SU1124991A1

SU1124991A1 - Массообменный аппарат

Info

Publication number: SU1124991A1
Application number: SU823493102A
Authority: SU
Inventors: Валерий Геннадьевич Правдин; Игорь Александрович Волков; Наталья Николаевна Курникова; Юрий Дмитриевич Панаев
Original assignee: Предприятие П/Я А-1785
Priority date: 1982-09-27
Filing date: 1982-09-27
Publication date: 1984-11-23

Abstract

1. МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, содержащий корпус,разделенный по высоте на секции поризонтсшьными перегородками с переливньпии трубками, выполненными с отверсти ми в нижних част х, и размещенными на каждой перегородке соосно трубкам контактными элементами в виде патрубков с эавихрител ми , с укрепленными на патрубках сепарационными элементами, о тличающийс тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена за счет увеличени скорости газового потока и улучшени сепарации фаз, сепарационные элементы выполнены в виде усеченной сверху и снизу сферы с отверсти ми внизу и прикреплены нижними торцамк к верхним кромкам патрубков, выступающих - внутрь усеченной сферы с образоваО нием гидрозатворных карманов.

Description

2. Аппарат по п. 1, о.т л и чающийс тем, что, с целью расширени пределов нагрузки по жид- кой фазе, нижние концы переливных

трубок расположёны под завихрител ми и снабжены запорными клапанами, прикрепленными к поплавкам .

Изобретение относитс к конструк ци м масообменных аппаратов и может быть использовано в процессах массо обмена дл систем газ - жидкость. Известно пр моточное контактное устройство дл взаимодействи пара (газа) с жидкостью, состо щее из го ризонтальной тарелки с паровыми пат рубками и контактных трубок, установленных с зазором над паровыми .патрубками. Над контактными трубками установлены друг над друге усеченные конусы, внутри KOTOEWX помещена винтова лопасть (эавихритель ) 1 . Недостатком этого устройства вл етс то, что зазор между паровыми патрубками и контактными трубками лимитиЕ ует нагрузки По жидкой фазе А при значительных скорост х газа наблюдаетс большой унос жидкости, т.е. недостаточна сепараци фаз из-за пересечени газовых и жидкост ных потоков. Известен масоообменный аппарат с внешними переточнь и труба 4и, состо щий из отдельных царг. Кажда ца га снабжена двум трубными плитами , через которые проход т трубчатые контактные злементы. Они расположены соосно с определенным зазором по всей высоте аппарата . Каждаай контактный элемент содержит завихритель и распылитель жидкости. Распылители дл жидкости установлены перед завйхрител ми, а концы трубчатых соосных контактных элементов соединены между собой посредством коаксиально расположенного с ними сепарационного патрубка 2 . Недостатками этого аппарата вл ютс высокое гидравлическое сопротивление (во внешних переточных трубах) и ограниченна диаметром пе реточных труб скорость подачи жидкости . В случае подачи жидкости со скоростью больше номинальной через определенное врем произойдет захлебывание аппарата. Известен массообменный аппарат, состо щий из корпуса, контактных трубчатых элементов, снабженных винтовыми насадками. Внутри нижнего конца каждого из контактных элементов соосно помещен гидрозатворный стакан с расположенной в центре него переточной трубкой,на которой укреплена насадка. Аппарат разделен горизонтальными перегородками на .секции зЗ . Основным недостатком данного аппарата вл етс низка эффективность сепарации фаз, поскольку практически вс жидкость, котора переливаетс из стакана на завихритель, подхватываетс газовым потоком, контактирует с ним в завихрителе и на внутренних стенках патрубка, сформировавшись в пленку,а затем выбрасываетс в сепарационное пространство . Однако конструкци устройства не позвол ет избежать перекрестных токов, в которых капельки жидкости под действием центробежных сил пересекают восход щие из соседних патрубков газовые потоки. Известно, что дл организации восход щего пленочного течени скорость газа должна быть не менее 7 м/сек (система ВОД9 - воздух) и несколько меньше дл жидкостей, плотность которых меньше 1000 кг/м. Поэтому дл эффективной работы аппарата необходим строго лимитированный и очень узкий диапазон скоростей; при скорост х газа 7 м/сек и более уноситс практически вс жидкость, так как стечь ей практически невозможно; аппарат может выполн ть функции только пр моточного абсорбера; при скорост х газа менее 7 м/сек возможен барботажны или пульсирующий режимы в трубках, пленка не формируетс , но часть жидкости стекает на нижележащую тарелку,-аппарат может выполн ть функции противоточного абсорбера , ректификационной колонны, десорбера , но с низким коэффициентом массообмена . Известен массообменный аппарат, содержащий тарелки, на которых жестко закреплены контактные патрубки с отбойными устройствами в верхней части и завйхрител ми, в котором узел подвода жидкости и контактные патрубки выполнены в виде U-образной трубки, один конец которой закреплен в полотне вы1иележащей тарелки, а второй конец расположен по центру контактного патрубка над завихрителем, заглушен сверху и снабжен боковыми отверсти ми 4 .

Недостатком аппарата вл етс узкий диапазон скоростей газовых по .токов, строга ограниченность расхода по жидкой фазе, лимитированна диаметрс1ми отверстий U -образных трубок, а также сложность конструкции и практическа невозможность сборки, если не устанавливать каждую тарелку между фланцами. Кроме того, сепаратор-отбойник существенно повышает гидравлическое сопротивление контактно-сепарирующего узла, поскольку он перекрывает выходное отверстие патрубка в зоне максимальных расходных и центробежных скоростей газового потока.

Известен тепломассообменный аппарат , содержащий корпус, на тарелках которого установлены контактные элементы, состо щие из сферической верхней части и закручивающей поток лопастной нижней части, причем дно нижней части соединено циркул ционной трубкой с верхней частью в месте ее наибольшего диаметра. Переток жидкой фазы с верхних тарелок на нижние осуществл етс по трубкам, опущенным до основани нижней части через радиальные отверсти s .

Недостатками этого устройства вл ютс узкий диапазон скоростей газовых потоков, ограниченность расхода по жидкой фазе, а также сложность конструкции: практическа невозможность изготовлени вихревого элемента { нижней части контактного устройства) И монтажа колонны без фланцев дл каждой тарелки.

Известен масообменный аппарат, содержащий корпус, разделенный по высоте иа секции горизонтальными перегородками с переливными трубкамл , выполненными с отверсти ми в нижних част х, и размещенными на каждой перегородке соосно трубкам коитактнь&ш элементами в виде патрубков с завихрител ми, с укрепленНЁО4И на патрубках сепарационными элементами 6 . Однако в известием аппарате незначительна эффективност за счет ухудшени условий сепарации фаз и узкий диапазон скоростей газового потока.

Цель изобретени - интенсификаци процесса массообмена за счет увелични скорости газового потока и улучшени сепарации фаз и расширение пределов нагрузки по жидкой фазе.

Поставленна цель достигаетс тем, что в аппарате, содержащем корпус , разделенный по высоте на секции горизонтальными перегородками с переливными трубками, выполненными с отверсти ми в нижних част х и

;размещенными на каждой перегородке соосно трубкам контактными элементами в виде патрубков с завихрител ми с укрепленными на патрубках сепарационными элементами, последние выполнены в виде усеченной сверху и снизу сферы с отверсти ми внизу и прикреплены нижними торцами к верхним кромкам патрубков, выступающих внутрь усеченной сферы

10 с образованием гидрозатворных карманов .

Нижние концы переливных трубок расположены под завихрител ми и снабжены запорными клапанами, при5 крепленными к поплавкам.

На фиг.1 изображен аппарат, продольный разрезJ на фиг.2 - переливна трубка.

Аппарат состоит из корпуса 1 с установленными по высоте тарелка0 ми 1, в которых расположены контактные патрубки 3 с завихрител ми 4 и переливными трубками 5. На контактных патрубках 3 установлены полусферические сепараторы 6 с от5 версти ми 7 таким образом, что верхн часть патрубков вл етс каплеотбойником , а диаметр верхнего тор .ца полусферы равен или больше наружного диаметра патрубка 3. На нижних

0 концах переливных трубок имеютс радиальные сливные отверсти 8, Чтобы расширить пределы нагрузки по жидкой фазе, в переливных трубках смонтированы клапаны 9, прикрепленные тросиками (стержн ми) 10 к поплавкам 11. Нижние отверсти переливных трубок служат седлом 12 клапана .

Аппарат работает следующим Образом ,

Газ и жидкость поступают на тарелку 2 противотоком. Газ - снизу, жидкость - сверху. При выходе из радиальных сливных отверстий 8 переливных трубок 5 часть жидкости увлекаетс газом. Газо-жидкостна смесь поступает в завихритель 4, контактирует в зоне закручивани и в сформировавшейс выше пленке. Сепараци начинаетс на выходе из завихрител , так как жидкость отбрасываетс на стенки патрубка центробежными силами. Но те же силы на выходе из цилиндрических патрубков без сепаратора перебрасывают капельки жидкости от одного к другому . Эти. капельки подхватывает газовый поток и сепараци оказываетс неэффективной.

0 в предлагаемом аппарате жидкость продолжает сепарироватьс , проход через верхний край патрубков 3 и попада в пространство между верхним концом патрубка 3 и корпусом се5 паратора 6. Капельки (струи) жидкос

Claims

1. МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ, ¹ содержащий корпус,разделенный по высоте на секции горизонтальными перегородками с переливными трубками, выполненными с отверстиями в нижних частях, и размещенными на каждой перегородке соосно трубкам контактными элементами в виде патрубков с завихрителями, с укрепленными на патрубках сепарационными элементами, о тличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена за счет увеличения скорости газового потока и улучшения сепарации фаз, сепарационные элементы выполнены в виде усеченной сверху и снизу сферы с отверстиями внизу и прикреплены нижними торцами к верхним кромкам патрубков, выступающих _ внутрь усеченной сферы с образоваО нием гидрозатворных карманов.

SU„„ 1124991

2. Аппарат по π. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения пределов нагрузки по жидкой фазе, нижние концы переливных трубок расположёны под завихрителями и снабжены запорными клапанами, прикрепленными к поплавкам.