата.

В первой секции опытов аппарат не был секционирован, в нем использовали один распределитель жидкости, обеспечивающий четыре пленки жидкости в объеме аппарата. Отношение рассто ни  от сборника жидкости до распределител  жидкости к диаметру аппарата составл ло 0,5. Путем изменени  диаметра цилиндра из полимерной сетки, вставл емой в аппарат, измен лось отношение диаметра цилиндра к диаметру аппарата Оц/Da в диапазоне 0,88-1,0.

Во второй серии опытов аппарат также не секционировалс  и в кем использовалс  тот же распределитель жидкости. Отношение диаметра цилиндра к диаметру аппарата составл ло 0,94. Отношение рассто ни  от сборника жидкости до распределител  жидкости к диаметру аппарата h/Da измен лось в пределах 0,1-1.2.

В третьей серии экспериментов аппарат был разделен сеткой на три секции. При этом в центре каждой секции устанавливалс  свой распределитель жидкости, обеспе- 5 чивающий четыре пленки в объеме секции. Отношение рассто ни  от сборника жидкости до распределител  жидкости в секци х к гидравлическому диаметру секции составл ло 0,5. 0

Claims (4)

1.Массообменный аппарат, включающий вертикальный корпус и многощелевой

5 распределитель жидкости, выполненный в виде соосно расположенных патрубков с распределительными элементами, и наход щийс  под распределителем жидкости сборник жидкости, отличающийс  тем,

0 что, с целью интенсификации процесса тепломассообмена за счет образовани  дополнительной зоны контакта фаз и улучшени  условий их сепарировани , аппарат снабжен сеткой из металлического и/или пол5 имерного материала, выполненной в виде установленного соосно с зазором к корпусу аппарата вертикального цилиндра, нижн   часть которого расположена в сборнике жидкости, при этом диаметр цилиндра со0 ставл ет 0,9-0.975 диаметра корпуса аппарата .

2.Аппарат по п. 1,отличающийс  тем, что он снабжен несколькими сетками из металлического и/или полимерного ма5 териала, образующими вертикальные секции в виде цилиндров и/или призм, с расположенными внутри каждой из них распределител ми жидкости.

3.Аппарат по п.2, отличающийс  0 тем, что сетки состо т из двух слоев, при

этом отношение рассто ни  между сло ми сетки к гидравлическому Диаметру секций составл ет 0,025-0,1.

4.Аппарат по пп.1-3, отличающий- 5 с   тем, что отношение рассто ни  от сборника жидкости до распределител  жидкости к гидравлическому диаметру аппарата или секции составл ет 0,2-1,0.

va -«.