SU1274715A1

SU1274715A1 - Mass exchange apparatus

Info

Publication number: SU1274715A1
Application number: SU853930435A
Authority: SU
Inventors: Леонид Яковлевич Живайкин; Леонид Афанасьевич Бахтин; Николай Анатольевич Федянин; Иосиф Григорьевич Бляхер; Михаил Самуилович Гофман; Олег Синанович Чехов; Нина Александровна Ветлугина
Original assignee: Горьковский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.А.А.Жданова
Priority date: 1985-06-17
Filing date: 1985-06-17
Publication date: 1986-12-07

Abstract

Изобретение относитс к химической , нефтехимической, газодобывающей, пищевой и др. отрасл м промьшшенности . Цель изобретени - повышение эффективности работы аппарата за счет организации противоточного режима взаимодействи фаз и увеличени поверхности их контакта. Массообменный аппарат содержит корпус 1, размещенную в нем перегородку, образующую спиральный канал, снабженную по всей высоте направл ющими пластинами, плоские крышки 11 и днище, ороситель 10 и штуцера дл ввода и вывода газа и жидкости. Ороситель 10 расположен в выходном по газу участке спирального канала, перегородка 7 выполнена с зонами перфорации, с обеих сторон которых установлены с зазором направ , л ющие пластины 14, 15. Причем пластина , расположенна со стороны выс пуклой поверхности перегородки, единена с ней в начале зоны перфорации по ходу газа, а пластина, расположенна со стороны вогнутой поверхности , - в конце той же зоны перфорации . 1 з.п. ф-лы, 3 ил.This invention relates to the chemical, petrochemical, gas, food, and other industries. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the apparatus by organizing a countercurrent phase interaction mode and increasing the surface of their contact. The mass transfer apparatus comprises a housing 1, a partition housed therein, forming a spiral channel provided with guide plates over the entire height, flat covers 11 and a bottom, a sprinkler 10 and nozzles for inlet and outlet of gas and liquid. The sprinkler 10 is located in the gas outlet section of the spiral channel, the partition 7 is made with perforation zones, on both sides of which the guide plates 14, 15 are installed with a gap. The plate, located on the side of the high surface of the partition, is single with it at the beginning perforation zones in the direction of the gas, and the plate, located on the side of the concave surface, is located at the end of the same perforation zone. 1 hp f-ly, 3 ill.

Description

Изобретение относитс к химическо и другим отрасл м промышленности и моЖет быть использовано дл проведени массообменных процессов в системах газ (пар) - жидкость. Цель изобретени - повышение эффективности работы аппарата за счет организации противоточного режима взаимодействи фаз и увеличени поверхности их контакта. На фиг. 1 приведен аппарат, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. на фиг. 3 - узел I на фиг. 2. Аппарат содержит цилиндрический корпус 1, коническое днище 2 со штуцером 3 дл вывода жидкости и плоску :.срхнюю крышку 4. Патрубок штуцера 5 . подвод щего газ, расположен танген1ди ально, отвод щий штуцер 6 газа соосен аппарату, его патрубок заглублен внутрь аппарата. Внутри аппарата между уплотн ющими плоскими крышками установлена перегородка 7 выполненна из загнутого в спираль листа. В результате в аппарате образуютс : спиральный канал 8 между соседними витками.перегородки и периферийной расшир ющейс по ходу газа криволинейный канал 9, расположенный между корпусом и наружным витком перегород ки. В выходном по газу участке спирального канала установлены оросите ли 10 известной конструкции, например форсунки или перфорированные трубы. Между корпусом и ко 1и -еским днищем установлена плоска крышка 11 с окнами .12, расположенными мегкду наpyscHbiM витком перегородки и корпусом Перегородка выполнена с расположенными на некотором рассто нии одна от другой зонами 13 перфорации., с обеих сторон которых установлены с зазором направл ющие пластины 14 и 15, причем пластина 14, расположен на CQ стороны выпуклой поверхности перегородки, соединена с ней в нач.але зоны перфорации по ходу газа, а пластина 15, расположенна со сторон вогнутой поверхности - в конце той же зоны перфорации. Дл дальнейшего повышени эффективности работы направл ющие пластины 14, расположенные со стороны выпуклой поверхности перегородкиj, выполнены выступающими за пределы зоны перфорации и снабжены отверсти ми 16 Узел 17, состо щий из зоны перфорации и расположенных с двух сторон от нее направл ющих пластин, образует гидродинамический затвор дл газа и переточное устройство дл жидкости. Аппарат работает следующим образом . Газ по тангенциальному патрубку штуцера 5 входит внутрь спирального канала 8, проходит последовательно все витки от периферии к центру и через штуцер 6 выходит из аппарата. Благодар специально предназначенным дл сепараци:и жидкости и газа двум последним узлам 17, расположенным на последнем витке перегородки 7 и циклонному эффекту, газ перед выходом очищаетс от жидких капель и брызг. Через оросители 10, расположенные в выходном по газу участке спирального канала 8, в аппарат поступает жидкость в диспергированном виде. При взаимодействии с быстродвижущимс по спиральной траектории газовым потоком капли жидкости под действием центробежных сил отбрасываютс к вогнутой поверхности перегородки 7, образу жидкую пленку, котора движетс по ней, ув.пекаема газом также с высокой скоростью до встречи с ближайшим по ходу движени узлом 17. Инерционными силами жидка пленка увлекаетс в канал между направл ющей п.ластнной 15 и зоной перфорации, заполн ет его., кинетическа энерги пленки переходит в потенциальную, давление в канале & , г ,Э возрастает. Скорость газа перед направл ющими пластинами 14 и 15 меньше, чем между этими пластинами. Вследствие этого давление газа, в сечении гЗ узла 17 больше, чем за этим сечением. На участке следующего от центра спирального канала между направл ющй : (И пластинами 14 и 15 скорость газа значительно больше, чем за пластинами . Вследствие инжекционного эффекта в сечении 6Ь узла 17 возникает разрежение , Под действием суммарного перепада давлени между сечени ми и Sfe узла 17 жидкость из канала 6с.Э выдавливаетс через зону перфорации в канал fetS узла 17 и далее выбрасываетс в следующий от центра спиральный канал. При взаимодействии с быстродвижущимс газовьм потоком в этом канале жидкость диспергируетс на капли, отбрасываетс на вогнутую поверхность следующего (по направлению от центра к периферии) витка перегородки 1, движетс по ней, увлекаема газом, виде пленки до встречи с ближайшим узлом 17 и все процессы повтор ютс .The invention relates to the chemical and other branches of industry and can be used for conducting mass transfer processes in systems gas (vapor) - liquid. The purpose of the invention is to increase the efficiency of the apparatus by organizing a countercurrent phase interaction mode and increasing the surface of their contact. FIG. 1 shows the apparatus, a general view; in fig. 2 shows section A-A in FIG. in fig. 3 shows the node I in FIG. 2. The apparatus contains a cylindrical body 1, a conical bottom 2 with a fitting 3 for taking the liquid out and a flat one: an outer cover 4. A fitting for the fitting 5. the gas supply pipe is located tangentially, the gas outlet port 6 is coaxial with the apparatus, its branch pipe is buried inside the apparatus. Inside the apparatus, between the sealing flat covers, a partition 7 is made of a sheet folded into a spiral. As a result, the apparatus forms: a spiral channel 8 between adjacent turns of the partition and a peripheral gas extending along the curvature channel 9 located between the housing and the outer turn of the partition. At the gas outlet of the spiral channel, irrigators 10 of a known construction are installed, for example, nozzles or perforated pipes. A flat cover 11 with windows .12 located on the schHM turn of the partition and the case is installed between the casing and the bottom floor and the casing. The partition is made with spaced perforation zones 13 apart from each other. The guide plates are mounted on both sides 14 and 15, with the plate 14 located on the CQ side of the convex surface of the partition, connected to it at the head of the perforation zone along the gas, and the plate 15 located on the sides of the concave surface at the end of the same perforation zone. To further increase the efficiency of the operation, the guide plates 14, located on the side of the convex surface of the partition wall, are protruding beyond the perforation zone and are provided with openings 16. The unit 17, consisting of a perforation zone and located on both sides of the guide plates. for gas and a flow device for liquids. The device works as follows. The gas through the tangential pipe fitting 5 enters the inside of the spiral channel 8, passes successively all the turns from the periphery to the center and through the fitting 6 leaves the device. Due to the special purpose of separation: both liquid and gas to the last two nodes 17, located on the last turn of the partition 7 and to the cyclone effect, the gas is cleaned from liquid drops and splashes before leaving. Through sprinklers 10, located in the gas outlet section of the spiral channel 8, liquid flows into the apparatus in dispersed form. When interacting with a fast-moving spiral trajectory by the gas flow, liquid droplets under the action of centrifugal forces are thrown to the concave surface of the partition 7, forming a liquid film that moves along it, uv.pekaemoy gas also at high speed before meeting with the node 17. forces the liquid film is entrained into the channel between the guide section of the power 15 and the perforation zone, fills it. The kinetic energy of the film passes into the potential, the pressure in the channel & , g, e increases. The gas velocity in front of the guide plates 14 and 15 is lower than between these plates. As a consequence, the gas pressure in the cross section of the GB 17 of the node 17 is greater than this section. In the area of the next from the center of the spiral channel between the guide: (And the plates 14 and 15 the gas velocity is much higher than behind the plates. As a result of the injection effect, section 17 of section 17 produces a vacuum. Under the effect of the total pressure drop between section 17 and Sfe of section 17, liquid from channel 6.E. is squeezed out through the perforation zone into the fetS channel of node 17 and further ejected into the spiral channel next to the center. When interacting with the fast-moving gas flow in this channel, the liquid disperses into drops, discarding are on the concave surface of the next (in the direction from the center to the periphery) partitions the coil 1, is moved along it, uvlekaema gas as a film to meet with the nearest node 17, and all processes are repeated.

Аналогичным образом работают все узлы 17, выдавлива жидкость из предыдущего в следующий от центра канал в том числе и расположенные на наруж ном витке перегородки, через которые жидкость (из первого по ходу газа и последнего по ходу жидкости спирального канала) выдавливаетс в периферийный канал 9, расположенный между корпусом и наружным витком перегородки .All nodes 17 work in a similar way, squeezing the fluid from the previous to the next channel from the center, including the partitions located on the outer turn, through which the liquid (from the first along the gas and the last along the liquid of the spiral channel) is squeezed into the peripheral channel 9, located between the housing and the outer turn of the partition.

Из канала 9 жидкость через окна 12 в плоской крышке перетекает в сборник жидкости, расположенный в коническом днище 2, и через щтуцер 3 выводитс из аппарата.From channel 9, the liquid through the windows 12 in the flat lid flows into the liquid collector located in the conical bottom 2, and through the clamper 3 is withdrawn from the apparatus.

Контакт фаз в пределах одной ступени (участок спирального канала между двум соседними узлами 17) протекает с большей интенсивностью (вследствие высокой скорости газа) в режим пр мотока. В целом же в аппарате реализован противоточный режим движе-, ни фаз. Газ движетс от периферии к центру, жидка фаза - в обратном направлении.The contact of the phases within one stage (the section of the spiral channel between two adjacent nodes 17) flows with greater intensity (due to the high gas velocity) to the right-handed mode. In general, the device is equipped with countercurrent mode of motion, or phases. The gas moves from the periphery to the center, the liquid phase in the opposite direction.

II

Установка оросител в выходном по газу участке спирального канала, наличие зон перфорации в перегородке , с обеих сторон которых установлены с зазором направл ющие пластины соединение пластины, расположенной со стороны выпуклой поверхности, с перегородкой в начале зоны перфорации по ходу газа, а пластины, расположенной со стороны вогнутой поверхности - в конце той же зоны перфорации обеспечивает противоточный режим движени фаз, который характеризуетс максимальной (по сравнению со всеми другими возможными схемами движени фаз) движущей силой протекающих процессов, что увеличивает эффективность работы аппарата.The installation of the irrigator in the gas outlet section of the spiral channel, the presence of perforation zones in the partition wall, on both sides of which are installed with a clearance guide plates, a connection plate, located on the side of the convex surface, with a partition at the beginning of the perforation zone along the gas flow, and the plate located side of the concave surface - at the end of the same perforation zone provides a countercurrent mode of phase movement, which is characterized by a maximum (compared to all other possible phase movement patterns) movement uschey force of the processes, which increases the efficiency of the apparatus.

Выполнение направл ющих пластин, расположенных со стороны выпуклой поверхности перегородки, выступающими за пределы зон перфорации и снабжение их отверсти ми создает капельные зовы контакта фаз, рассредоточенные по значительной длине контактной ступени , увеличивает поверхность контакта фаз, что приводит к еще большему увеличению эффективности работы аппарата .Making guide plates located on the side of the convex surface of the partition protruding beyond the perforation zones and supplying them with openings creates drop drops of the contact of the phases dispersed over a considerable length of the contact stage, increasing the surface of the contact of the phases, which leads to an even greater increase in the efficiency of the apparatus.

Практически весь объем предлагаемого противоточного аппарата работает при больших скорост х газа от 15 25 м/с и выше, что значительно снижает объем аппарата (его габаритные размеры) при заданной производительности , уменьшает его металлоемкость и стоимость изготовлени .Virtually the entire volume of the proposed countercurrent apparatus operates at high gas velocities of 15–25 m / s and higher, which significantly reduces the apparatus volume (its overall dimensions) for a given performance, reduces its metal consumption and manufacturing cost.

Некоторые отрасли промышленности и производства требуют массообменную аппаратуру низкой высоты. Этим требовани м также удовлетвор ет предлагаемый массообменный аппарат.Some industries and manufacturing require low-height mass transfer equipment. These requirements are also met by the proposed mass transfer apparatus.

Предлагаемьй аппарат имеет сравнительно малое гидравлическое сопротивление , что снижает затраты электроэнергии в процессе эксплуатации.The proposed device has a relatively low hydraulic resistance, which reduces the cost of electricity during operation.

Пример, Провод т процесс контактировани газа с жидкостью в аппарате предлагаемой конструкции при производительности по газу 7200 м/ч и расходу жидкости 14,4 при соотношении ширины и высоты спирального канала 0,1:1,0 и скорости газа в канале 20 м/с. Аппарат имеет четьфе витка спиральной перегородки с 16 контактными ступен м (участкаъш спирального канала между двум соседними зонами перфорации). Диаметр выходного патрубка газа 0,4 м, радиус первого от центра витка перегородки 0,3 м, диаметр корпуса аппарата 1,6 м.Example, The process of contacting gas with a liquid in an apparatus of the proposed design is carried out with a gas flow rate of 7200 m / h and a liquid flow rate of 14.4 at a ratio of the width and height of the spiral channel 0.1: 1.0 and the gas velocity in the channel 20 m / s . The device has a spiral turn of a spiral partition with 16 contact steps (section of the spiral channel between two adjacent perforation zones). The diameter of the gas outlet pipe is 0.4 m, the radius of the first partition winding from the center is 0.3 m, the diameter of the apparatus is 1.6 m.

При этих услови х объем аппарата составл ет 3 м- , а гидравлическое сопротивление 2280 Па.Under these conditions, the volume of the apparatus is 3 m-, and the hydraulic resistance is 2280 Pa.

При заданных расходах жидкости и газа дл процесса контактировани газа с жидкостью в колонне с колпачковы№1 тарелками расчетным путем получают следующие данные. При скорости газа 1 м/с диаметр колонны равен 1,6 м. При числе тарелок, равном 16 шт., рассто нии между тарелками 0,4 м с учетом высоты сепарационной и кубовой зоны высота колонны составл ет 9 м.Given the flow rates of the liquid and gas for the process of contacting the gas with the liquid in the column with cap # 1 plates, the following data is obtained by calculation. With a gas velocity of 1 m / s, the diameter of the column is 1.6 m. With the number of plates equal to 16, the distance between the plates is 0.4 m, taking into account the height of the separation and bottom zones, the height of the column is 9 m.

При этих услови х объем аппарата равен 18 м- (в 6 раз больше объема предлагаемого аппарата), а гидравлическое сопротивление контактной части колонны составл ет 7150 Па (в 3,1 раза больше гидравлического сопротивлени предлагаемого аппарата).Under these conditions, the volume of the apparatus is 18 m (6 times the volume of the proposed apparatus), and the hydraulic resistance of the contact part of the column is 7150 Pa (3.1 times the hydraulic resistance of the proposed apparatus).

51275127

Claims

Invention Formula

,one. A mass transfer apparatus comprising a housing, a spirally arranged partition in it with the formation of channels, provided with guide plates over the entire height, flat covers and a bottom, a sprinkler and nozzles for inlet and outlet of gas and liquid, characterized in that due to the organization of the counter-current mode of interaction of the phases and increasing the surface of their contact, the sprinkler is located in the gas outlet section of the channel,

aa

56

The rod is made with perforation zones, on both sides of which guide plates are installed with a gap, the plate located on the side of the convex surface of the partition is connected to it at the beginning of the perforation zone along the gas, and the plate located on the side of the concave surface - at the end same perforation zone,

2. Apparatus pop, 1, characterized in that the guide plates, located on the side of the convex surface of the partition, are made with holes and are protruding beyond the perforation zone.

Puff.2

L./-. Х510

fig.Z