RU2168349C1

RU2168349C1 - Mass-transfer apparatus

Info

Publication number: RU2168349C1
Application number: RU2000100238A
Authority: RU
Inventors: Ф.В. Юнусов; А.В. Подрыванов; И.Г. Ковалев
Original assignee: Юнусов Фанис Ванцетович; Подрыванов Александр Владимирович; Ковалев Иван Григорьевич
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2001-06-10

Abstract

FIELD: mass-transfer apparatuses playing part of gas filters-driers in systems of gas pipeline control. SUBSTANCE: mass-transfer apparatus includes cylindrical body 1 with horizontal cover 2. Flat porous member 3 from sintered rust-proof material is installed in cover 2 along its axis. Separation member is located in upper part of body 1 and may be made in form of package of perforated cone-shaped plates 4 installed along apparatus axis. Separation member may present a set of contact coaxial vertical cylinders with swirlersand is secured to cover. Lower part of body 1 forms bath 11 filled with sorbing liquid. Bubbling bath is partially immersed into bath 11. Cylindrical bubbling bath has perforated sleeve 8 located along axis of its body 7 coaxially to which cylindrical porous member 9 is installed inside bath to play part of coarse filter, and bubbler proper. It is made of material similar to that of flat porous member 3 playing part of fine filter. Axis of bubbling bath does not coincide with vertical axis of mass-transfer apparatus axis. EFFECT: intensified process of liquid absorption due to increased area of contact surface. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к массообменным аппаратам, играющим роль фильтров-осушителей газа, предназначенных для разделения многофазных сред в процессах адсорбции, ректификации, и может быть использовано в системах управления шаровыми кранами газопроводов. The invention relates to mass transfer apparatus, which play the role of gas filter driers, designed to separate multiphase media in the processes of adsorption, rectification, and can be used in control systems for ball valves of gas pipelines.

Известны фильтры-осушители газа (N 1487950, B 01 D 46/02, N 2016629 В 01 D 45/06), содержащие цилиндрический корпус, патрубки ввода и вывода жидкости и газа, фильтрующие элементы, сепарационные пакеты. Known gas filter driers (N 1487950, B 01 D 46/02, N 2016 629 B 01 D 45/06), containing a cylindrical body, nozzles for the input and output of liquid and gas, filter elements, separation bags.

Известные устройства не применяются для осушки природного газа, используемого для управления автоматикой в системах на перекачивающих станциях, т. к. они нестабильно работают в импульсном режиме. Known devices are not used for drying natural gas used to control automation in systems at pumping stations, because they are unstable in pulsed mode.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является техническое решение, защищенное патентом N 1717196, В 01 D 53/18 (БИ N 9-92). Closest to the proposed invention is a technical solution protected by patent N 1717196, 01 D 53/18 (BI N 9-92).

Известный массообменный аппарат содержит корпус с горизонтальной крышкой, к которой прикреплены контактные коаксиальные цилиндры с завихрителями, промежуточные цилиндры, барботажную ванну, выполненную в виде замкнутого коаксиального объема и помещенную в дополнительную ванну. Аппарат снабжен двумя пористыми элементами, один из которых - цилиндрический размещен по оси аппарата, а пористая шайба установлена в верхней части кольцевого канала между цилиндром-питателем и цилиндрическим пористым элементом. The known mass transfer apparatus comprises a housing with a horizontal cover to which contact coaxial cylinders with swirls are attached, intermediate cylinders, a bubble bath made in the form of a closed coaxial volume and placed in an additional bath. The apparatus is equipped with two porous elements, one of which is a cylindrical one, placed along the axis of the apparatus, and a porous washer is installed in the upper part of the annular channel between the cylinder-feeder and the cylindrical porous element.

Однако конструкция известного аппарата не позволяет, например, проводить саморегенерацию фильтрующих элементов, она достаточно громоздка. However, the design of the known apparatus does not allow, for example, to carry out self-regeneration of filter elements, it is quite bulky.

Цель изобретения - повышение эксплуатационных возможностей аппарата (увеличение эксплуатационного ресурса при неизменных габаритных размерах аппарата, интенсификация процесса адсорбции). The purpose of the invention is to increase the operational capabilities of the apparatus (increase the operational resource with constant overall dimensions of the apparatus, the intensification of the adsorption process).

Поставленная цель достигается тем, что в массообменном аппарате, включающем цилиндрический корпус с горизонтальной крышкой в верхней части, сепаратор, цилиндрический и плоский пористые элементы, барботажную ванну, погруженную в дополнительную ванну, цилиндрический пористый элемент размещен внутри барботажной ванны соосно ее корпусу, а ось барботажной ванны не совпадает с вертикальной осью аппарата. Сепаратор может быть выполнен в виде пакета контактных перфорированных пластин или в виде набора контактных коаксиальных цилиндров с завихрителями. Кроме того, плоский пористый элемент установлен в центре крышки. В качестве материала для изготовления пористых элементов использован спеченный нержавеющий пористый материал. This goal is achieved by the fact that in the mass transfer apparatus, including a cylindrical body with a horizontal cover in the upper part, a separator, a cylindrical and flat porous elements, a bubble bath immersed in an additional bath, a cylindrical porous element is placed inside the bubble bath coaxially to its body, and the axis of the bubbler bath does not coincide with the vertical axis of the apparatus. The separator can be made in the form of a package of contact perforated plates or in the form of a set of contact coaxial cylinders with swirls. In addition, a flat porous element is installed in the center of the lid. As a material for the manufacture of porous elements used sintered stainless porous material.

Использование цилиндрического пористого элемента в качестве барботера позволяет увеличить площадь контактной поверхности газа и сорбирующей жидкости, что и интенсифицирует процесс поглощения жидкости. За счет расположения цилиндрического пористого элемента внутри барботажной ванны при отсутствии расхода газа возможна авторегенерация пористого элемента. The use of a cylindrical porous element as a bubbler allows to increase the contact surface area of the gas and the sorbing liquid, which intensifies the process of liquid absorption. Due to the location of the cylindrical porous element inside the bubble bath in the absence of gas flow, autoregeneration of the porous element is possible.

Изобретение иллюстрируется чертежом, где схематично изображен массообменный аппарат. The invention is illustrated in the drawing, which schematically shows a mass transfer apparatus.

Массообменный аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1 с горизонтальной крышкой 2 в верхней части. По оси крышки 2 в отверстии расположен плоский пористый элемент 3, выполненный в виде круглой пластины из пористого коррозионно-стойкого металла. Это может быть пористая лента, получаемая прокаткой порошка нержавеющей стали (ПХ18Н15) с последующим спеканием в среде водорода. The mass transfer apparatus comprises a vertical cylindrical body 1 with a horizontal cover 2 in the upper part. Along the axis of the cover 2 in the hole is a flat porous element 3 made in the form of a round plate of porous corrosion-resistant metal. This can be a porous tape obtained by rolling a powder of stainless steel (PH18N15) followed by sintering in a hydrogen medium.

Сепаратор, представляющий собой пакет контактных перфорированных пластин 4, расположен под крышкой 2 и зафиксирован в корпусе 1 между двумя стопорными кольцами 5. Каждая пластина является конусообразной поверхностью вращения с перфорацией. Отверстия в одних пластинах выполнены ближе к основанию, в других - ближе к вершине конуса. В пакете эти пластины чередуются и закреплены на стержне 6 с ориентацией вершин конуса в сторону крышки 2. The separator, which is a package of contact perforated plates 4, is located under the cover 2 and is fixed in the housing 1 between two retaining rings 5. Each plate is a conical surface of revolution with perforation. The holes in some plates are made closer to the base, in others - closer to the top of the cone. In the package, these plates alternate and are fixed on the rod 6 with the orientation of the vertices of the cone in the direction of the cover 2.

Барботажная ванна расположена под пакетом контактных перфорированных пластин 4 и включает цилиндрический корпус 7, перфорированный стакан 8, размещенный по оси корпуса 7, и цилиндрический пористый элемент 9, закрепленный концентрично на перфорированной части стакана 8. Цилиндрически пористый элемент 9 выполнен из пористого коррозионно-стойкого материала, такого же, как материал плоского пористого элемента 3. A bubble bath is located under the package of contact perforated plates 4 and includes a cylindrical body 7, a perforated glass 8 placed along the axis of the body 7, and a cylindrical porous element 9 fixed concentrically on the perforated part of the glass 8. The cylindrically porous element 9 is made of a porous corrosion-resistant material , the same as the material of the flat porous element 3.

Между корпусом 7 и стаканом 8 имеется замкнутая полость 10, в которую подается исходный газ. Between the housing 7 and the glass 8 there is a closed cavity 10 into which the source gas is supplied.

Вертикальная ось барботажной ванны смещена относительно вертикальной оси симметрии корпуса аппарата 1, нижняя часть которого заполнена сорбентом и образует дополнительную ванну 11, в которую погружена барботажная ванна. The vertical axis of the bubble bath is offset relative to the vertical axis of symmetry of the apparatus 1, the lower part of which is filled with sorbent and forms an additional bath 11 into which the bubble bath is immersed.

Аппарат снабжен штуцерами: входа газа - 12; выхода газа - 13; слива сорбента - 14. Залив и контроль уровня сорбента осуществляется через отдельный штуцер (на чертеже не показан). The device is equipped with fittings: gas inlet - 12; gas outlet - 13; sorbent discharge - 14. The sorbent is filled and controlled through a separate fitting (not shown in the drawing).

Вместо пакета контактных перфорированных пластин 4 роль сепаратора может выполнять набор контактных коаксиальных корпусу 1 цилиндров с завихрителями, прикрепленный к крышке 2. Instead of a package of contact perforated plates 4, the role of the separator can be performed by a set of contact coaxial cylinder housing 1 with swirls attached to the cover 2.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Газ через штуцер 12 поступает в полость 10 барботажной ванны. Затем газ проходит через цилиндрический пористый элемент 9, совмещающий функции барботера и фильтра грубой очистки, разбивается на множество мелких струй и барботирует через слой сорбирующей жидкости (например, этиленгликоля, заполняющего часть корпуса 7), образуя на поверхности жидкости "кипящий слой". При разрыве пузырьков происходит капельный унос жидкости потоком газа, движущимся к пакету контактных пластин 4. Gas through the nozzle 12 enters the cavity 10 of the bubble bath. Then the gas passes through a cylindrical porous element 9, combining the functions of a bubbler and a coarse filter, breaks up into many small jets and sparges through a layer of sorbing liquid (for example, ethylene glycol filling part of the housing 7), forming a "fluidized bed" on the surface of the liquid. When the bubbles burst, droplet entrainment of the liquid occurs by a gas stream moving to the package of contact plates 4.

Во время прохождения газожидкостного потока через пакет перфорированных пластин 4 за счет периодического изменения скорости и направления его движения происходит отделение капель жидкости от газа. During the passage of the gas-liquid flow through the packet of perforated plates 4 due to the periodic change in speed and direction of its movement, the liquid drops are separated from the gas.

Пленка жидкости движется по поверхности контактных перфорированных пластин 4 и по внутренней стенке корпуса 1 стекает в дополнительную ванну 11. The liquid film moves along the surface of the contact perforated plates 4 and flows along the inner wall of the housing 1 into an additional bath 11.

В случае использования в роли сепаратора набора контактных коаксиальных цилиндров с завихрителями поток при прохождении через полости между цилиндрами приобретает окружную скорость, центробежными силами капли жидкости отбрасываются к стенкам цилиндров, и в виде пленки жидкость стекает в дополнительную ванну 11. If a set of contact coaxial cylinders with swirlers is used as a separator, the flow, when passing through the cavities between the cylinders, acquires peripheral speed, centrifugal forces drop the liquid droplets to the cylinder walls, and in the form of a film the liquid flows into the additional bath 11.

Осушенный газ проходит через плоский пористый элемент 3, играющий роль фильтра тонкой очистки, и через штуцер 13 поступает к потребителю. Dried gas passes through a flat porous element 3, which plays the role of a fine filter, and through the nozzle 13 is supplied to the consumer.

При отсутствии расхода газа через аппарат жидкость за счет капиллярного эффекта смачивает цилиндрический пористый элемент 9 и под действием столба жидкости поступает в канал полости 10, вымывая загрязнения из пор цилиндрического пористого элемента 9, таким образом, осуществляя его регенерацию. Загрязнения осаждаются в нижней отстойной зоне полости 10 барботажной ванны. In the absence of gas flow through the apparatus, the liquid, due to the capillary effect, moistens the cylindrical porous element 9 and, under the action of a column of liquid, enters the channel of the cavity 10, washing away the contaminants from the pores of the cylindrical porous element 9, thereby regenerating it. Contaminants are deposited in the lower settling zone of the bubble chamber cavity 10.

Claims

1. Mass transfer apparatus, comprising a cylindrical body with a horizontal cover, a separator, porous elements, a bubble bath immersed in an additional bath, characterized in that the porous element located in the perforated glass is placed inside the cylindrical bubble bath coaxially with its body, and the bubble axis the bath is offset relative to the axis of the apparatus.

2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the separator is made in the form of a package of contact perforated plates.

3. The apparatus according to claim 1, characterized in that the separator is made in the form of a set of contact coaxial cylinders with swirls attached to the horizontal cover of the separator.