SU1313474A1 - Массообменное устройство дл контактировани газа (пара) и жидкости - Google Patents

Description

11

Изобретение относитс  к оборудо- ван1по химических производств и предназначено дл  аппаратов регенерации .отработанных кислот, работающих при больших нагрузках по жидкости и переменном расходе газа, дл  проведени  массообменных процессов между газом (паром) и жидкостью при больших удельных нагрузках по жидкости и переменном расходе газа (пара), например отпарки, десорбции, может быть использовано также в ректификационных или абсорбционных колоннах, газожидкостных реакторах.

Целью изобретени   вл етс  обеспечение надежной работы и эффективного массообмена в широком диапазоне изменени  нагрузок по пару (газу) при регенерации отработанных кислот от производств нитросоединений.

На фиг. 1 схематически показано массообменное устройство, вертикальный разрез, на фиг. 2 - лопатки за- вихрител  в аксонометрии,

В вертикальном цилиндрическом корпусе 1 установлен периферийный кольцевой сборник 2 жидкости. На верхней части сборника 2 закреплен многолопаточньй завихритель 3 с карманом гидрозатвора 4 в центре. К нижней части сборника 2 подсоединен переливной канал 5, свободный конец которого размещен в кармане гидрозатвора нижележащего контактного устройства . Лопатки 6 завихрител  3 выполнены с утолщенной нижней кромкой 7 и снабжены поперечными направл ющими ребрами 8.

Контактное устройство работает следующим образом.

Поток газа (пара) проходит снизу вверх через завихритель 3 и начинает двигатьс  по винтовым лини м, т.е. приобретает поступательно-вращательное вихревое движение. Жидкость с. вышележащей ступени по переливным каналам 5 поступает в карман гидрозатвора 4, а затем на завихритель 3. Поток пара интенсивно взаимодействует с жидкостью и вызывает ее перемещение от центра к периферии до кольцевого сборника 2 жидкости. Оттуда жидкость по переливным каналам 5 стекает на нижележащую ступень.

Надежна  работа и эффективный мас сообмен в широком диапазоне изменени  нагрузок обеспечиваютс  конструктивными особенност ми лопаток завихрител  .

34742

При малых нагрузках по газу (скорость в зазорах 2-15 м/с при плотности газа около 1 кг/м ) реализуетс  пленочный режим работы. Жидкость 5 затекает в зазоры между лопатками и образует на их поверхности пленку, котора  обтекаетс  потоком газа.Наличие утолщени  на нижней кромке лопаток при этом преп тствует провалу 0 жидкости, так как в наиболее узком сечении скорость газа превьш1ает критическую величину 4,4 м/с. Если при этом расход жидкости небольшой и толщина пленки мала, то поперечные 15 ребра тормоз т движение от центра к периферии, что способствует интенсификации массопереноса из-за увеличени  толщины пленки жидкости и более полного смачивани  жидкостью ло- 0 паток. В случае большого расхода

жидкости пленка затопл ет поперечные ребра и в пленке возникает циркул ционное течение. На поверхности пленки жидкость увлекаетс  газовым 5 потоком вверх, а у поверхности лопатки она под действием силы т жести стекает вниз. Поскольку ребра имеют наклон, стекающа  жидкость перемещаетс  по радиусу к периферийной 0 части, т.е. наклоненные к центру завихрител  поперечные направл ющие ребра, наход щиес  в затопленном сос то нии, ускор ют транспортировку жидкости и тем самым увеличивают про- пускную способность контактного устройства по.жидкости.

При больших нагрузках по газу (скорость в зазорах более 15 м/с) реализуетс  капельный режим работы с 0 полным вытеснением жидкости из межлопаточного пространства. В этом случае жидкость диспергируетс  на капли , которые.увлекаютс  вихревым потоком во вращательное движение и под 5 действием центробежных сил перемеща- ютс  к периферии. Высока  эффективность массообмена обеспечиваетс  в этом режиме большой удельной поверхностью тонкодиспергированной жид- п кости и высокой скоростью обтекани  капель потоком газа.

Увеличение по радиусу завихрител  ширины утолщени  нижней кромки лопаток обеспечивает примерное посто н- г ство ПО радиусу завихрител  отношени  скоростей газа на выходе и входе завихрител . Благодар  этому уменьшаетс  изменение гидродинамических условий по радиусу, исключаютс  нежелательные локальные  влени  провала жидкости или ее вытеснени  из межлопаточного зазора. Увеличение степени перекрыти  зазора между лопатками утолщением нижней кромки вызы- вает, с одной стороны, расширение диапазона устойчивой работы в област низких нагрузок газа, так как критическа  скорость может быть обеспечена при меньших расходах газа, и, с другой стороны, рост гидравлического сопротивлени , При степени перекрыти  менее 40% пленочный режим становитс  малоустойчивым. Если эта величина превьш1ает 80%, то предельно допустимое гидравлическое сопротивление (около 1,0 кПа) достигаетс  при скорости газа в верхних зазорах завихрител  около 15-20 м/с вместо 30 м/с дл  завихрител  без утолщен- ных лопаток.

Уменьшение высоты поперечных направл ющих рвбер от нижней к верхней кромке лопатки снижает их вли ние на работу контактного устройства в капельном режиме. Такие ребра почти полностью наход тс  в аэродинамической тени утолщени  нижней кромки и н привод т к росту гидравлического сопротивлени  из-за трени  и дополни- тельной турбулизации. Если наклон ребер менее 10, то.они преп тствуют

движению пленки жидкости от центра к периферии. При наклоне более 50° резко уменьшаетс  их вли ние на транспорт жидкости. И в том, и в другом случае происходит уменьшение диапазона нагрузок по жидкости в пленочном режиме.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Массообменное устройство дл  контактировани  газа (пара) и жидкости; содержащее завихритель из радиально расположенных лопаток, периферийный кольцевой сборник жидкости, переливной канал с гидрозатвором, о т л и- чающеес  тем, что, с целью обеспечени  надежной работы и эффективного массообмена в широком диапазоне изменени  нагрузок по газу (пару) при регенерации отработанных кислот от производств нитросоедине- ний, лопатки завихрител  выполнены с утолщенной нижней кромкой и снабжены поперечньми направл ющими ребрами с верхней стороны, при этом утолщение выполнено с увеличивающейс  по радиусу завихрител  шириной, а поперечные ребра выполнены с уменьшающейс  от нижней к верхней кромкам высотой и установлены с уклоном к центру эавихрител  под углом 10-50°.

   х

   фиг.

   Фиг.2