RU2013102C1

RU2013102C1 - Gas (vapor) and liquid heat and mass exchange apparatus

Info

Publication number: RU2013102C1
Authority: RU
Inventors: С.Б. Азизов; Б.М. Азизов; М.И. Фарахов; А.А. Стаханов; А.Р. Альтапов; Ф.Г. Хайруллин
Original assignee: Казанский государственный технологический университет
Priority date: 1990-12-10
Filing date: 1990-12-10
Publication date: 1994-05-30

Abstract

FIELD: separating and mixing equipment. SUBSTANCE: apparatus has casing, phase inlet and outlet devices, plates with discharge walls and rotary chutes. Chute is mounted above plate below liquid inlet branch pipe for turning in the direction of reception wall. Chute rotation axis is spaced from center of gravity in the direction of reception wall. Each plate is provided with partitions mounted in alternating succession in abutting relation with respect to plate body or in spaced relation to plate body. EFFECT: increased efficiency by increased mass exchange propulsive force provided by above mentioned arrangement of plate partitions. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к контактным устройствам для осуществления процессов обмена между газовой (паровой) и жидкой фазами и может найти применение в процессах абсорбции, хемосорбции и ректификации. Преимущественно изобретение предназначено для проведения абсорбционных и ректификационных процессов в циклическом режиме при пульсирующей подаче жидкой фазы. The invention relates to contact devices for carrying out exchange processes between the gas (vapor) and liquid phases and can find application in the processes of absorption, chemisorption and rectification. Mostly the invention is intended for carrying out absorption and distillation processes in a cyclic mode with a pulsating flow of the liquid phase.

Цель изобретения - повышение эффективности массообмена и расширение рабочего диапазона в циклическом режиме. The purpose of the invention is improving the efficiency of mass transfer and expanding the operating range in a cyclic mode.

На фиг. 1 представлен предлагаемый аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 shows the proposed apparatus, a longitudinal section; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Аппарат состоит из заглушенного с обоих концов корпуса 1 и расположенных по его высоте тарелок 2. Вместо тарелок в качестве контактного устройства может использоваться и насадка любой конструкции. Каждая тарелка снабжена приемным 3 и сливным 4 порогами, образующими приемный 5 и сливной 6 карманы, и переливным устройством 7. Для подачи в аппарат газовой фазы служит патрубок 8, для вывода газа из аппарата - патрубок 9. Подача жидкости в аппарат осуществляется через штуцера 10, вывод жидкости - через штуцер 11. Под штуцерами 10 расположены желоба 12, установленные с возможностью поворота относительно горизонтальных осей 13, которые несколько смещены относительно центра тяжести желобов так, чтобы обеспечить поворот желобов в сторону приемных карманов тарелок. Для удержания желобов в горизонтальном положении служат фиксаторы 14. The apparatus consists of plugged from both ends of the housing 1 and plates 2 located along its height. Instead of plates, a nozzle of any design can be used as a contact device. Each plate is equipped with a receiving 3 and drain 4 thresholds, forming a receiving 5 and drain 6 pockets, and an overflow device 7. A pipe 8 is used to supply the gas phase to the apparatus, a pipe 9 is used to exhaust gas from the apparatus. The fluid is supplied to the apparatus through the nozzle 10 , the liquid outlet through the nozzle 11. Under the nozzles 10 are the grooves 12, mounted with the possibility of rotation relative to the horizontal axes 13, which are somewhat offset from the center of gravity of the grooves so as to ensure the rotation of the grooves towards the receiving car ANTONOV plates. To hold the gutters in a horizontal position, the clips 14.

Каждая тарелка, кроме того, снабжена поперечными перегородками в виде пластин 15 и 16, размещенными таким образом, что из двух соседних перегородок одна плотно примыкает к полотну тарелок (пластины 16), а другая - установлена к нему с некоторым зазором (пластины 15). Each plate, in addition, is equipped with transverse partitions in the form of plates 15 and 16, arranged in such a way that one of the two adjacent partitions is adjacent to the plate cloth (plates 16), and the other is installed with a certain gap (plates 15).

Аппарат работает следующим образом. Газ или пар (пунктирные стрелки) подается в аппарат через патрубок 8 и, пройдя поочередно через все тарелки, выводится через патрубок 9. На каждой тарелке газ (пар) контактирует с жидкостью, чем и обеспечивается межфазный обмен теплом и массой. Жидкость (сплошные стрелки) поступает в аппарат через штуцера 10 и стекает с тарелки на тарелку через переливные устройства 7. Подача жидкости осуществляется не непрерывным, а пульсирующим потоком. Поступая из штуцера 10 в желоб 12, жидкость не сразу сливается на тарелку 2, а сначала заполняет этот желоб. По мере заполнения центр тяжести желоба смещается к концу, обращенному к приемному карману тарелки, и, в конечном итоге, желоб поворачивается, сливая жидкость в приемный карман 5. Освободившись от жидкости, желоб вновь занимает горизонтальное положение, упираясь в фиксатор 14, и начинает заполняться новой порцией жидкости. Жидкость из приемного кармана 5, поступает на тарелку 2, вытесняя, при этом, находящуюся на ней жидкость. Наличие поперечных перегородок 15 и 16 предотвращает нежелательное смешение свежей порции жидкости с жидкостью на тарелке, обеспечивая благоприятные условия для эффективного межфазного обмена. The device operates as follows. Gas or steam (dashed arrows) is supplied to the apparatus through the pipe 8 and, passing through all the plates in turn, is discharged through the pipe 9. On each plate, the gas (steam) is in contact with the liquid, which ensures the interphase exchange of heat and mass. The liquid (solid arrows) enters the apparatus through the nozzle 10 and flows from plate to plate through overflow devices 7. The fluid is not supplied in a continuous, but in a pulsating manner. Coming from the nozzle 10 into the chute 12, the liquid does not immediately drain onto the plate 2, but first fills this chute. As it fills, the center of gravity of the trough shifts to the end facing the receiving pocket of the plate, and, ultimately, the trough rotates, draining the liquid into the receiving pocket 5. Having freed itself from the liquid, the trench again occupies a horizontal position, resting against the latch 14, and begins to fill a new portion of liquid. The liquid from the receiving pocket 5, enters the plate 2, displacing, at the same time, the liquid on it. The presence of transverse partitions 15 and 16 prevents the undesirable mixing of a fresh portion of the liquid with the liquid on the plate, providing favorable conditions for effective interphase exchange.

Таким образом, в конструкции аппарата работа желобов, регулирующих подачу жидкости, не зависит от гидродинамического режима работы тарелки и не оказывает вредного влияния на работу контактной зоны тарелки. При этом нет необходимости устанавливать желоба на каждой тарелке со всеми вытекающими отсюда последствиями. Thus, in the design of the apparatus, the operation of the gutters that regulate the fluid supply does not depend on the hydrodynamic mode of operation of the plate and does not adversely affect the operation of the contact zone of the plate. There is no need to install gutters on each plate with all the ensuing consequences.

Характеристики пульсирующего потока жидкости в аппарате нетрудно регулировать, меняя расстояние между центром тяжести желобов и осью их поворота. Таким образом, предлагаемая конструктивная компоновка аппарата позволяет обеспечить контролируемую циклическую подачу жидкости во всем рабочем диапазоне и устранить нежелательное перемешивание жидкости на тарелках. It is not difficult to regulate the characteristics of the pulsating fluid flow in the apparatus by changing the distance between the center of gravity of the grooves and the axis of their rotation. Thus, the proposed structural arrangement of the apparatus allows for a controlled cyclic fluid supply in the entire operating range and to eliminate unwanted mixing of the liquid on the plates.

С целью проверки работоспособности предлагаемой конструкции были проведены лабораторные испытания на системе вода-воздух. Изготовленный из оргстекла аппарат диаметром 300 мм был снабжен тремя ситчатыми тарелками с долей свободного сечения, равной 11,2% . Над верхней тарелкой с возможностью поворота вокруг горизонтальной оси устанавливался желоб емкостью 1000 см³, и каждая тарелка имела три поперечных перегородки высотой 70 мм, расстояние между которыми составляло 65 мм.In order to verify the operability of the proposed design, laboratory tests were conducted on a water-air system. An apparatus made of plexiglass with a diameter of 300 mm was equipped with three sieve plates with a free section of 11.2%. A trench with a capacity of 1000 cm ^{3 was} mounted above the upper plate with the possibility of rotation around the horizontal axis, and each plate had three transverse partitions 70 mm high, the distance between which was 65 mm.

В процессе испытаний скорость газа, отнесенная к сечению аппарата, изменялась от 0,3 до 1,15 м/с, а удельная нагрузка по жидкости L/G - от 0,3 до 2 кг/кг. Во всем исследуемом диапазоне работы аппарата обеспечивался устойчивый пульсирующий поток жидкости, причем промежутки времени между пульсациями потока можно было менять от 1 до 15 с путем изменения величины смещения центра тяжести желоба относительно оси поворота. During the tests, the gas velocity, referred to the cross section of the apparatus, varied from 0.3 to 1.15 m / s, and the specific fluid load L / G from 0.3 to 2 kg / kg. A stable pulsating fluid flow was provided in the entire investigated operating range of the apparatus, and the time intervals between pulsations of the flow could be changed from 1 to 15 s by changing the displacement of the center of gravity of the trench relative to the axis of rotation.

Визуальными наблюдениями при добавлении красителя в жидкость, поступающую на тарелке, было также установлено, что смешение свежей порции жидкости с жидкостью, находящейся на тарелке, практически отсутствует и режим давления жидкостного потока по тарелке близок к режиму полного вытеснения. Visual observations when adding dye to the liquid entering the plate, it was also found that the mixing of a fresh portion of the liquid with the liquid located on the plate is practically absent and the pressure regime of the liquid flow on the plate is close to the mode of complete displacement.

Claims

1. APPARATUS FOR HEAT AND MASS TRANSFER BETWEEN GAS (STEAM) AND LIQUID, including a housing, plates with contact elements, an overflow device, receiving and drain thresholds, characterized in that, in order to increase the efficiency of the mass transfer process and expand the operating range in cyclic mode , the housing is equipped with a groove mounted above the base of the plate with the possibility of rotation in the direction of the receiving threshold, the axis of rotation of the groove is shifted relative to the center of gravity in the same direction.

2. The apparatus according to p. 1, characterized in that the plate cloth is provided with partitions installed parallel to the receiving threshold in an alternating sequence - adjacent to the plate plate and with a gap to it.