RU46946U1

RU46946U1 - MIXING DEVICE FOR THE GAS-LIQUID SYSTEM

Info

Publication number: RU46946U1
Application number: RU2003134901/22U
Authority: RU
Inventors: А.В. Леонтьев; И.В. Галицкий; Г.М. Гончаров
Original assignee: Ярославский государственный технический университет
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2005-08-10

Abstract

Устройство относится к устройствам, которые используются для проведения процессов смешения жидкости с газом, а также их химического взаимодействия. Оно может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической промышленности и др. Смесительное устройство содержит корпус, инжекционную камеру, распылитель жидкости, выполненный в виде вертикальной трубы, диспергатор - плоский экран, расположенный перпендикулярно к оси трубы, и подвижную насадку, помещенную в реакционный объем. Подвижная насадка значительно интенсифицирует процесс массопереноса, увеличивая поверхность контакта фаз за счет собственной поверхности, а также за счет обновления межфазной поверхности в результате соударения насадки с газовыми пузырьками. Плотность материала насадки должна быть на 10... 40% больше плотности жидкости.The device relates to devices that are used to carry out the processes of mixing liquid with gas, as well as their chemical interaction. It can be used in the oil refining, petrochemical, chemical industries and others. The mixing device contains a housing, an injection chamber, a liquid atomizer made in the form of a vertical pipe, a dispersant - a flat screen located perpendicular to the axis of the pipe, and a movable nozzle placed in the reaction volume . The movable nozzle significantly intensifies the mass transfer process, increasing the phase contact surface due to its own surface, as well as due to the renewal of the interphase surface as a result of the nozzle colliding with gas bubbles. The density of the material of the nozzle should be 10 ... 40% higher than the density of the liquid.

Description

Изобретение относится к устройствам, которые используются для проведения процессов смешения жидкости с газом, а также их химического взаимодействия. Оно может быть использовано в нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической промышленности и др.The invention relates to devices that are used to carry out the processes of mixing liquid with gas, as well as their chemical interaction. It can be used in the oil refining, petrochemical, chemical industries, etc.

Наиболее перспективные методы интенсификации газожидкостных процессов: инверсия фаз, использование входных и концевых эффектов, соударение, закручивание, взаимная эжекция потоков, наложение пульсаций и др.The most promising methods of intensification of gas-liquid processes: phase inversion, the use of input and terminal effects, collision, swirling, mutual ejection of flows, imposing pulsations, etc.

Известно устройство, в котором используются многие из этих методов интенсификации [авт. свид. СССР №1263330 (МКП ВО IF 5/04)]. В этом устройстве для интенсификации массообменного процесса путем увеличения поверхности контакта фаз и скорости ее обновления устанавливаются четыре дополнительных смесителя в горизонтальной плоскости. Недостатком такого устройства является сложность конструкции, значительное увеличение давления и расхода жидкости, которая подается на пять смесителей.A device is known in which many of these intensification methods are used [ed. testimonial. USSR No. 1263330 (MKP VO IF 5/04)]. In this device for the intensification of the mass transfer process by increasing the contact surface of the phases and the speed of its renewal, four additional mixers are installed in the horizontal plane. The disadvantage of this device is the design complexity, a significant increase in pressure and flow rate, which is fed to five mixers.

Наиболее близким конструктивным аналогом является аэрирующее устройство [авт. свид. СССР № 593723 (МКП ВО 1 F 5/04)], которое примем в качестве прототипа. Аэрирующее устройство содержит корпус, распылитель жидкости, смеситель, выполненный в виде вертикальной трубы, диспергатор, расположенный перпендикулярно к оси трубы. Жидкость под давлением подается в распылитель и распыливается, создавая скоростной поток. Скоростной поток распыленной жидкости создает разряжение в инжекционной камере, позволяющее засасывать газовую фазу внутрь смесителя. В смесителе происходит первая фаза контакта жидкости и газа, обусловленная развитой поверхностью распыленной жидкости. На The closest structural analogue is an aeration device [ed. testimonial. USSR No. 593723 (MKP VO 1 F 5/04)], which we will take as a prototype. The aerating device comprises a housing, a liquid spray, a mixer made in the form of a vertical pipe, a dispersant located perpendicular to the axis of the pipe. Liquid under pressure is supplied to the atomizer and atomized, creating a high-speed flow. The high-speed flow of the atomized liquid creates a vacuum in the injection chamber, which allows the gas phase to be sucked into the mixer. In the mixer, the first phase of liquid-gas contact occurs, due to the developed surface of the atomized liquid. On the

выходе из смесителя газожидкостная смесь диспергируется, образуя тонкую дисперсию, обуславливающую вторую стадию контакта фаз.At the outlet of the mixer, the gas-liquid mixture is dispersed, forming a fine dispersion, causing the second phase contact phase.

Недостатком прототипа является то, что интенсивность перемешивания, а следовательно процесса массопереноса, в рабочем объеме реактора значительно ниже, чем в смесителе (вертикальной трубе), хотя время пребывания жидкости и газа в рабочем объеме значительно больше (в сотни раз), чем в смесителе.The disadvantage of the prototype is that the intensity of mixing, and consequently the mass transfer process, in the working volume of the reactor is much lower than in the mixer (vertical pipe), although the residence time of the liquid and gas in the working volume is much longer (hundreds of times) than in the mixer.

Цель изобретения: интенсификация процесса массообмена путем увеличения поверхности контакта фаз и скорости ее обновления за счет подвижной насадки, помещенной в реакционный объем.The purpose of the invention: the intensification of the process of mass transfer by increasing the contact surface of the phases and the speed of its renewal due to the movable nozzle placed in the reaction volume.

На чертеже изображено предложенное смесительное устройство для системы газ - жидкость.The drawing shows the proposed mixing device for the gas-liquid system.

Смесительное устройство содержит корпус 1, инжекционную камеру 2, распылитель жидкости 3, соосно установленный смеситель 4, выполненный в виде вертикальной трубы, диспергатор 5, расположенный перпендикулярно к оси трубы, и подвижную насадку 6, помещенную в реакционный объем.The mixing device comprises a housing 1, an injection chamber 2, a liquid atomizer 3, a coaxially mounted mixer 4 made in the form of a vertical pipe, a dispersant 5 located perpendicular to the axis of the pipe, and a movable nozzle 6 placed in the reaction volume.

Устройство работает следующим образом. Жидкость под давлением подается в распылитель 3, распыливается и засасывает газ, поступающий в инжекционную камеру 2. Образовавшаяся газожидкостная смесь походит через смеситель 4. В смесителе происходит первая фаза контакта жидкости и газа, обусловленная развитой поверхностью распыленной жидкости В зависимости от режима работы смесителя, его геометрических параметров и перепада давления на распылителе, в смесителе может образовываться газожидкостный двухфазный поток с различным соотношением жидкости и газа. Двухфазный поток может быть с дисперсной жидкой, либо газовой фазой. При определенных условиях может происходить инверсия фаз в самом смесителе и газовая фаза становится дисперсной. Подобный режим работы наиболее эффективен ввиду того, что в момент инверсии наблюдается наибольшее значение коэффициента массопередачи. При выходе из смесителя газожидкостный поток с большой The device operates as follows. The liquid under pressure is supplied to the atomizer 3, atomized and sucks in the gas entering the injection chamber 2. The resulting gas-liquid mixture passes through the mixer 4. The first phase of liquid-gas contact occurs in the mixer, due to the developed surface of the atomized liquid. Depending on the mode of operation of the mixer, it geometric parameters and pressure drop across the spray gun, a gas-liquid two-phase flow with a different ratio of liquid to gas can form in the mixer. The two-phase flow can be with a dispersed liquid or gas phase. Under certain conditions, phase inversion can occur in the mixer itself and the gas phase becomes dispersed. This mode of operation is most effective due to the fact that at the moment of inversion the highest value of the mass transfer coefficient is observed. When leaving the mixer, a gas-liquid stream with a large

скоростью ударяется в диспергатор 5. При ударе газожидкостного потока о диспергатор газовые пузырьки дробятся. Происходит вторая стадия контакта газа с жидкостью. Затем образовавшая смесь распределяется по реакционному объему аппарата, куда помещена подвижная насадка. В реакционном объеме осуществляется третья стадия контакта газа с жидкостью. Плотность материала насадки должна быть на 10... 40% больше плотности жидкости. При меньших значениях плотности - насадка всплывает на поверхность реакционного объема, при больших - находится внизу реакционного объема, т.к. кинетической энергии вытекающей газожидкостной смеси недостаточно для подъема насадки.the velocity hits the dispersant 5. When a gas-liquid stream hits the dispersant, gas bubbles are crushed. The second stage of gas-liquid contact occurs. Then the resulting mixture is distributed over the reaction volume of the apparatus where the movable nozzle is placed. In the reaction volume, the third stage of gas-liquid contact is carried out. The density of the material of the nozzle should be 10 ... 40% higher than the density of the liquid. At lower values of density, the nozzle floats to the surface of the reaction volume; at large values, it is located below the reaction volume, because the kinetic energy of the resulting gas-liquid mixture is not enough to lift the nozzle.

Помещенная в рабочий объем насадка значительно интенсифицирует процесс массопереноса, увеличивая поверхность контакта фаз за счет собственной поверхности, а также за счет обновления межфазной поверхности в результате соударения насадки с газовыми пузырьками.The nozzle placed in the working volume significantly intensifies the mass transfer process, increasing the phase contact surface due to its own surface, as well as due to the renewal of the interphase surface as a result of the nozzle colliding with gas bubbles.

Claims

A mixing device for gas-liquid systems containing a housing, an injection chamber, a spray, a mixer made in the form of a coaxially mounted pipe directed vertically downward, a dispersant perpendicular to the axis of the pipe, characterized in that the device is equipped with a movable nozzle placed in the reaction volume, the density of the material of the movable nozzle is 10 ... 40% higher than the density of the liquid.