RU2579084C2 - Contact interaction between gas and fluid and device to this end - Google Patents

Contact interaction between gas and fluid and device to this end Download PDF

Info

Publication number
RU2579084C2
RU2579084C2 RU2013158078/05A RU2013158078A RU2579084C2 RU 2579084 C2 RU2579084 C2 RU 2579084C2 RU 2013158078/05 A RU2013158078/05 A RU 2013158078/05A RU 2013158078 A RU2013158078 A RU 2013158078A RU 2579084 C2 RU2579084 C2 RU 2579084C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
liquid
fluid
casing
gas flow
Prior art date
Application number
RU2013158078/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013158078A (en
Inventor
Николай Ефимович Курносов
Дмитрий Сергеевич Иноземцев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ВКМ групп"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ВКМ групп" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ВКМ групп"
Publication of RU2013158078A publication Critical patent/RU2013158078A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2579084C2 publication Critical patent/RU2579084C2/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/14Evaporating with heated gases or vapours or liquids in contact with the liquid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D1/00Evaporating
    • B01D1/30Accessories for evaporators ; Constructional details thereof
    • B01D1/305Demister (vapour-liquid separation)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D3/00Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/30Fractionating columns with movable parts or in which centrifugal movement is caused

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention is meant for contact interaction between gas and fluid, particularly, for vapours cooling and condensation, chemical reactions, wet removal of whatever impurities from gases, absorption, distillation. Claimed process comprises the tangential gas feed to cylindrical casings (1), swirling of the gas flow about the casing axis to produce the helical vortex gas flow over the casing edges and feeding of fluid into said gas flow for fluid to be dispersed and heat exchange to occur between gas and fluid by their dynamic interaction. Said helical vortex gas flow at the cylindrical casing end is accelerated by contraction of said casing. Gas flow is turned to the casing axis to be missed with fed fluid. Said mix is directed to the centre of said helical vortex flow in the direction opposite the latter. Claimed device comprises tangential gas feed pipe (3), gas swirler (2), fluid feed pipe (4) at the bottom section of casing (1) in its axis and used phase discharge pipe (11) at top section of casing (1). Gas feed pipe (3) is arranged at the casing top section. Flask (5) with fluid is located under casing (1) and communicated with fluid feed pipe (4). The casing incorporates the extra baffle (9) arranged at the casing bottom section to turn the airflow at if transfer from periphery to the centre. This results in the contact interaction between gas and fluid in multiply vortex gas flow at counter stream both in crosswise and lengthwise cross-sections. Note here that fluid dispersion and heat exchange between media occur owing to mutual kinetic turbulence of plies of said vortex flow over its entire volume.
EFFECT: intensified heat exchange, higher process efficiency.
4 cl, 6 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к области химической технологии, теплотехники, точнее к способам контактного взаимодействия сред в системах газ - жидкость, газ - жидкость - твердые частицы и к устройствам для осуществления тепломассообменных процессов в химической, пищевой, металлургической, газовой, газоперерабатывающей, нефтяной и других отраслях промышленности.The invention relates to the field of chemical technology, heat engineering, more specifically to methods of contact interaction of media in gas-liquid, gas-liquid-solid particles systems and to devices for carrying out heat and mass transfer processes in the chemical, food, metallurgical, gas, gas processing, oil and other industries .

Изобретение предназначено для проведения охлаждения и конденсации паров, химических реакций, мокрой очистки газов от твердых, жидких и газообразных примесей; абсорбции, ректификации и других технологических процессов.The invention is intended for cooling and condensation of vapors, chemical reactions, wet cleaning of gases from solid, liquid and gaseous impurities; absorption, distillation and other technological processes.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Из документа SU 1149475 известен способ контактного взаимодействия газа и жидкости и устройство для его осуществления. Известный способ включает закручивание газового потока, подачу в его осевую зону жидкости, формирование ее в пленку на поверхности тела вращения с последующим диспергированием жидкости закрученным газовым потоком и разделением на жидкую и газовую фазы.From the document SU 1149475 a method of contact interaction of gas and liquid and a device for its implementation are known. The known method includes swirling a gas stream, feeding liquid into its axial zone, forming it into a film on the surface of the body of revolution, followed by dispersing the liquid with a swirling gas stream and separating it into a liquid and gas phase.

Недостатками известного способа и реализующего его устройства являются низкая степень диспергирования жидкости, недостаточная площадь контакта сред из-за большого диаметра капель жидкости. При снижении расхода газового потока диаметр капель жидкости еще более увеличивается, что снижает эффективность тепломассообмена между газом и жидкостью.The disadvantages of this method and its implementing device are a low degree of dispersion of the liquid, insufficient contact area of the media due to the large diameter of the liquid droplets. With a decrease in gas flow rate, the diameter of the liquid droplets further increases, which reduces the efficiency of heat and mass transfer between gas and liquid.

Известен способ контактного взаимодействия газа, жидкости и твердых частиц и устройство для его осуществления (вихревой скруббер Вентури), описанные в книге Лукин В.Д. и др. Очистка вентиляционных выбросов в химической промышленности. - Л.: Химия, 1980, с.66-69. В конфузор тангенциально подают запыленный газ, который всасывает из осевого патрубка жидкость для смачивания твердых частиц, образования конгломератов и последующего отделения их от газа. Процесс очистки осуществляют в вихревом винтовом кольцевом потоке газа. Скруббер Вентури эффективен при улавливании частиц с размером более 10 мкм. При меньшем размере частиц эффективность снижается из-за низкой степени диспергирования жидкости. Для повышения степени очистки применяют двухступенчатую очистку, что усложняет процесс.A known method of contact interaction of gas, liquid and solid particles and a device for its implementation (vortex scrubber Venturi), described in the book Lukin V.D. et al. Purification of ventilation emissions in the chemical industry. - L .: Chemistry, 1980, p. 66-69. Dusty gas is tangentially fed into the confuser, which sucks liquid from the axial nozzle to wet the solid particles, form conglomerates and then separate them from the gas. The cleaning process is carried out in a vortex screw ring gas flow. A venturi scrubber is effective in capturing particles larger than 10 microns. With a smaller particle size, efficiency is reduced due to the low degree of dispersion of the liquid. To increase the degree of purification, two-stage purification is used, which complicates the process.

Известен способ контактного взаимодействия газа, жидкости и твердых частиц и устройство для его осуществления по патенту RU 2261139. Согласно известному способу в вихревой скруббер тангенциально подают не газ, как в скруббере Вентури, а жидкий поглотитель, который закручивается в корпусе устройства в виде вращающегося по винтовой линии водяного «шнура». Пылегазовый поток подают по оси скруббера в зону пониженного давления. Сопло для подачи жидкости выполнено с возможностью осевого перемещения относительно корпуса устройства. Тангенциальная подача жидкости выполнена с возможностью изменения направления закрутки жидкости и ее расхода в зависимости от параметров пылегазового потока, что реализуется с помощью системы автоматики регулирования. Известный способ позволяет повысить эффективность массообменного процесса, однако обладает следующими недостатками:A known method of contact interaction of gas, liquid and solid particles and a device for its implementation according to the patent RU 2261139. According to the known method, not a gas is tangentially fed into a vortex scrubber, as in a Venturi scrubber, but a liquid absorber, which is twisted in a device in the form of a screw rotating water line cord. The dust and gas stream is fed along the axis of the scrubber to the reduced pressure zone. The fluid nozzle is axially movable relative to the device body. The tangential fluid supply is configured to change the direction of the swirl of the fluid and its flow depending on the parameters of the dust and gas flow, which is implemented using the control automation system. The known method improves the efficiency of the mass transfer process, however, it has the following disadvantages:

- недостаточно большая площадь контакта пылегазовой смеси и жидкого поглотителя, так как жидкость концентрируется преимущественно по периферии устройства в виде винтового «шнура» и недостаточно активно диспергируется потоком газа из-за малой кинетической энергии газового потока;- insufficiently large contact area of the dust-gas mixture and the liquid absorber, since the liquid is concentrated mainly around the periphery of the device in the form of a screw "cord" and is not actively dispersed by the gas flow due to the low kinetic energy of the gas stream;

- низкая степень турбулизации потоков газа и жидкости, так как в способе использована прямоточная система их движения, не способствующая образованию вихрей и активизации массообменного процесса;- a low degree of turbulization of gas and liquid flows, since the method uses a once-through system of their movement, which does not contribute to the formation of vortices and activation of the mass transfer process;

- повышенное давление в системе очистки пылегазового потока, так как его на конечной стадии продувают через емкость с водой;- increased pressure in the cleaning system of the dust and gas stream, since it is purged at the final stage through a container of water;

- необходимость использования дополнительного оборудования для автоматического регулирования процесса.- the need to use additional equipment for automatic process control.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ контакта газа и жидкости и устройство для его осуществления по патенту RU 2192912. Данный способ включает в себя следующие этапы:The closest in technical essence to the invention is a method of contacting gas and liquid and a device for its implementation according to patent RU 2192912. This method includes the following steps:

- тангенциальную подачу газа через большое количество сопел,- tangential gas supply through a large number of nozzles,

- закручивание газового потока,- swirling the gas stream,

- образование кольцевого вихревого потока с обеспечением его движения по винтовой линии,- the formation of an annular vortex flow with ensuring its movement along a helix,

- подачу жидкости в зону пониженного давления по оси потока,- fluid supply to the reduced pressure zone along the flow axis,

- диспергирование жидкости потоком газа и формирование ее в пленку,- dispersing a liquid by a gas stream and forming it into a film,

- осуществление массообмена между газом и жидкостью в вихревом потоке.- the implementation of mass transfer between gas and liquid in a vortex flow.

Особенностями данного способа являются прямоточный контакт газа и жидкости; накапливание жидкости на стенках устройства и формирование вращающегося цилиндрического слоя, через который продувают газовые струи, после чего жидкость отбирают и дополнительно диспергируют газовым потоком. Формирование цилиндрического вращающегося слоя жидкости проводят с центробежным ускорением, превышающим ускорение свободного падения до 340 раз.The features of this method are direct-flow contact of gas and liquid; the accumulation of liquid on the walls of the device and the formation of a rotating cylindrical layer through which gas jets are blown, after which the liquid is withdrawn and further dispersed by the gas stream. The formation of a cylindrical rotating liquid layer is carried out with centrifugal acceleration exceeding the acceleration of gravity up to 340 times.

Устройство для осуществления способа содержит корпус, завихритель газового потока, тангенциально установленные патрубки подвода газа в корпус, патрубок подачи жидкости, переливную перегородку для формирования слоя жидкости на стенках корпуса, емкость с жидкостью и патрубок вывода отработанных фаз. Для прижатия газового потока к поверхности слоя жидкости на стенках корпуса устройство снабжено обтекателем, установленным по оси устройства.A device for implementing the method comprises a housing, a gas flow swirl, tangentially mounted nozzles for supplying gas to the housing, a fluid supply pipe, an overflow baffle for forming a liquid layer on the walls of the housing, a liquid container and a pipe for withdrawing the spent phases. To press the gas flow to the surface of the liquid layer on the walls of the housing, the device is equipped with a cowl mounted along the axis of the device.

Известное решение позволяет повысить эффективность массообмена, то есть контакта газа с жидкостью, а также расширить диапазон эффективной работы устройства.The known solution allows to increase the efficiency of mass transfer, that is, the contact of gas with a liquid, as well as expand the range of effective operation of the device.

Однако известный способ контакта газа и жидкости и устройство для его осуществления имеют следующие недостатки:However, the known method of contacting gas and liquid and a device for its implementation have the following disadvantages:

- низкая степень диспергирования жидкости, поскольку жидкость в массообменном процессе участвует в виде слоя на стенках устройства;- a low degree of dispersion of the liquid, since the liquid in the mass transfer process is involved in the form of a layer on the walls of the device;

- неразвитая площадь контакта газа и жидкости из-за формирования жидкости в виде слоя;- undeveloped contact area of gas and liquid due to the formation of liquid in the form of a layer;

- незначительная турбулизация потока газа из-за отсутствия противоточного движения;- slight turbulization of the gas flow due to the lack of countercurrent movement;

- незначительное время контакта реагирующих фаз в связи с низкой турбулизацией потоков газа и жидкости и прямоточным их движением;- short contact time of the reacting phases due to the low turbulization of gas and liquid flows and their direct-flow movement;

- повышенное давления потока газа, так как его продувают через слой жидкости в завихрителе;- increased pressure of the gas stream, as it is blown through a layer of liquid in the swirler;

- неравномерное распределение потоков газа и жидкости по поперечному сечению устройства и нерациональное использование рабочего объема в связи с тем, что взаимодействующие фазы концентрируются преимущественно по периферии устройства, а осевое пространство не участвует в массообменном процессе.- uneven distribution of gas and liquid flows over the cross section of the device and irrational use of the working volume due to the fact that the interacting phases are concentrated mainly on the periphery of the device, and the axial space is not involved in the mass transfer process.

В результате известное решение не позволяет обеспечить высокую эффективность массообменного процесса.As a result, the known solution does not allow for high efficiency mass transfer process.

Изобретение направлено на улучшение контактного взаимодействия газа и жидкости и связанную с этим интенсификацию массообменного процесса между фазами и повышение его эффективности за счет увеличения степени диспергирования жидкости, площади контакта газа и жидкости, турбулизации потока газа, увеличения времени контакта, равномерного распределения газа и жидкости по сечению устройства и рационального использования его рабочего объема.The invention is aimed at improving the contact interaction of gas and liquid and the associated intensification of the mass transfer process between the phases and increasing its efficiency by increasing the degree of dispersion of the liquid, the contact area of the gas and liquid, turbulizing the gas flow, increasing the contact time, uniform distribution of gas and liquid over the cross section device and rational use of its working volume.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Поставленная задача решена в способе контактного взаимодействия газа и жидкости, включающем тангенциальную подачу газа в цилиндрический корпус, закручивание газового потока вокруг оси корпуса с образованием винтового вихревого потока газа по периферии упомянутого цилиндрического корпуса, подачу жидкости в вихревой поток газа по оси корпуса с обеспечением ее диспергирования потоком газа и тепломассообмена между газом и жидкостью за счет их динамического взаимодействия. Согласно изобретению винтовой вихревой поток газа в концевой части цилиндрического корпуса ускоряют путем сужения упомянутого корпуса, разворачивают поток газа к оси корпуса, смешивают с подаваемой жидкостью и направляют газожидкостный поток в центральную область винтового вихревого потока в противоположном ему направлении.The problem is solved in a method of contact interaction of gas and liquid, including the tangential gas supply to the cylindrical body, twisting the gas flow around the axis of the body with the formation of a helical vortex gas flow around the periphery of the said cylindrical body, supplying liquid to the vortex gas flow along the axis of the body with its dispersion gas flow and heat and mass transfer between gas and liquid due to their dynamic interaction. According to the invention, a helical vortex gas flow in the end part of a cylindrical casing is accelerated by narrowing the casing, the gas flow is turned to the axis of the casing, mixed with the supplied liquid and the gas-liquid flow is directed to the central region of the helical vortex flow in the opposite direction.

Поставленная задача решена в также в устройстве для осуществления контактного взаимодействия газа и жидкости, включающем цилиндрический корпус, тангенциально установленный патрубок подвода газа, завихритель газа, патрубок подачи жидкости, расположенный в нижней части корпуса по его оси, и патрубок вывода отработанных фаз, расположенный в верхней части корпуса. Согласно изобретению патрубок подвода газа расположен в верхней части корпуса, а под корпусом расположена емкость с жидкостью, связанная по жидкой среде с патрубком подачи жидкости, при этом корпус дополнительно снабжен отражателем, расположенным в нижней части корпуса и обеспечивающим поворот потока воздуха при его движении от периферии к центру.The problem is also solved in a device for the contact interaction of gas and liquid, including a cylindrical body, a tangentially mounted gas supply pipe, a gas swirl, a liquid supply pipe located in the lower part of the body along its axis, and a waste phase outlet pipe located in the upper body parts. According to the invention, a gas supply pipe is located in the upper part of the housing, and a container with a liquid is located under the housing, connected in a liquid medium to a liquid supply pipe, while the housing is further provided with a reflector located in the lower part of the housing and allowing air flow to rotate when it moves from the periphery to the center.

Описанный выше способ и реализующее его устройство по сравнению с известными решениями позволяют значительно улучшить условия контактного взаимодействия газа и жидкости, интенсифицировать тепломассообменные процессы и увеличить их скорость за счет следующих факторов:The method described above and the device implementing it, in comparison with the known solutions, can significantly improve the conditions of contact interaction of gas and liquid, intensify heat and mass transfer processes and increase their speed due to the following factors:

- максимально развитой площади контакта газа и жидкости вследствие тонкого диспергирования жидкости;- the most developed area of contact between gas and liquid due to thin dispersion of the liquid;

- высокой степени диспергирования жидкости из-за высокой степени взаимной кинетической турбулизации слоев газового потока в продольном и поперечном сечениях по всему объему рабочего пространства;- a high degree of dispersion of the liquid due to the high degree of mutual kinetic turbulization of the layers of the gas stream in longitudinal and cross sections throughout the volume of the working space;

- значительного повышения времени контакта газа и жидкости вследствие высокой турбулизации газового потока, образования как встречного продольного, так и поперечного движения газа и жидкости и увеличения времени пребывания сред в корпусе устройства.- a significant increase in the contact time of gas and liquid due to the high turbulization of the gas flow, the formation of both counter longitudinal and transverse movement of gas and liquid and an increase in the residence time of the media in the device body.

Указанные факторы позволяют повысить производительность устройства за счет равномерного распределения реагирующих фаз по сечению корпуса устройства, рационального использования всего рабочего объема и активизации тепломассобменных процессов.These factors allow you to increase the productivity of the device due to the uniform distribution of the reacting phases over the cross section of the device casing, rational use of the entire working volume and activation of heat and mass transfer processes.

Кроме того, снижаются и энергетические затраты, поскольку процессы подачи жидкости в газовый поток, ее диспергирование, смешивание фаз и турбулизация потока газа осуществляются за счет кинетической энергии газа без использования дополнительных энергозатрат.In addition, energy costs are reduced, since the processes of supplying a liquid to a gas stream, its dispersion, phase mixing and turbulence of the gas stream are carried out due to the kinetic energy of the gas without the use of additional energy costs.

Предпочтительно поверхность отражателя представляет собой внутреннюю поверхность самопересекающегося тора, усеченного экваториальной плоскостью, а точка торовой поверхности отражателя, лежащая на ее оси вращения, предпочтительно расположена ниже экваториальной плоскости на расстоянии 0,75÷0,90 радиуса образующей окружности торовой поверхности.Preferably, the surface of the reflector is the inner surface of the self-intersecting torus truncated by the equatorial plane, and the point of the torus surface of the reflector lying on its axis of rotation is preferably located below the equatorial plane at a distance of 0.75 ÷ 0.90 of the radius of the circumference of the torus surface.

Особенности и преимущества изобретения будут более понятны из дальнейшего подробного описания варианта его осуществления со ссылкой на чертежи.Features and advantages of the invention will be more apparent from a further detailed description of an embodiment with reference to the drawings.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

На фиг.1 схематично показано устройство для реализации способа контактного взаимодействия газа и жидкости, вид в продольном разрезе;Figure 1 schematically shows a device for implementing the method of contact interaction of gas and liquid, a view in longitudinal section;

на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1;figure 2 is a section along aa in figure 1;

на фиг.3 представлена геометрическая модель торовой поверхности отражателя;figure 3 presents a geometric model of the torus surface of the reflector;

на фиг.4 изображена схема газодинамики в рабочем объеме устройства для осуществления способа контактного взаимодействия газа и жидкости, вид в продольном сечении;figure 4 shows a diagram of gas dynamics in the working volume of the device for implementing the method of contact interaction of gas and liquid, a view in longitudinal section;

на фиг.5 - сечение по В-В на фиг.4;figure 5 is a section along bb in figure 4;

на фиг.6 - сечение по С-С на фиг.4figure 6 is a section along CC in figure 4

Вариант осуществления изобретенияAn embodiment of the invention

Способ контактного взаимодействия газа и жидкости в соответствии с изобретением реализуется в устройстве, показанном на фиг.1 и 2. Это устройство содержит цилиндрический корпус 1, расположенные в его верхней части завихритель 2 (например, улиткообразный) и тангенциально установленный патрубок 3 подвода газа в корпус 1, патрубок 4 подачи жидкости, смонтированный в нижней части корпуса в зоне пониженного давления газового потока по его оси, емкость 5, снабженную патрубком 6 для наполнения емкости, и патрубок 7 для обеспечения постоянного уровня жидкости.The method of contact interaction of gas and liquid in accordance with the invention is implemented in the device shown in figures 1 and 2. This device contains a cylindrical housing 1 located in its upper part swirl 2 (for example, cochlear) and a tangentially mounted pipe 3 for supplying gas to the housing 1, a fluid supply pipe 4 mounted in the lower part of the housing in the zone of reduced pressure of the gas stream along its axis, a container 5 equipped with a pipe 6 for filling the tank, and a pipe 7 to provide a constant level liquids.

В нижней части корпуса 1 смонтирована разделительная перегородка 8. На ней установлен отражатель 9, поверхность которого представляет собой внутреннюю поверхность 10 самопересекающегося тора (фиг.3), то есть тора, у которого расстояние OO1 (или ОО2) между осью Х-Х вращения и центром образующей окружности меньше радиуса Rот этой образующей окружности. Поверхность 10 усечена экваториальной плоскостью 10′. Диаметр do отражателя, диаметр dк корпуса и диаметр dтп торовой поверхности равны между собой. Точка 10′′ торовой поверхности отражателя, лежащая на ее оси Х-Х вращения, расположена ниже экваториальной плоскости на расстоянии 0,75÷0,90 радиуса Rот образующей окружности торовой поверхности. Для вывода отработанных фаз из устройства в верхней его части имеются патрубок 11, разделитель газа и жидкости 12 и сливной патрубок 13. Для удаления остаточной жидкости из отражателя имеются патрубки 14. В показанном на чертежах варианте осуществления изобретения, согласно которому корпус расположен, по существу, вертикально, патрубки 14 расположены в нижней части поверхности 10 отражателя 9 обтекателя, однако они могут быть расположены в других местах, в частности в боковой поверхности корпуса при его расположении, отличном от вертикального.In the lower part of the housing 1 is mounted a partition wall 8. A reflector 9 is mounted on it, the surface of which is the inner surface 10 of the self-intersecting torus (Fig. 3), that is, a torus with a distance OO 1 (or ОО 2 ) between the axis X-X rotation and the center of the generating circle is less than the radius R from this generating circle. The surface 10 is truncated by the equatorial plane 10 ′. The diameter d o of the reflector, the diameter d of the casing and the diameter d m torus surfaces are equal. The point 10 ′ ′ of the torus surface of the reflector lying on its axis of rotation XX is located below the equatorial plane at a distance of 0.75 ÷ 0.90 of radius R from the generatrix of the circle of the torus surface. To withdraw the spent phases from the device, there is a pipe 11 in its upper part, a gas and liquid separator 12, and a drain pipe 13. To remove residual liquid from the reflector, there are pipes 14. In the embodiment shown in the drawings, according to which the housing is essentially vertically, the nozzles 14 are located in the lower part of the surface 10 of the fairing reflector 9, however, they can be located in other places, in particular in the side surface of the housing with its location other than vertical.

Необходимо отметить, что термины «верхний» и «нижний» в данном описании использованы по отношению к конструкции, схематично изображенной на фиг.1 и 4, то есть являются условными, и, по существу, означают, что одни элементы (завихритель 2, патрубок 3 подвода газа, патрубок 11 вывода отработанных фаз) находятся у одного основания цилиндрического корпуса, а другие (разделительная перегородка 8, емкость 5 для жидкости и патрубки 6 и 7) - у другого.It should be noted that the terms “upper” and “lower” in this description are used in relation to the structure schematically shown in figures 1 and 4, that is, they are conditional, and essentially mean that some elements (swirl 2, pipe 3 gas supply, pipe 11 output of the spent phases) are located on one base of the cylindrical body, and others (dividing wall 8, the capacity 5 for liquid and pipes 6 and 7) - on the other.

Способ контактного взаимодействия газа и жидкости в соответствии с изобретением осуществляется следующим образом (фиг.4÷6). В корпус 1 устройства тангенциально подают газ, который закручивается завихрителем 2 с образованием винтового вихревого потока, концентрирующегося вдоль стенок корпуса и движущегося с высокой скоростью по винтовой линии L в виде винтового «шнура». Одновременно с этим газовый поток в винтовом «шнуре» вращается вокруг оси по винтовой линии F. Далее вихревой кольцевой поток газа поступает в нижнюю часть корпуса устройства, где посредством торовой поверхности 10 отражателя 9 ускоряется за счет сужения корпуса, отклоняется от первоначального направления, совершает разворот к оси корпуса, смешивается с подаваемой жидкостью и поступает в центральную область винтового вихревого потока в противоположном ему направлении.The method of contact interaction of gas and liquid in accordance with the invention is as follows (figure 4 ÷ 6). A gas is tangentially fed into the device housing 1, which is twisted by a swirl 2 to form a helical vortex flow concentrating along the walls of the housing and moving at a high speed along the helix L in the form of a helical “cord”. At the same time, the gas flow in the screw “cord” rotates around the axis along the helix F. Then the vortex ring gas flow enters the lower part of the device’s body, where it is accelerated due to the narrowing of the body through the torus surface 10 of the reflector 9, deviates from the initial direction, and makes a turn to the axis of the housing, mixes with the supplied fluid and enters the central region of the helical vortex flow in the opposite direction.

Скорость потока и его кинетическая энергия при этом значительно увеличиваются за счет уменьшения его диаметра.The flow velocity and its kinetic energy in this case significantly increase due to a decrease in its diameter.

В результате поворота потока газа в корпусе образуется многослойный (четырехслойный) вихревой поток, в котором наблюдается противоточное движение слоев как в поперечном, так и в продольном сечениях. По продольным и поперечным границам Q слоев за счет встречного движения и высокой скорости потоков происходит интенсивная взаимная, кинетическая турбулизация сначала поверхностных участков, а затем и внутренних зон слоев, что в конечном итоге приводит к турбулизации газа по всему объему V потока и корпуса. По оси S корпуса в результате высокой скорости потока образуется зона пониженного давления, за счет чего в поток эжектируется жидкость из патрубка 4. Количество поступающей в газовый поток жидкости автоматически изменяется с изменением скорости потока газа, то есть с изменением расхода газа.As a result of the rotation of the gas flow in the casing, a multilayer (four-layer) vortex flow is formed in which countercurrent motion of the layers is observed both in the transverse and longitudinal sections. The longitudinal and transverse boundaries of the Q layers, due to oncoming motion and high flow rates, cause intense mutual, kinetic turbulization of the first surface sections and then the inner zones of the layers, which ultimately leads to gas turbulization throughout the entire volume V of the stream and body. A low pressure zone is formed along the S axis of the housing as a result of the high flow rate, due to which liquid from the nozzle 4 is ejected into the stream. The amount of liquid entering the gas stream automatically changes with a change in the gas flow rate, that is, with a change in gas flow.

Поступающая в поток газа жидкость активно диспергируется и тонко распыляется турбулизированным газовым потоком. Частицы жидкости равномерно распределяются по всему объему потока, смешиваются с вихрями потока и реагируют с газом, при этом обеспечивается максимально высокий коэффициент тепло- или массопередачи.The liquid entering the gas stream is actively dispersed and finely atomized by the turbulized gas stream. Liquid particles are evenly distributed over the entire volume of the stream, mixed with the vortices of the stream and react with the gas, while ensuring the highest possible heat or mass transfer coefficient.

Приведенные выше соотношения между конструктивными параметрами устройства для осуществления способа контактного взаимодействия газа и жидкости являются оптимальными. При соблюдении соотношений достигаются высокие показатели тепломассообменного процесса.The above relations between the structural parameters of the device for implementing the method of contact interaction of gas and liquid are optimal. By observing the ratios, high heat and mass transfer processes are achieved.

Так, при расположении точки 10′′ торовой поверхности на величину менее 0,75 радиуса Rот образующей окружности торовой поверхности 10 в центральной осевой части потока образуется зона разрежения, в которой восходящие слои газа не пересекаются и не контактируют друг с другом, что снижает возможность турбулизации за счет кинетического взаимодействия и уменьшает эффективность массообменного процесса. При этом наблюдается также избыточное количество жидкости, захватываемый потоком из патрубка 4.So, when the point 10 ″ of the torus surface is located by an amount less than 0.75 of radius R from the circumference of the torus surface 10, a rarefaction zone is formed in the central axial part of the flow, in which the ascending layers of gas do not intersect and do not contact each other, which reduces the possibility of turbulization due to kinetic interaction and reduces the efficiency of the mass transfer process. In this case, an excess amount of liquid is also trapped by the flow from the pipe 4.

При расположении точки 10′′ торовой поверхности 10 на величину более 0,90 радиуса Rот образующей окружности торовой поверхности 10 потоки газа пересекаются друг с другом, разрушаются и нарушают поверхностный контакт в центральной и верхней части устройства, что снижает кинетическую турбулизацию газового потока и эффективность массобмена. Кроме того, при этом ухудшаются условия эжектирования жидкости в поток газа и количество жидкости становится недостаточным для проведения процесса массообмена.When the point 10 ′ ′ of the torus surface 10 is located at a value of more than 0.90 radius R from the circumference of the torus surface 10, the gas flows intersect with each other, break down and disrupt surface contact in the central and upper parts of the device, which reduces the kinetic turbulence of the gas flow and efficiency mass transfer. In addition, the conditions of ejection of the liquid into the gas stream are worsened, and the amount of liquid becomes insufficient for the process of mass transfer.

Claims (4)

1. Способ контактного взаимодействия газа и жидкости, включающий тангенциальную подачу газа в цилиндрический корпус, закручивание газового потока вокруг оси корпуса с образованием винтового вихревого потока газа по периферии упомянутого цилиндрического корпуса, подачу жидкости в вихревой поток газа по оси корпуса с обеспечением ее диспергирования потоком газа и тепломассообмена между газом и жидкостью за счет их динамического взаимодействия, отличающийся тем, что винтовой вихревой поток газа в концевой части цилиндрического корпуса ускоряют путем сужения упомянутого корпуса, разворачивают поток газа к оси корпуса, смешивают с подаваемой жидкостью и направляют газожидкостный поток в центральную область винтового вихревого потока в противоположном ему направлении.1. The method of contact interaction of gas and liquid, including the tangential gas supply to the cylindrical body, swirling the gas flow around the axis of the body with the formation of a helical vortex gas flow around the periphery of the said cylindrical body, supplying liquid to the vortex gas flow along the axis of the body to ensure its dispersion by the gas stream and heat and mass transfer between gas and liquid due to their dynamic interaction, characterized in that the helical vortex gas flow in the end of the cylindrical body accelerate by narrowing the said housing, deploy the gas flow to the axis of the housing, mix with the supplied liquid and direct the gas-liquid flow into the central region of the helical vortex flow in the opposite direction. 2. Устройство для контактного взаимодействия газа и жидкости, включающее цилиндрический корпус, тангенциально установленный патрубок подвода газа, завихритель газа, патрубок подачи жидкости, расположенный в нижней части корпуса по его оси, и патрубок вывода отработанных фаз, расположенный в верхней части корпуса, отличающееся тем, что патрубок подвода газа расположен в верхней части корпуса, а под корпусом расположена емкость с жидкостью, связанная по жидкой среде с патрубком подачи жидкости, при этом корпус дополнительно снабжен отражателем, расположенным в нижней части корпуса и обеспечивающим поворот потока воздуха при его движении от периферии к центру.2. A device for the contact interaction of gas and liquid, including a cylindrical body, a tangentially mounted gas supply pipe, a gas swirl, a liquid supply pipe located in the lower part of the body along its axis, and an exhaust phase outlet pipe located in the upper part of the body, characterized in that the gas supply pipe is located in the upper part of the housing, and a container with liquid is located under the housing, connected in a liquid medium to the liquid supply pipe, while the housing is further provided with a reflection a body located in the lower part of the housing and providing rotation of the air flow during its movement from the periphery to the center. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что поверхность отражателя представляет собой внутреннюю поверхность самопересекающегося тора, усеченного экваториальной плоскостью.3. The device according to claim 2, characterized in that the reflector surface is the inner surface of a self-intersecting torus truncated by the equatorial plane. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что точка торовой поверхности отражателя, лежащая на ее оси вращения, расположена ниже экваториальной плоскости на расстоянии 0,75÷0,90 радиуса (Rот) образующей окружности торовой поверхности. 4. Device according to claim 3, characterized in that the point of torus reflector surface lying on its axis of rotation is located below the equatorial plane at a distance of 0.75 ÷ 0.90 radius (R on) of the generatrix circle torus surface.
RU2013158078/05A 2011-07-08 2011-07-08 Contact interaction between gas and fluid and device to this end RU2579084C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2011/000499 WO2013009204A1 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Gas-liquid contacting method and device for the implementation thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013158078A RU2013158078A (en) 2015-08-20
RU2579084C2 true RU2579084C2 (en) 2016-03-27

Family

ID=47506284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013158078/05A RU2579084C2 (en) 2011-07-08 2011-07-08 Contact interaction between gas and fluid and device to this end

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2579084C2 (en)
WO (1) WO2013009204A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567613C1 (en) * 2014-01-28 2015-11-10 Общество с ограниченной ответственностью "ВКМ групп" RU Method of wet gas cleaning and device to this end
CN111714914A (en) * 2020-07-07 2020-09-29 山东禹王生态食业有限公司 Flash tank for preventing material from leaking

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2847083A (en) * 1956-06-18 1958-08-12 Exxon Research Engineering Co Fractionator design
US3862827A (en) * 1972-10-24 1975-01-28 Gerhard Miczek West dust collector with concurrent flow contacting chamber
SU1225603A1 (en) * 1985-01-07 1986-04-23 Воронежский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт Dust trap
RU2192912C1 (en) * 2001-04-18 2002-11-20 Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" Method of contacting gas and liquid and device for method embodiment

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1058110A1 (en) * 1982-05-06 1992-06-30 Специальное Конструкторское Бюро "Энергохиммаш" Heat-mass exchanger

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2847083A (en) * 1956-06-18 1958-08-12 Exxon Research Engineering Co Fractionator design
US3862827A (en) * 1972-10-24 1975-01-28 Gerhard Miczek West dust collector with concurrent flow contacting chamber
SU1225603A1 (en) * 1985-01-07 1986-04-23 Воронежский Ордена Трудового Красного Знамени Инженерно-Строительный Институт Dust trap
RU2192912C1 (en) * 2001-04-18 2002-11-20 Дочернее открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро нефтеаппаратуры" Открытого акционерного общества "Газпром" Method of contacting gas and liquid and device for method embodiment

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013158078A (en) 2015-08-20
WO2013009204A1 (en) 2013-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1122554C (en) Separation device
JP2019528162A (en) Internal circulation reactor with both reaction and separation functions
US20080066622A1 (en) Reflecting packed column
CN104399367B (en) A kind of flue washing device with scaling shape orifice plate
CN103301958B (en) Gas-liquid separation apparatus
CN103534035A (en) Filter
RU2579084C2 (en) Contact interaction between gas and fluid and device to this end
CN105107355B (en) Absorption and separation integration sulfurous gas desulfurization cyclone reaction device
CN106582163A (en) Dust-containing gas purification method and device
RU2344869C2 (en) Method of liquid separation from gas flow and device for its realisation
CN205379776U (en) Wet process sprays whirl integration air purification device
CN108939887B (en) Supergravity desulfurizing device
CN1221644A (en) Cyclone dispersion absorbing/separating process and absorbing tower
CN107626199A (en) A kind of gas cleaning reactor and flue gas purification system
CN111632435B (en) Method for purifying waste gas containing liquid hazardous chemicals
RU2260470C1 (en) Vortex-type dust collector
CN201410358Y (en) Device for disposing waste gas at high gas speed
CN113648775A (en) Gas cooling-washing device and method
RU2671733C1 (en) Device for separation of gas-liquid mixture
JPH0211296B2 (en)
WO2020249824A1 (en) Cyclonic evaporator apparatus and associated method
RU107961U1 (en) VORTEX STEP FOR CONTACT GAS COOLING
CN107583772B (en) Multi-phase cyclone separation unit and cyclone separator
RU2232625C1 (en) Vortex apparatus for performing physico-chemical processes at descending flow of phases
CN219376413U (en) Novel cyclone tube demister

Legal Events

Date Code Title Description
HZ9A Changing address for correspondence with an applicant
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160709