RU2365797C1

RU2365797C1 - Hydrodynamic generator and internal structure of reactor (versions)

Info

Publication number: RU2365797C1
Application number: RU2008102334/06A
Authority: RU
Inventors: Юрий Андреевич Сергеев (RU); Юрий Андреевич Сергеев; Александр Андреевич Воробьев (RU); Александр Андреевич Воробьев; Ринат Венерович Андержанов (RU); Ринат Венерович Андержанов; Виктор Валерьянович Потапов (RU); Виктор Валерьянович Потапов; Анатолий Диамидович Беспалов (RU); Анатолий Диамидович Беспалов; Юрий Александрович Головин (RU); Юрий Александрович Головин; Алексей Владимирович Солдатов (RU); Алексей Владимирович Солдатов; Александр Алексеевич Прокопьев (RU); Александр Алексеевич Прокопьев; Николай Михайлович Кузнецов (RU); Николай Михайлович Кузнецов; Олег Николаевич Костин (RU); Олег Николаевич КОСТИН
Priority date: 2008-01-21
Filing date: 2008-01-21
Publication date: 2009-08-27
Also published as: WO2009093933A1; UA93000C2; EE201000064A; MY155469A; EG26183A; LT2010042A; EE05733B1; LT5709B

Abstract

FIELD: chemistry. ^ SUBSTANCE: invention relates to devices for generation of vibrations in flowing medium stream and can be used in chemical, mining and other branches of industry in processing of single-phase or multi-phase media in order to mix them and disperse phases. Hydrodynamic generator for processing of flowing media includes case, jet-forming nozzle and cantileverly fixed in case opposite to medium direction plate-resonator. Case is made in form of tube. Plate-resonator has two protrusions, arc-like bent to opposite sides in such way that they tightly adjoin internal tube surface forming plate fastener. ^ EFFECT: increased efficiency of medium mixing and phase dispersion in multi-phase stream. ^ 3 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для создания вибраций в потоке текучей среды и может быть использовано в химической, горной и других отраслях промышленности при обработке однофазных или многофазных сред с целью их перемешивания и диспергирования фаз.The invention relates to devices for creating vibrations in a fluid stream and can be used in chemical, mining and other industries in the processing of single-phase or multiphase media with the aim of mixing and dispersing phases.

Известны гидродинамические генераторы для обработки жидких сред, включающие корпус, струеформирующую насадку и консольно закрепленный в корпусе резонатор в виде стержня или пластины (SU 1020663, F15B 21/12, 1983; SU 1209949, F15B 21/12, 1986; SU 1498992, F15B 21/12, 1989; RU 2169625, F15B 21/12, 2001). Прохождение турбулентного потока среды через корпус возбуждает колебания резонатора, способствующие перемешиванию среды и диспергированию фаз в многофазном потоке.Hydrodynamic generators for processing liquid media are known, including a housing, a jet forming nozzle, and a resonator cantilevered in the housing in the form of a rod or plate (SU 1020663, F15B 21/12, 1983; SU 1209949, F15B 21/12, 1986; SU 1498992, F15B 21 / 12, 1989; RU 2169625, F15B 21/12, 2001). The passage of a turbulent flow of medium through the housing excites resonator vibrations, which contribute to the mixing of the medium and the dispersion of phases in a multiphase flow.

Наиболее близким к предложенному является известный гидродинамический генератор для обработки текучих сред, включающий корпус с насадкой, содержащей струеформирующее отверстие, и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор (SU 1789794, F15B 21/12, 1993). Недостатком данного генератора является значительная сложность изготовления.Closest to the proposed is a well-known hydrodynamic generator for processing fluids, including a casing with a nozzle containing a jet-forming hole, and a resonator plate cantileverly fixed in the casing towards the movement of the medium (SU 1789794, F15B 21/12, 1993). The disadvantage of this generator is the significant complexity of manufacturing.

Известно внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой фаз, содержащее расположенные под опорной решеткой контактные устройства, каждое из которых представляет собой закрепленную верхним концом в опорной решетке вертикальную трубу, разделенную на опускной и подъемный элементы внутренней вертикальной перегородкой, которая в верхней части вплотную примыкает к опорной решетке, а в нижней части не достигает нижнего заглушенного конца трубы (RU 2114691, В01J 10/00, 1998).It is known that the internal structure of the reactor for the interaction of the gas and liquid phases contains contact devices located under the support grid, each of which is a vertical pipe fixed to the support end by the upper end, divided into the support and drain elements by an internal vertical partition, which in the upper part is adjacent to support lattice, and in the lower part does not reach the lower muffled end of the pipe (RU 2114691, BJ 10/00, 1998).

Наиболее близким к первому варианту предложенного внутреннего устройства реактора является внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, состоящее из закрепленных концами в опорной решетке и расположенных под ней контактных устройств, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых опускного и подъемного элементов, соединенных между собой U-образным трубчатым элементом того же диаметра, причем опускной элемент выполнен заглушенным сверху с входными отверстиями для жидкости и газа на боковой поверхности верхней части, а подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для вывода газожидкостной смеси (RU 2168355, В01J 10/00, 19/00, 2001).Closest to the first variant of the proposed internal device of the reactor is the internal device of the reactor for the interaction of gas and liquid media, consisting of fixed ends in the support grid and located below it contact devices, each of which consists of vertical tubular lowering and lifting elements interconnected U -shaped tubular element of the same diameter, and the lowering element is muffled from above with inlet openings for liquid and gas on the side surface and the upper portion and the lifting element has a hole on a supporting lattice for outputting liquid mixture (RU 2168355, V01J 10/00, 19/00, 2001).

Наиболее близким ко второму варианту предложенного внутреннего устройства реактора является внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, состоящее из закрепленных концами в опорной решетке и расположенных над ней контактных устройств, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых подъемного и опускного элементов, соединенных между собой U-образным трубчатым элементом того же диаметра, причем подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для входа жидкости и газа, а опускной элемент выполнен заглушенным снизу с выходными отверстиями для газожидкостной смеси на боковой поверхности нижней части (RU 2261141, В01J 10/00, 2005).Closest to the second variant of the proposed internal device of the reactor is the internal device of the reactor for the interaction of gas and liquid media, consisting of fixed ends in the support lattice and contact devices located above it, each of which consists of vertical tubular lifting and lowering elements interconnected U -shaped tubular element of the same diameter, and the lifting element has an opening on the support grid for the inlet of liquid and gas, and the lowering element is made with muffled from the bottom with the outlets for the gas-liquid mixture on the lateral surface of the lower part (RU 2261141, В01J 10/00, 2005).

Все указанные внутренние устройства реакторов для взаимодействия газовой и жидкой сред характеризуются недостаточно высокой эффективностью взаимодействия фаз.All of these internal devices of reactors for the interaction of gas and liquid media are characterized by insufficiently high phase interaction efficiency.

Техническая задача, на решение которой направлено данное изобретение, заключается в создании возможно более простой конструкции гидродинамического генератора, который может быть частью более сложного аппарата.The technical problem to which this invention is directed, is to create a simpler design of a hydrodynamic generator, which can be part of a more complex apparatus.

Для решения поставленной задачи предложен гидродинамический генератор для обработки текучих сред, включающий корпус, струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор.To solve this problem, a hydrodynamic generator for processing fluids is proposed, which includes a housing, a jet-forming nozzle, and a resonator plate mounted cantileverly fixed in the housing toward the movement of the medium.

При этом корпус выполнен в виде трубы, а пластина-резонатор имеет два выступа, дугообразно загнутые в противоположные стороны таким образом, что вплотную примыкают к внутренней поверхности трубы, образуя крепление пластины.In this case, the casing is made in the form of a pipe, and the resonator plate has two protrusions curved arcuate in opposite directions in such a way that they are adjacent to the inner surface of the pipe, forming a plate mount.

Для решения поставленной задачи предложены также варианты внутреннего устройства реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред.To solve this problem, variants of the internal structure of the reactor for the interaction of gas and liquid media are also proposed.

В одном из вариантов предложено внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, состоящее из закрепленных концами в опорной решетке и расположенных под ней контактных устройств, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых опускного и подъемного элементов, соединенных между собой U-образным трубчатым элементом того же диаметра, причем опускной элемент выполнен заглушенным сверху с входными отверстиями для жидкости и газа на боковой поверхности верхней части, а подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для вывода газожидкостной смеси, при этом контактное устройство содержит вблизи входных отверстий трубчатого опускного элемента гидродинамический генератор, включающий корпус в виде трубы, являющейся участком опускного элемента, струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор с двумя выступами, дугообразно загнутыми в противоположные стороны таким образом, что они вплотную примыкают к внутренней поверхности трубы, образуя крепление пластины.In one embodiment, an internal reactor device for the interaction of gas and liquid media is proposed, consisting of contact devices fixed under the ends in the support grid and located below it, each of which consists of vertical tubular lowering and lifting elements interconnected by a U-shaped tubular element the same diameter, and the lowering element is muffled from above with liquid and gas inlets on the side surface of the upper part, and the lifting element has an opening on the support a lattice for outputting a gas-liquid mixture, wherein the contact device comprises a hydrodynamic generator near the inlet openings of the tubular lowering element, including a housing in the form of a pipe, which is a portion of the lowering element, a jet-forming nozzle and a plate-resonator with two protrusions cantilever mounted in the casing towards the medium flow, bent in opposite directions so that they are adjacent to the inner surface of the pipe, forming a plate mount.

В другом варианте предложено внутреннее устройство реактора для взаимодействия газовой и жидкой сред, состоящее из закрепленных концами в опорной решетке и расположенных над ней контактных устройств, каждое из которых состоит из вертикальных трубчатых подъемного и опускного элементов, соединенных между собой U-образным трубчатым элементом того же диаметра, причем подъемный элемент имеет отверстие на опорной решетке для входа жидкости и газа, а опускной элемент выполнен заглушенным снизу с выходными отверстиями для газожидкостной смеси на боковой поверхности нижней части, при этом контактное устройство содержит вблизи входного отверстия трубчатого подъемного элемента гидродинамический генератор, включающий корпус в виде трубы, являющейся участком подъемного элемента, струеформирующую насадку и консольно закрепленную в корпусе навстречу движению среды пластину-резонатор с двумя выступами, дугообразно загнутыми в противоположные стороны таким образом, что они вплотную примыкают к внутренней поверхности трубы, образуя крепление пластины.In another embodiment, an internal reactor arrangement for the interaction of gas and liquid media is proposed, consisting of contact devices fixed at the ends in the support grid and located above it, each of which consists of vertical tubular lifting and lowering elements interconnected by a U-shaped tubular element of the same diameter, and the lifting element has an opening on the support grid for the inlet of liquid and gas, and the lowering element is muffled from below with outlet openings for gas-liquid mixture and on the side surface of the lower part, while the contact device comprises a hydrodynamic generator near the inlet of the tubular lifting element, including a housing in the form of a pipe, which is a portion of the lifting element, a jet-forming nozzle and a plate-resonator with two protrusions, cantileverly fixed in the housing against the movement of the medium, bent in opposite directions so that they are adjacent to the inner surface of the pipe, forming a plate mount.

Получаемый технический результат состоит в повышении эффективности перемешивания жидкой или содержащей жидкую фазу многофазной среды.The technical result obtained consists in increasing the efficiency of mixing a liquid or multiphase medium containing a liquid phase.

Сущность изобретения иллюстрируется приложенными фиг.1-7. На фиг.1 изображен в продольном разрезе гидродинамический генератор, являющийся конкретным воплощением изобретения; на фиг.2 - продольный разрез гидродинамического генератора, показанного на фиг.1, по линии А-А; на фиг.3 - поперечный разрез гидродинамического генератора; на фиг.4 изображен в продольном разрезе реактор для взаимодействия газовой и жидкой сред с установленным в нем внутренним устройством по первому варианту; на фиг.5 - в продольном разрезе входящее в состав этого реактора контактное устройство; на фиг.6 изображен в продольном разрезе реактор для взаимодействия газовой и жидкой сред с установленным в нем внутренним устройством по второму варианту; на фиг.7 - в продольном разрезе входящее в состав этого реактора контактное устройство.The invention is illustrated by the attached figures 1-7. Figure 1 shows a longitudinal section of a hydrodynamic generator, which is a specific embodiment of the invention; figure 2 is a longitudinal section of a hydrodynamic generator shown in figure 1, along the line aa; figure 3 is a cross section of a hydrodynamic generator; figure 4 shows a longitudinal section of a reactor for the interaction of gas and liquid media with an internal device installed in it according to the first embodiment; figure 5 is a longitudinal section included in the composition of this reactor contact device; figure 6 shows a longitudinal section of a reactor for the interaction of gas and liquid media with the installed internal device in the second embodiment; Fig.7 is a longitudinal section included in the composition of this reactor contact device.

В соответствии с фиг.1-3 гидродинамический генератор содержит корпус 1 в виде трубы, соединенную с корпусом и соосную ему насадку 2, которая с помощью щелевого отверстия формирует струю текучей среды, и пластину-резонатор 3, консольно установленную в корпусе 1 свободным концом навстречу струе текучей среды. Пластина-резонатор 3 изготовлена из плоской Т-образной заготовки путем дугообразного отгибания в противоположные стороны выступов 4 пластины, образующих перекладину буквы Т. Указанные выступы отогнуты таким образом, что в плане эта часть пластины образует контур, вписывающийся в окружность поперечного сечения трубы корпуса 1. При этом диаметр контура в свободном состоянии должен незначительно превышать внутренний диаметр трубы, с тем чтобы пластину можно было ввести в трубу, предварительно сжав отогнутые выступы. Введенная в трубу пластина удерживается в ней благодаря упругости сжатых при введении выступов.In accordance with figures 1-3, the hydrodynamic generator comprises a housing 1 in the form of a pipe connected to the housing and a nozzle 2 coaxial with it, which, using a slotted hole, forms a fluid jet, and a resonator plate 3, cantileverly mounted in the housing 1 with its free end towards jet of fluid. The resonator plate 3 is made of a flat T-shaped workpiece by arcing in the opposite directions of the protrusions 4 of the plate, forming the crossbar of the letter T. These protrusions are bent so that in plan this part of the plate forms a contour that fits into the circumference of the cross section of the pipe of the housing 1. In this case, the diameter of the circuit in the free state should slightly exceed the internal diameter of the pipe so that the plate can be inserted into the pipe, after compressing the bent protrusions. The plate introduced into the pipe is held in it due to the elasticity of the protrusions compressed during insertion.

При работе генератора прохождение через трубу 1 турбулизованного потока среды возбуждает колебания пластины-резонатора 3, способствующие перемешиванию среды и диспергированию фаз в многофазном потоке.When the generator is operating, the passage through the pipe 1 of a turbulent medium flow excites oscillations of the resonator plate 3, which contribute to the mixing of the medium and the dispersion of phases in the multiphase flow.

В соответствии с фиг.4 реактор состоит из вертикального корпуса 5 с патрубками ввода 6, 7 и 8 жидких и газообразного реагентов, патрубком вывода продуктов реакции 9, распределительного устройства 10, горизонтальных перфорированных перегородок 11 и контактных устройств 12, выполненных из труб постоянного сечения. Контактные устройства закреплены в опорной решетке 13 и расположены под ней.In accordance with figure 4, the reactor consists of a vertical body 5 with nozzles for the inlet of 6, 7 and 8 liquid and gaseous reagents, a nozzle for the withdrawal of reaction products 9, switchgear 10, horizontal perforated partitions 11 and contact devices 12 made of pipes of constant cross-section. Contact devices are fixed in the support grid 13 and are located under it.

В соответствии с фиг.5 каждое контактное устройство 12 состоит из двух вертикальных трубчатых элементов - опускного 14 и подъемного 15. Элементы 14 и 15 в нижней части соединены между собой U-образным трубчатым элементом 16 того же диаметра. Элементы 14 и 15 закреплены своими верхними концами в опорной решетке 13. На боковой стенке опускного элемента 14 под опорной решеткой 13 расположены входные отверстия для газовой фазы 17 и для жидкой фазы 18, размещенные равномерно по окружности трубы. Входные отверстия для газовой фазы 17 расположены выше входных отверстий для жидкой фазы 18. Верхний конец опускного элемента 14 снабжен заглушкой 19, расположенной внутри трубы. Выходное отверстие 20 подъемного элемента 15 расположено на опорной решетке 13. Контактное устройство 12 содержит вблизи входных отверстий 17 и 18 гидродинамический генератор. Генератор включает корпус 1 в виде трубы, являющейся участком опускного элемента 14, струеформирующую насадку 2 и консольную пластину-резонатор 3, изготовленную из плоской Т-образной заготовки путем дугообразного отгибания в противоположные стороны выступов 4 пластины, образующих перекладину буквы Т.In accordance with Fig. 5, each contact device 12 consists of two vertical tubular elements - a lowering 14 and a lifting 15. The elements 14 and 15 in the lower part are interconnected by a U-shaped tubular element 16 of the same diameter. Elements 14 and 15 are fixed with their upper ends in the support grid 13. On the side wall of the support element 14 under the support grid 13 are inlet openings for the gas phase 17 and for the liquid phase 18, arranged uniformly around the circumference of the pipe. The inlet openings for the gas phase 17 are located above the inlet openings for the liquid phase 18. The upper end of the lowering element 14 is provided with a plug 19 located inside the pipe. The outlet 20 of the lifting member 15 is located on the support grid 13. The contact device 12 comprises a hydrodynamic generator near the inlets 17 and 18. The generator includes a housing 1 in the form of a pipe, which is a section of the lowering element 14, a jet-forming nozzle 2 and a cantilever resonator plate 3, made of a flat T-shaped workpiece by arcuately bending to the opposite sides of the protrusions 4 of the plate forming the crossbar of the letter T.

В соответствии с фиг.6 реактор состоит из вертикального корпуса 5 с патрубками ввода 6, 7 и 8 жидких и газообразного реагентов, патрубком вывода продуктов реакции 9, распределительного устройства 10, горизонтальных перфорированных перегородок 11 и контактных устройств 12, выполненных из труб постоянного сечения и закрепленных в опорной решетке 13. Контактные устройства расположены над опорной решеткой в нижней трети реактора, где количество газовой фазы велико.In accordance with FIG. 6, the reactor consists of a vertical casing 5 with nozzles for inputting 6, 7 and 8 liquid and gaseous reagents, a nozzle for withdrawing reaction products 9, a distributing device 10, horizontal perforated partitions 11 and contact devices 12 made of pipes of constant cross-section and fixed in the support grid 13. Contact devices are located above the support grid in the lower third of the reactor, where the amount of gas phase is large.

В соответствии с фиг.7 каждое контактное устройство 12 состоит из двух вертикальных трубчатых элементов - подъемного 15 и опускного 14. Элементы 14 и 15 в верхней части соединены между собой U-образным трубчатым элементом 16 того же диаметра. Элементы 14 и 15 закреплены своими нижними концами в опорной решетке 13. Подъемный элемент 15 имеет отверстие 21 на опорной решетке для входа жидкости и газа, у опускного элемента 14 отверстие перекрыто заглушкой 22. На боковой поверхности нижней части опускного элемента над опорной решеткой 13 равномерно по окружности трубы расположены отверстия 23 для выхода газожидкостной смеси. В опорной решетке 13 имеются дренажные отверстия 24 для слива реакционной смеси при остановках технологического процесса. Контактное устройство 12 содержит вблизи входного отверстия 21 гидродинамический генератор. Генератор включает корпус 1 в виде трубы, являющейся участком подъемного элемента 15, струеформирующую насадку 2 и консольную пластину-резонатор 3, изготовленную из плоской Т-образной заготовки путем дугообразного отгибания в противоположные стороны выступов 4 пластины, образующих перекладину буквы Т.In accordance with Fig.7, each contact device 12 consists of two vertical tubular elements - lifting 15 and lowering 14. Elements 14 and 15 in the upper part are interconnected by a U-shaped tubular element 16 of the same diameter. Elements 14 and 15 are fixed with their lower ends in the support grid 13. The lifting element 15 has an opening 21 on the support grill for liquid and gas inlet; at the lowering element 14, the opening is blocked by a plug 22. On the side surface of the lower part of the lowering element above the supporting grill 13 evenly holes around the circumference of the pipe 23 for the exit of the gas-liquid mixture. In the support grid 13 there are drainage holes 24 for draining the reaction mixture during process shutdowns. The contact device 12 comprises a hydrodynamic generator near the inlet 21. The generator includes a housing 1 in the form of a pipe, which is a portion of the lifting element 15, a jet-forming nozzle 2, and a cantilever resonator plate 3 made of a flat T-shaped workpiece by arcuately bending to the opposite sides of the protrusions 4 of the plate forming the crossbar of the letter T.

При работе реактора (в обоих вариантах) прохождение турбулизованного газожидкостного потока через гидродинамический генератор, где расположена пластина-резонатор 3, возбуждает колебания последней, способствующие диспергированию фаз.During operation of the reactor (in both versions), the passage of a turbulized gas-liquid flow through the hydrodynamic generator, where the resonator plate 3 is located, excites the oscillations of the latter, which contribute to the dispersion of the phases.

Claims

1. A hydrodynamic generator for processing fluids, comprising a housing, a jet forming nozzle and a plate-resonator cantileverly fixed in the housing in response to the movement of the medium, characterized in that the housing is made in the form of a pipe, and the resonator plate has two protrusions curved arcuate in opposite directions such so that they are adjacent to the inner surface of the pipe, forming a plate mount.

2. The internal structure of the reactor for the interaction of gas and liquid media, consisting of fixed contact ends in the support grid and located below it contact devices, each of which consists of vertical tubular lowering and lifting elements, interconnected by a U-shaped tubular element of the same diameter, moreover, the lowering element is muffled from above with the inlet openings for liquid and gas on the side surface of the upper part, and the lifting element has an opening on the support grid for the output of gas-liquid the remaining mixture, characterized in that the contact device contains near the inlet holes of the tubular lowering element a hydrodynamic generator comprising a housing in the form of a pipe, which is a portion of the lowering element, a jet-forming nozzle and a plate-resonator with two protrusions curved arcuately bent into the body against the movement of the medium opposite sides so that they are adjacent to the inner surface of the pipe, forming a plate mount.

3. The internal device of the reactor for the interaction of gas and liquid media, consisting of fixed contact ends in the support grid and located above it contact devices, each of which consists of vertical tubular lifting and lowering elements, interconnected by a U-shaped tubular element of the same diameter, moreover, the lifting element has an opening on the support grid for the inlet of liquid and gas, and the lowering element is muffled from the bottom with the outlet openings for the gas-liquid mixture on the side surface the bottom of the part, characterized in that the contact device contains near the inlet of the tubular lifting element a hydrodynamic generator, comprising a housing in the form of a pipe, which is a portion of the lifting element, a jet forming nozzle and a plate-resonator with two protrusions curved arcuately bent into the body against the movement of the medium opposite sides so that they are adjacent to the inner surface of the pipe, forming a plate mount.