SU1018667A1 - Массообменный вихревой аппарат - Google Patents

Abstract

1 .МАССООБМЕННЫЙ ВИХРЕВОЙ АППАРАТ , состо щий из корпуса и уста-, новленных в нем коаксиальных перфорированных и сплошных перегородок в виде цилиндров усеченных конусов, раздел ющих внутреннюю полость аппарата на несколько ступеней, и устройство дл  перетока жидкости из вышележащей ступени в нижележащую ступень, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности за счет стабилизации вихревого струйно-пленочного режима работы, основани  каждого усеченного конуса соединены с соответствукадими по размерам основани ми соседних ко-. нусов, 2. Аппарат по п. 1, отличающий с   тем, что.устройство дл  пег- S ретока жидкости выполнено в виде от- щ версти  в нижней части перфорирован (Л ной перегородки, кромки которого отогнуты вниз. X/ 00 а о ы

Description

Изобретение относитс  к аппаратуре дл  массообмена и,теплообмена в системах газ-жидкость и может быть использовано в химической промышленности , черной и цветной металлургии, в процессах газоочистки, десорбции, абсорбции, увлажнени  и очистки газов , широко примен емых в различных област х народного хоз йства.

Известен аппарат дл  проведени  процессов массообмена, состозиций из корпуса с установленными в нем попарно эллиптической формы тарелками нижней и верхней, расположенными вынутост ми навстречу друг другу. Нижн   тарелка из каждой пары прикреплена к-,:корпусу при помощи крошитейнов , а верхн   св зана с нижней уголками . Над нижней тарелкой установлена кольцева  перегородка, в центре которой имеетс  отверстие и патрубок

Тарелки имеют отверсти  в виде тангенциально направленных арочных чешуек, что обеспечивает вращательно движение жидкости.Жидкость перетекает с тарелки на тарелку через кольцевой сливной карман между верхней и нижней тарелками,а также корпусом аппарата и через отверстие в центре нижней части тарелки.

Процесс массообмена интенсифицируетс  за счет увеличени  площади эл липтической тарелки по сравнению с плоской струйной тарелкой 1.

Однако известный.аппарат содержит значительное число деталей, сложных в изготовлении, особенно эллиптических тарелок с просечками. При малых и больших нагрузках по жидкости равнс 1ерность распределени  жидкости на тарелках не достигаетс , аппарат работает в струйном режиме, струйно-пленочный режим в аппарате не достигаетс , так как дл  его осуществлени  насадка должна иметь строгую геометрию посто нной кривизны, например, в виде отрезков цилиндров и усеченнных конусов с определенным углом наклона к оси, иметь горизонтальное сечение в виде пар концентрических окружностей, прорези специальной формы, обеспечивающие оптимальное живое сечение -насадки - около 40% к сечению аппарата насадка должна рбеспечивать свободный переток жидкости сверху вниз по винтовой линии. ;

Кроме того, аппарат имеет значительное гидравлическое сопротивление высокую металлоемкость и не может быть изготовлен многосекционным.

Известен аппарат дл  проведени  процессов массообмена с регул рной насадкой, сос.то щей из чередующихс  элементов, образованных соединением наклонных в противоположную сторону пластин, снабженных направленными

просечными отверсти ми, и расположенных по высоте в шахматном пор дке , нижние кромки которых отогнуты вниз параллельно Противоположным сторонам нижележащих элементов насадки , а верхние грани нижележащих элементов , расположены выше линий отгиба пластин. Кромки просечных отверстий в смежных пластинах направлены параллельно их образующим в противоположные стороны, например в сторону наклона пластин 2.

Аппарат 2} проще в изготовлении, чем аппарат I3i однако насадка имее сложную конструкцию, которую сложно размещать в аппаратах круглого сечени . Аппарат работает в пленочном режиме, а устойчива  работа его возмо ,кна лишь при идеальном распределении орошени  по насадке, поэтому час жидкости в аппарате накапливаетс  на отдельных участках насадки и не принимает эффективного участи  в процессе массообмена. Аппарат имеет значительное гидравлическое сопротивление и высокую металлоемкость. Наличи параллельных р дов, пластин исключает возможность вихревого движени  газа в виду отсутстви  кольцевых каналов , поэтому вихревой струйно-пленочный режим работы в аппарате С2 не может -быть достигнут.

Известен массообменный аппарат, содержащий в корпусе контактные тарелки в виде гофрированных перфорированных конусов, распределительные кольца, установленные между основани ми конусов, сливные патрубки, выполненные в вершине каждого полого конуса , установленного вершиной вниз, ,отбойники, размещенные с зазором относительно сливных патрубков ts.

Гофрированные конусы размещены на некотором рассто нии друг от друга в чередующейс  последовательности вершинг1ми вверх и вниз. Указанный аппарат содержит значительное количество , элементов, сложен по конструкции и имеет высокую материалоемкость Аппарат работает в пленочном режиме, интенсификаци  работы осуществл етс  за счет увеличени  поверхности массообмена путем гофрировани  конусов . Гофрированные конуса обеспечивают стекание жидкости только сверху вниз,без завихрени ,что исключает возможность осуществлени  в нем вихревого струйно-пленочного режима массообмена . Аппарат имеет значительное гидравлическое сопротивление и недостаточную производительность, не может быть многосекционньлм, часть газового потока у стенок аппарата из-за наличи  гофров на конусах не вступает во вза1 1одействие с потоком жидкости .

Известен массообменный вихревой аппарат, состо щий из корпуса и установленных в нем коаксиальных перфорированных и сплошных перегородок, обраэунж1нх цилиндры и усеченные кон са, разделйющих внутреннюю полость аппарата на несколько ступеней, и устройство дл  перетока жидкости из вышележащей ступени на нижележащую ступень 4 3. . Недостаток аппарата в том, что наличие переточных труб и пространства между соседними элементами насадки снижает производительность аппарата за счет дестабилизации вихревого струйно-пленочного режима его работы, что снижает возможную предельную нагрузку на единицу объе ма или единицу высоты аппарата. Пер точные трубы, и пространства между соседними элементами насадки аппара та усложн ют его изготовление и мон таж. Цель изобретени  - повышение про изводительности за счёт стабилизации вихревого струйно-пленочного ре -жима работы. Поставленна  цель достигаетс  тем что в массообменйс вихревом аппара состо щем из корпуса и установленных в нем коаксиаль11ых перфорированных и сплошных перегородок образующих цилиндры и усеченные конуса, раздел ющих внутреннюю полость аппарата на несколько ступеней, и устройство дл  перетока жидкости из вышележащей ступени на нижележащую ступень, основани  каждого усеченного конуса соединены с соответствующими по размерам основани ми соседних конусов . Целесообразно, чтобы устройство дл  перетока  шдкости было выполнен в виде отверсти  в цижней части пер форированной перегородки, кромки ко Topoto отогнуты вниз. На фиг. 1 изображен аппарат с, пе регородками в виде цилиндров и усеченных конусов, продольный разрез; на фиг. 2 - просечка дл  перетока жидкости. В цилиндрическом корпусе 1 аппар та установлена вплотную к стенкам насадка, состо ща  из перфорированных перегородок 2 в виде усеченных конусов и сплошных цилиндрических перегородок 3. Перфорированные перегородки 2 соедин{ены по лини м (окружност м) меньшего диаметра (меньших основаНИИ ) 4 с цилиндрическими перегородКс1ми 3 по круговому сечению 5. В перфорированных перегородках 2 имеютс  переточные отверсти  дл  жидкости 6 и просечки 7 дл  прохода га зового вихр  из газовывод щих камер 8 в контактные камеры 9. Центра на  цилиндрическа  перегородка 3 об разует вертикальный канал 10, заглу шенный в каждой ступени поперечной сплошной перегородкой. Переливные устройства (фиг. 2 ) расположены в нижней части перфорированной перегородки 2 и состо т из отверстий 11 и лепестков 12. Лепестки 12 отогнуты таким образом, чтобы жидка  фаза попадала на верхнюю «ать перфорированной перегородки нижележащей ступени, т.е. до ее просечки 7. Аппарат работает следующим образом . Газ поступает в аппарат тангенциально , через нижнюю царгу, в которой и закручиваетс . Из нижней царги газ поступает в контактные камеры 9 нижней ступени. Из контактных камер 9 газовый поток распредел етс по просечкам 7 перфорированных перегородок 2. В просечках 7 газовый поток ускор етс  и тангенциально поверхности перегородок 2 поступает в газрвывод щие камеры 8, из которадх переходит в контактные камеры 9 вьвиерасположенной ступени насадки, образующие с таЗовывод щими камерами В нижележащей ступени единые каналы в корпусе аппарата, имеющие поперечное сечение в виде треугольника, две вершины которого расположены ближе к периферии аппарата , а треть  ве  иина обращена в сторону центральной оси аппарата, а тре- ть  вершина обращена в сторону I.SHTральной оси аппарата и лежит накруговом сечении 5. Такое устройство кольцевых каналов способствует стабилизации газового вихр  в аппарате. Жидкость, стекающа  по насадке переточных отверстий дл  жидкости 6 через отверсти  11 поступает на лепестки 12 и вихрем газа с лепестков 12 отбрасываетс  на верхнюю часть перфорированной перегородки 2 нижележащей ступени, в которой стека ет по перфорированной перегородке 2 сверху вниз, навстречу поднимающемус  из контактной камеры 9 и движущемус  снизу вверх вихрю газа. Газ через просечки 7 ускоренными в просечках стур ми илходит в газовывод щую камеру 8 вьвлерасположенной ступени, прО{%1ва  жидкостную пленку на перфорированных перегородках 2, где и происходит массообмен. Ввиду вихревого движени  газа жидкость на перфорированных перегородках 2 тоже закручиваегрс , поэтому траектори  отдельных частиц может быть изображена винтовой линией при общем движении жидкости сверху вниз. На опытных установках дл  наблюдени  за движением жидкости и газа были встроены в испытываемые аппараты дарги из прозрачного материала (органического стекла7. В прозрачных част х аппарата можно было визуально определить моменты начал работы аппарата в струйно-пленочном режиме, а также работу его в пленочном ре- жиме , момент начала накоплени  жидкости из аппарата вследствие ее вспе нивани . Таким образом, по графику изменени  давлени  от скорости газа и визуально было установлено, что вихревой струйно-пленочный режим работы аппарата наблюдаетс  при скорости газа в живом сечении аппарата от 1,2 до 7,7 м/сек. Визуально наблюдалось и винтово движение жидкости по насадке - при введении индикатора в виде тонкой стру на перфорированную перегородку 2. До скорости газа 1,2 м/сек аппарат работает малоэффективно, жидкость с лепестков 12 на перфорированную пере городку 2 стекает стру ми и неравномерно распредел етс  по ее поверхности . При увеличении скорости газа более 1,2 м/сек газовый вихрь распре дел ет жидкость по насадке в виде равномерной пленки, через отверстие из которых прорываютс  струи газа, вызыва  интенсивное перемешивание жидкости,сообща  жидкости окружную скорость и вызыва  интенсификацию массообмена , перевод его в струйно-пленоч ный режим.При этом также измен етс  характер стекани  жидкости из просечек: она с лепестков 12 плоской струей поступает на верхнюю часть перфорированной перегородки 2 до начала просечек 7. Наличие лепестков 12 значи-. тельно снижает брызгоунос в объем камер 8 и 9 из просечек дл  жидкости . На различных системах газ-жидкость проведены лабораторные и производственные испытани  предлагаемых аппаратов диаметров 0,3, 0,6, 1, 2, и 4,2 м. В таблице приведены данные результатов испытаний предлагаемого и известного аппаратов.

1. Материалоемкость

Десорбци  брома из распри равной эффексола , содержащего:

мЗ, солей - 260 кг в 1 тивности, % брома - 0,74 кг в 1 мЗ

2.Максимальна  объемна  скорость газовой фазы при плотности орошени 10 на 1 м сечени  аппарата, %

3.То же, что и в п. 2, на 1 м объема

аппарата

4.То же, что и в п,2

при 40 , %

5.То же, что и в п.2, при 4 О м V, м на

1 м- объема аппарата

6.Высота насадки при которой достигаетс  степень десорбции

брома в 97%

7. Трудозатраты при изготовлении контактного устройства,%

1, Предельна  скорость

Абсорбци  аммиака водой из инертгаза при.плотности орошени  10 ного газа на 1 м, м/сек

72

100

86

100

7,7

6,9

Продолжение таблищл

Claims (2)

1. Г. МАССООБМЕННЫЙ ВИХРЕВОЙ АППАРАТ, состоящий из корпуса и установленных в нем коаксиальных перфо рированных и сплошных перегородок в виде цилиндров усеченных конусов, раздёляющих внутреннюю полость аппарата на несколько ступеней, и устройство для перетока жидкости из вышележащей ступени в нижележащую ступень, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет стабилизации вихревого струйно-пленочного режима работы, основания каждого усеченного конуса соединены с соответствующими по размерам основаниями соседних ко-, нусов.
2. 2. Аппарат поп. 1, отличающий с я тем, что.устройство для перетока жидкости выполнено в виде от- ® верстия в нижней части перфорированной перегородки, кромки которого отогнуты вниз.

   Фиг.1