RU187844U1

RU187844U1 - The device for contacting gas with liquid

Info

Publication number: RU187844U1
Application number: RU2018142333U
Authority: RU
Inventors: Валерий Константинович Леонтьев; Ольга Николаевна Кораблева; Александра Андреевна Киселева
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2019-03-19

Abstract

Предложенное устройство относится к таким, которые используются для проведения процессов смешения жидкости с газом, а также их химического взаимодействия. Оно может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической, пищевой, фармацевтической промышленности и в биологии. Смесительное устройство для системы газ-жидкость содержит корпус, инжекционную камеру, распылитель жидкости, диспергатор, смеситель, выполненный в виде вертикальной трубы переменного сечения, с установленным внутри каскадным ударно-струйным устройством, которое представляет собой набор усеченных конусов различных диаметров и углов конусности, причем линия, соединяющая основания конусов, параллельна образующей внутренней поверхности смесителя.The proposed device relates to those 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 industries and in biology. The mixing device for the gas-liquid system comprises a housing, an injection chamber, a liquid atomizer, a dispersant, a mixer, made in the form of a vertical pipe of variable cross-section, with a cascade shock-jet device installed inside, which is a set of truncated cones of various diameters and taper angles, moreover the line connecting the bases of the cones is parallel to the generatrix of the inner surface of the mixer.

Благодаря предложенному устройству происходят удары газожидкостной струи о твердые преграды, разделение и слияние потоков, изменения направления движения, интенсивное перемешивание газа с жидкостью. Это значительно интенсифицирует процесс массопереноса за счет увеличения поверхности контакта фаз и скорости ее обновления.Thanks to the proposed device, gas-liquid jet strikes against solid obstacles, separation and merging of flows, changes in direction of motion, intensive mixing of gas with liquid. This significantly intensifies the process of mass transfer by increasing the contact surface of the phases and the speed of its renewal.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является решение задач, связанных с интенсификацией процесса смешения фаз в смесителе. Это достигается путем установки в смесителе каскадного ударно-струйного устройства.The technical result of the proposed utility model is to solve problems associated with the intensification of the phase mixing process in the mixer. This is achieved by installing a cascade percussion-jet device in the mixer.

Таким образом, предлагаемый аппарат для контакта газа с жидкостью обеспечивает образование полидисперсного газожидкостного потока, 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 provides the formation of a polydisperse gas-liquid flow, intensive mixing of the phases, which improves the process of mass and heat transfer, and also helps to increase the time of contact of the gas with the liquid.

Description

Полезная модель относится к устройствам, которые используются для проведения процессов смещения жидкости с газом, а также их химического взаимодействия. Данный аппарат может быть использован 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 displacement of a liquid with gas, as well as their chemical interaction. This device 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, создание развитой поверхности взаимодействующих фаз путем распыления потока жидкости, удар потока о твердые преграды - отбойники, закручивание, взаимную эжекцию и инверсию фаз, наложение пульсаций, эффективное распределение газожидкостного потока по всему рабочему объему аппарата.In order to intensify the process of mixing the phases, an alternating change in the shape and direction of the flow is used, creating a developed surface of the interacting phases by spraying the fluid flow, impact of the flow on solid obstacles - chippers, swirling, mutual ejection and phase inversion, applying pulsations, effective distribution of gas-liquid flow throughout the worker the volume of the device.

Распыливание жидкости гидравлическими форсунками находит широкое применение как способ интенсификации технологических процессов теплообмена и массообмена. Известно множество распылительных устройств, принцип действия которых основан на ударе струи о расположенный напротив сопла отражательный элемент и разделении и слиянии потоков [Д.Г. Пажи Основы техники распыливания жидкостей - М.: «Химия», 1984. с. 81]. В этих устройствах за счет диспергирования потока увеличивается поверхность контакта взаимодействующих фаз и скорость ее обновления, возрастает турбулизация потока, что значительно интенсифицирует процесс массопереноса.Spraying liquid with hydraulic nozzles is widely used as a way to intensify technological processes of heat transfer and mass transfer. There are many spray devices, the principle of which is based on the impact of the jet on the reflecting element located opposite the nozzle and the separation and merging of flows [D.G. Pages Fundamentals of the technique of spraying liquids - M .: "Chemistry", 1984. p. 81]. In these devices, due to the dispersion of the flow, the contact surface of the interacting phases and the rate of its renewal increase, the flow turbulization increases, which significantly intensifies the mass transfer process.

Наиболее близким конструктивным аналогом является смесительное устройство для системы газ-жидкость [патент на полезную модель №111455, МПК B01F 5/04, опубл. Б.И. №35, 20.12.2011], которое примем в качестве прототипа. Смесительное устройство содержит корпус, инжекционную камеру, распылитель, смеситель, выполненный в виде трубы с внедренной в нее системой «диск-кольцо», диспергатор перпендикулярный к оси трубы.The closest structural analogue is a mixing device for a gas-liquid system [utility model patent No. 111455, IPC B01F 5/04, publ. B.I. No. 35, 12/20/2011], which we will take as a prototype. The mixing device comprises a housing, an injection chamber, a spray, a mixer made in the form of a pipe with a disk-ring system embedded in it, a dispersant perpendicular to the axis of the pipe.

Устройство работает следующим образом. Жидкость под давлением подается в распылитель, распыляется и засасывает газ, поступающий в инжекционную камеру. Образовавшаяся газожидкостная смесь проходит через смеситель, выполненный в виде цельной вертикальной трубы с внедренной в нее системой «диск - кольцо», где происходит интенсивное перемешивание газа с жидкостью. В смесителе происходит первая фаза контакта жидкости и газа, обусловленная развитой поверхностью распыленной жидкости. При выходе из смесителя газожидкостный поток с большой скоростью ударяется о диспергатор, меняет свое направление и поступает в рабочий объем аппарата, где происходит еще одна стадия контакта жидкости и газа.The device operates as follows. Liquid under pressure is supplied to the atomizer, atomized and sucks in the gas entering the injection chamber. The resulting gas-liquid mixture passes through a mixer made in the form of an integral vertical pipe with a disc-ring system introduced into it, where gas and liquid are mixed intensively. In the mixer, the first phase of liquid-gas contact occurs, due to the developed surface of the atomized liquid. Upon exiting the mixer, the gas-liquid flow hits the dispersant at high speed, changes its direction, and enters the working volume of the apparatus, where another stage of liquid-gas contact occurs.

Недостатком прототипа является то, что газожидкостный поток, проходя по смесителю, имеет низкую турбулизацию, в результате чего интенсивного перемешивания в смесителе не достигается.The disadvantage of the prototype is that the gas-liquid flow passing through the mixer has low turbulation, as a result of which intensive mixing in the mixer is not achieved.

Задача предлагаемой полезной модели: повышение эффективности тепло- и массообмена и интенсификация процесса смешения путем увеличения поверхности 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.

Это становится возможным за счет удара газожидкостной струи о твердые преграды, разделения и слияния потоков, интенсивного перемешивания в смесителе.This becomes possible due to the impact of a gas-liquid jet on solid obstacles, separation and merging of flows, intensive mixing in the mixer.

Поставленная задача решается тем, что аппарат для контакта газа с жидкостью, содержит корпус, инжекционную камеру, распылитель; смеситель, диспергатор, перпендикулярный к оси трубы, внутри смесителя, выполненного в виде вертикальной трубы переменного сечения, установлено каскадное ударно-струйное устройство, которое представляет собой набор усеченных конусов различных диаметров и углов конусности, причем, линия, соединяющая основания конусов, параллельна образующей внутренней поверхности смесителя.The problem is solved in that the apparatus for contacting gas with a liquid, comprises a housing, an injection chamber, a spray; a mixer, a dispersant perpendicular to the pipe axis, inside the mixer, made in the form of a vertical pipe of variable cross section, a cascade shock-jet device is installed, which is a set of truncated cones of various diameters and taper angles, moreover, the line connecting the bases of the cones is parallel to the inner mixer surface.

На фиг. 1 изображен предложенный аппарат для контакта газа с жидкостью.In FIG. 1 shows the proposed apparatus for contacting gas with a liquid.

Аппарат для контакта газа с жидкостью содержит корпус 1; инжекционную камеру 2; распылитель жидкости 3; смеситель 4, выполненный в виде вертикальной трубы переменного сечения с установленным внутри него каскадным ударно-струйным устройством 5; диспергатор 6.Apparatus for contacting gas with liquid comprises a housing 1; injection chamber 2; liquid atomizer 3; the mixer 4, made in the form of a vertical pipe of variable cross-section with a cascade shock-jet device 5 installed inside it; dispersant 6.

Аппарат работает следующим образом. Жидкость под давлением подается в распылитель. Распыленная жидкость засасывает газ, поступающий в инжекционную камеру. Сформировавшийся в верхней цилиндрической части смесителя газожидкостной поток поступает на каскадное ударно-струйное устройство, которое представляет собой набор усеченных конусов различных диаметров и углов конусности, причем, линия, соединяющая основания конусов, параллельна образующей внутренней поверхности смесителя.The device operates as follows. Pressure fluid is supplied to the atomizer. The sprayed liquid sucks in the gas entering the injection chamber. The gas-liquid stream formed in the upper cylindrical part of the mixer enters the cascade shock-jet device, which is a set of truncated cones of various diameters and taper angles, moreover, the line connecting the bases of the cones is parallel to the inner surface of the mixer.

Часть потока по наружному кольцевому сечению ударяется о верхний конус и отделяется от основного потока, затем движется в виде плоской струи по наружной поверхности верхнего конуса. Остальной газожидкостный поток поступает на второй конус и так далее. Процесс разделения потока происходит на всех последующих конусах. Затем все струи соединяются и выходят из нижней части смесителя. В результате удара, разделения и слияния потоков, изменения направления движения происходит интенсивное перемешивание газа с жидкостью. Кроме этого, в смесителе может образовываться газожидкостной 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. При выходе из смесителя газожидкостный поток с большой скоростью ударяется о диспергатор, при ударе газожидкостного потока газовые пузырьки дробятся.Part of the flow along the outer annular section hits the upper cone and is separated from the main flow, then moves in the form of a flat stream along the outer surface of the upper cone. The rest of the gas-liquid flow enters the second cone and so on. The process of flow separation occurs on all subsequent cones. Then all the jets are connected and exit the bottom of the mixer. As a result of impact, separation and merging of flows, change of direction of movement, intensive mixing of gas with liquid occurs. In addition, 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. Upon exiting the mixer, the gas-liquid stream hits the dispersant at high speed; when the gas-liquid stream is hit, gas bubbles are crushed.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является решение задач, связанных с интенсификацией процесса смешения фаз в смесителе. Это достигается путем установки в смесителе каскадного ударно-струйного устройства, которое представляет собой набор усеченных конусов различных диаметров и углов конусности, причем, линия, соединяющая основания конусов, параллельна образующей внутренней поверхности смесителя.The technical result of the proposed utility model is to solve problems associated with the intensification of the phase mixing process in the mixer. This is achieved by installing a cascade percussion-jet device in the mixer, which is a set of truncated cones of various diameters and taper angles, moreover, the line connecting the bases of the cones is parallel to the inner surface of the mixer.

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 cascade shock-jet device, which is a set, is installed inside the mixer, made in the form of a vertical pipe of variable cross section truncated cones of various diameters and taper angles, the line connecting the bases of the cones parallel to the generatrix of the inner surface of the mixer.