SU1452576A1

SU1452576A1 - Apparatus for interaction of gas and liquid

Info

Publication number: SU1452576A1
Application number: SU874228536A
Authority: SU
Inventors: Владимир Алексеевич Марков; Александр Иванович Ершов; Александр Рэмович Голубев; Геннадий Васильевич Турунцев; Николай Иванович Кретов; Мечислав Иванович Шибутович; Анатолий Афанасьевич Самойлов
Original assignee: Белорусский технологический институт им.С.М.Кирова; Гродненское производственное объединение "Азот" им.С.О.Притыцкого
Priority date: 1987-02-25
Filing date: 1987-02-25
Publication date: 1989-01-23

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл взаимодействи газа с жидкостью , может быть использовано в химической, нефтехимической и других смежных отрасл х промышленности дл абсорбции и хемосорбции взрывоопасных под давлением газов жидким поглотителем , например, в процессе каталитического синтеза гидроксиламина из окиси азота и водорода, осуществл емого в аппарате с перемешивающим устройством, и позвол ет обеспечить безопасность и интенсифицировать процесс поглощени газа за счет увеличени давлени в зонах контакта. Устройство дл взаимодействи газа с жидкостью включает вертикально установленную в корпусе центральную трубу , разделенную по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками, закрытые турбинные мешалки со сплошным нижним и кольцевым верхним дисками , установленные с зазором к нижним торцам горизонтальных кольцевых перегородок. Между центральной трубой и корпусом закреплена перфорированна тарелка, а патрубки дл ввода газа установлены в каждой зоне контакта. 1 ил. о The invention relates to devices for the interaction of gas with a liquid, can be used in the chemical, petrochemical and other related industries for the absorption and chemisorption of explosive gases under pressure by a liquid absorber, for example, in the process of catalytic synthesis of hydroxylamine from nitric oxide and hydrogen carried out apparatus with a mixing device, and allows you to ensure the safety and intensify the process of gas absorption by increasing the pressure in the contact zones. A device for gas interaction with a liquid includes a central pipe vertically installed in the casing divided by the height of horizontal ring baffles, closed turbine mixers with continuous bottom and ring top discs mounted with a gap to the bottom ends of the horizontal ring baffles. A perforated plate is fixed between the central tube and the housing, and gas inlets are installed in each contact zone. 1 il. about

Description

: Изобретение относитс к устройст- |вам дл взаимодействи газа с жидко- 1стью и может быть использовано в хи- 1мической, нефтехимической и других смежных отрасл х промьшшенности дл I абсорбции и хемосорбции взрывоопас- ;ных под давлением газов жидким поглотителем , например, в процессе ка- ;талитического синтеза гидроксилами- iна из окиси азота и водорода, осуществл емого в аппарате с перемешивающим устройством.The invention relates to a device for the interaction of a gas with a liquid and can be used in chemical, petrochemical and other adjacent industrial fields for the absorption and chemisorption of explosive gases under pressure by a liquid absorber, for example, in the process the catalytic synthesis of hydroxylamine from nitric oxide and hydrogen carried out in an apparatus with a mixing device.

Цель изобретени - обеспечение безопасности и интенсификаци процес са поглощени газа за счет увеличе- The purpose of the invention is to ensure the safety and intensification of the process of gas absorption due to the increase in

НИН давлени в зонах контакта.NIN pressure in contact zones.

На чертеже схематично изображено предлагаемое устройство, разрез.The drawing schematically shows the proposed device, the cut.

Устройство содержит корпус 1 адпа рата, в котором соосно установлена центральна труба 2, разделенна по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками 3, между которыми по валу 4 в р д размещены турбинные за- крытые мешалки 5 с кольцевыми покровными 6 и сплошными нижними 7 дискамиThe device comprises an apparatus casing 1, in which the central tube 2 is coaxially mounted, divided by height by horizontal annular partitions 3, between which turbine closed agitators 5 with annular cover 6 and continuous bottom 7 discs are placed in a row

Мешалки 5 установлены вблизи перегородок 3 с минимальным зазором межд ;плоскостью покровного диска 6 и нижн iторцом горизонтальных перегородок 3, I а центральные отверсти в перегородк :3 И покровном диске 6 концентричны iдруг другу. При этом зазор обеспечи- вает свободное вращательное движение : мешалок 5 относительно неподвижных ; перегородок 3. В кольцевом прострак- : стве между диффузором 2 и корпусом 1 ; аппарата закреплена перфорированна тарелка 8,- По высоте центральной трубы 2 между перегородками 3 устанолены штуцеры 9 дл подвода газа в полость центральной трубыf а в нижне части корпуса под центральной тру- бой 2 имеетс газораспределитель 10. На наружном торце вержгёй перегородки 3 радиально закреплены отбойные пластины 11, предотвращающие образование центральной воронки.The mixers 5 are installed near the partitions 3 with a minimum gap between; the plane of the covering disk 6 and the bottom are horizontal partitions 3, I and the central holes in the partitions: 3 And the covering disk 6 are concentric with each other. In this case, the gap provides free rotational movement: of the agitators 5 with respect to the fixed ones; partitions 3. In the annular space between the diffuser 2 and the housing 1; perforated plate 8 fixed, - along the height of the central pipe 2 between partitions 3, fittings 9 are installed to supply gas into the cavity of the central pipe; there is a gas distributor 10 under the central pipe 2 in the lower part of the body. At the outer end of the holder 3, baffle plates are radially fixed 11, preventing the formation of a central funnel.

Устройство работает в периодическом и непрерывном режимах.The device operates in periodic and continuous modes.

В начале работы привод т во вращение вал 4 с мещалками 5. Одновременно производ т подачу невзрывоопасного компонента газовой смеси в придонный слой жидкости через газораспределитель 10. Под действием мешалок 5 в полости центральной трубы 2At the beginning of the operation, shaft 4 with baffles 5 is brought into rotation. At the same time, the non-explosive component of the gas mixture is supplied to the bottom layer of liquid through the gas distributor 10. Under the action of the agitators 5 in the cavity of the central tube 2

с с with with

00

образуетс поток жидкости, направленный вглубь сплошного сло , встречно выход щим из распределител 10 стру м газа. Поток жидкости разбивает газ на отдельные пузьфи, образовавша с газожидкостна смесь отбрасываетс в кольцевое пространство между центральной трубой 2 и корпусом 1 аппарата , поднимаетс до уровн тарелки 8 проникает через перфорацию в вышерасположенный слой жидкости, барботиру его, и затем увлекаетс потоком жидкости в полость центральной трубы 2. Здесь под действием каскада закрытых турбинных мешалок 5 кинетическа энерги осевого потока преобразуетс в давление радиальных струй жидкости , истекающих через межлопастные каналы каждой мешалки, в результате чего происходит сжатие газожидкостной смеси в зоне между кольцевыми пере- городками 3 по обе стороны мешалки. В зоне действи нижерасположенной на валу 4 мешалки 5 сжатие усиливаетс , поскольку предотвращаетс обратный переток газожидкостной смеси через зазор между мешалкой 5 и нижним торцом перегородки 3 в предыдущую зону . Таким образом, каскад мешалок в полости центральной трубы 2 между перегородками обеспечивает последовательный рост давлени нагнетаемой поочередно в зоны газожидкостной смеси . Макси з давлени имеет место в нижней части аппарата на выходе потока из центральной трубы и распростран етс до уровн перфорированной тарелки 8. Через отверсти перфорации сжати газржидкостна смесь дросселирует в слой жидкости выгое тарелки 8, диспергируюсь в нем, вследствие чего избыточное давление под тарелкой вновь преобразуетс в кинетическую энергию газожидкостных струй, которые восполн ют собой ту часть объема поверхностного сло , котора расходуетс на поток в центральной трубе 2. Так образуетс замкнутьй контур циркул ции газожидкостной смеси внутри сплошного сло , включающий зоны с последовательно возрас- давлением.a fluid flow is formed, directed inward into the continuous layer, which is opposed by 10 gas streams coming out of the distributor. The liquid flow breaks the gas into separate puzzles, the gas-liquid mixture that is formed is thrown into the annular space between the central tube 2 and the body 1 of the apparatus, rises to the level of the plate 8 and penetrates through the perforation into the upper layer of liquid, bubbling into it, and then drains the liquid into the central tube cavity 2. Here, under the action of a cascade of closed turbine mixers 5, the kinetic energy of the axial flow is transformed into the pressure of radial jets of fluid flowing through the inter-blade channels This results in compression of the gas-liquid mixture in the zone between the annular partitions 3 on both sides of the mixer. In the zone of action of the agitator 5 downstream on the shaft 4, the compression is enhanced because the gas-liquid mixture does not flow back through the gap between the agitator 5 and the lower end of the partition 3 into the previous zone. Thus, a cascade of mixers in the cavity of the central pipe 2 between the partitions ensures a consistent increase in the pressure of the alternately injected into the gas-liquid mixture zones. The maxi pressure takes place in the lower part of the apparatus at the outlet of the flow from the central tube and spreads to the level of the perforated plate 8. Through the perforations of the compression perforation, the fluid mixture throttles the outflow of plate 8 into the liquid layer, dispersing in it, resulting in overpressure under the plate again into the kinetic energy of gas-liquid jets, which compensate for that part of the volume of the surface layer that is consumed in the flow in the central tube 2. This forms a closed loop circulating uu liquid mixture inside the continuous layer comprising with consecutively vozras- pressure zone.

После установившейс циркул ции осуществл етс ввод газовых реагентов в полость центральной трубы 2 по зонам через штуцеры 9. Состав смеси газовых реагентов подбираетс дл каждой зоны в зависимости от давлени и с учетом взрываемости компонетов в составе смеси.After steady circulation, gas reagents are introduced into the cavity of the central pipe 2 through zones through fittings 9. The composition of the gas reagent mixture is selected for each zone depending on the pressure and taking into account the explosiveness of the components in the mixture.

При этом в верхние зоны, где давление невелико, впускают газ, обогащенный взрывоопасным компонентом газовой смеси, поскольку здесь недопустимо чрезмерное сжатие подводимого газа. И наоборот, в нижние зоны нагнетаетс смесь, обедненна взры- воопасным компонентом.At the same time, gas enriched with the explosive component of the gas mixture is admitted to the upper zones, where the pressure is low, since excessive compression of the supplied gas is unacceptable here. Conversely, a mixture depleted in an explosive component is injected into the lower zones.

По мере продвижени потока поочередно через зоны вдоль центральной трубы концентраци поглощаемого взрвоопасного компонента в газовой сме си падает, однако за счет повьпиени давлени в зонах подвода свежшс порций газовой смеси среднее значение движущей силы абсорбтщи по зонам сохран етс посто нным и интенсивност массообмена в целом по аппарату возрастает , при этом увеличиваетс выход полезных продуктов реакции.As the flow progresses alternately through the zones along the central pipe, the concentration of the absorbed explosive component in the gas mixture decreases, however, due to the pressure increasing in the zones of supplying fresh portions of the gas mixture, the average value of the driving force of the absorber over the zones remains constant and the mass transfer rate throughout the apparatus increases, while increasing the yield of useful reaction products.

Эффективньш барбот.аж сло жидкости над тарелкой 8 в кольцевом про- странстве между центральной трубой и корпусом 1 аппарата газожидкостными стру ми, дросселирующими через перфорацию в тарелке 8, также способствует интенсификации процесса по глощени газа жидкостью.The effective bubbling of the liquid layer over the plate 8 in the annular space between the central tube and the body 1 of the apparatus by gas-liquid jets throttling through the perforations in the plate 8 also contributes to the intensification of the process of gas absorption by the liquid.

Безопасность ведени процесса обеспечиваетс тем, что в зонах контура циркул ции подводимый взрьшоопа ный газ под действием мешалок интенсивно распредел етс в жидкости и присутствие здесь крупных газовых полостей практически исключаетс .The safety of the process is ensured by the fact that, in the zones of the circulation loop, the supplied vosoposhoi gas under the action of the mixers is intensively distributed in the liquid and the presence of large gas cavities here is practically excluded.

При этом давление над слоем жид- 40 кости в головной части аппарата и в магистрали подачи газового реагента отвечает требовани м безопасности.In this case, the pressure above the liquid layer at the head of the apparatus and in the gas reagent supply line meets the safety requirements.

При заданных частоте вращени ва- 45 ла, числе мешалок на валу, геометрических и других параметрах мешаЛок и устройства в целом скорость циркул ции и обратна ей величина избыточного давлени в зонах контакта в цен- 50 Д°к, устройство снабжено перфориро- тральной трубе и объеме аппарата под ванной тарелкой, установленной горизонтально между центральной трубой и стенкой корпуса, а патрубки дп ввоУстройство дл взаимодействи газа с жидкостью, содержащее вертикаль но установленную в корпусе центральную трубу, разделенную по высоте горизонтальными кольцевыми перегородка ми на зоны контакта, и турбинные ме- палки, установленные на валу между перегородками, патрубки ввода и вывода фаз, о т л и ч а ю щ е е С. ,с тем, что, с целью обеспечени безопа ности и интенсификации процесса поглощени газа за счет увеличени давлени в зонах контакта, мешалки вьтолнены со сплошным нижним и кольцевым верхним дисками и установлены с зазором к нижним торцам перегороперфорированной тарелкой определ ютс расходом газожидкостной смеси через живое сечение отверстий перфорацииAt a given shaft rotation frequency, the number of agitators on the shaft, geometrical and other parameters of the bag and the device as a whole, the circulation speed and the back pressure value in the contact zones are 50 D ° K, the device is equipped with a perforation pipe and the volume of the apparatus under the bath is a plate installed horizontally between the central tube and the wall of the housing, and the pipes dp enter a device for gas interaction with a liquid, which contains a vertical tube installed in the housing divided by the height of circular annular partitions on the contact zones and turbine shafts mounted on the shaft between the partitions, branch pipes for input and output of phases, so that, in order to ensure safety Intensification of the gas absorption process due to the increase in pressure in the contact zones, the agitators are made with continuous bottom and ring top disks and installed with a gap to the bottom ends of the perforated plate by the flow of the gas-liquid mixture through the live section of the perforations

в тарелке 8. Подбором перечислен- gg контакта.in the plate 8. The selection of the listed gg contact.

да газа установлены в каждой зонеyes gas installed in each zone

ством. .

ных параметров достигаютс оптимальные услови ведени процесса.these parameters, optimum process conditions are achieved.

Таким образом, процесс поглощени взрывоопасной газовой смеси жидким реагентом интенсифицируетс за счет последовательно возрастающего давлени в зонах контура циркул ции, куда осуществл ют ввод газовой смеси с разным дл каждой зонь: объемным соотношением компонентов. Рост давлени обеспечиваетс благодар энергии скоростного напора жидкости, создаваемого закрытыми турбинными мешалками со сплошным нижним диском в полости центральной трубы. Раздельный подвод газовой смеси в зоны контура циркул ции с учетом давлени дл данного состава смеси обеспечивает безопасные услови дл ведени процесса, позвол ет сохранить посто нным значение средней движущей силы абсорбции по зонам, что, в конечном итоге, интен- сифихщрует массообмен iB аппарате.Thus, the process of absorbing an explosive gas mixture with a liquid reagent is intensified due to the successively increasing pressure in the circulation loop zones, where the gas mixture is introduced with a different: for each zone: volume ratio of the components. The increase in pressure is due to the energy of the velocity head of the fluid created by closed turbine mixers with a continuous bottom disk in the cavity of the central tube. Separate supply of the gas mixture to the circulation zones, taking into account the pressure for a given composition of the mixture, provides safe conditions for the process, keeps the value of the average driving force of absorption across the zones, which ultimately intensifies the iB mass transfer.

Практическа реализаци данного устройства в аппарате с мешалкой позвол ет увеличить выход целевого продукта приблизительно в 1,1-1,2 раза по сравнению с известньм устройФормула изобретени Practical implementation of this device in an apparatus with a stirrer allows an increase in the yield of the target product by approximately 1.1-1.2 times as compared with a lime device.

Д°к, устройство снабжено перфориро- ванной тарелкой, установленной горизонтально между центральной трубой и тенкой корпуса, а патрубки дп ввоУстройство дл взаимодействи газа с жидкостью, содержащее вертикально установленную в корпусе центральную трубу, разделенную по высоте горизонтальными кольцевыми перегородками на зоны контакта, и турбинные ме- палки, установленные на валу между перегородками, патрубки ввода и вывода фаз, о т л и ч а ю щ е е С. ,с тем, что, с целью обеспечени безопасности и интенсификации процесса поглощени газа за счет увеличени давлени в зонах контакта, мешалки вьтолнены со сплошным нижним и кольцевым верхним дисками и установлены с зазором к нижним торцам перегороконтакта .D ° to, the device is provided with a perforated plate installed horizontally between the central tube and the housing shank, and the ports dp are equipped with a gas-liquid device containing the central tube vertically mounted in the housing, divided by the height of horizontal annular partitions into contact zones, and turbine the sticks mounted on the shaft between the partitions, the branch pipes of the input and output of the phases, that is, with the aim of ensuring the safety and intensification of the absorption process By increasing the pressure in the contact zones, the agitators are filled with continuous bottom and ring upper discs and are installed with a gap to the bottom ends of the contact contact.

Claims

Claim

A device for interacting gas with a liquid, containing a central pipe vertically mounted in the housing, divided by height of the horizontal annular partitions into contact zones, and turbine mixers mounted on the shaft between the partitions, phase inlet and outlet nozzles, heating tubes e '.s. The fact is that, in order to ensure safety and intensify the process of gas absorption by increasing the pressure in the contact zones, the mixers are made with continuous lower and annular upper disks and are installed with a gap to the lower ends of the partitions, the device is equipped with a perforated plate mounted horizontally between the central pipe and the wall of the housing, and nozzles for introducing gas are installed in each contact zone.