SU1554921A1 - Массообменный аппарат - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к конструкци м тепло- и массообменных аппаратов дл  противоточного взаимодействи  газа (пара) с жидкостью, может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других отрасл х промышленности дл  процессов абсорбции, ректификации, контактного теплообмена, а также химических реакций и позвол ет увеличить производительность аппарата по газовой фазе и повысить эффективность массообмена за счет равномерного распределени  жидкой фазы в рабочем объеме. Массообменный аппарат содержит корпус, вертикальные полые трубки, пережатые по высоте контактные элементы в виде тел с открытым верхом и обтекаемым дном, верхние кромки которых расположены на уровне пережати , при этом в днищах контактных элементов и в полых трубках выше и ниже уровн  пережати  выполнены сквозные отверсти , а каждый контактный элемент снабжен закрепленными на трубках зонтообразными козырьками. Контактные элементы могут иметь форму полого цилиндра, полой пр моугольной призмы и пр моугольного желоба, а вертикальные перегородки выполнены с горизонтальным рифлением и установлены над каждым контактным элементом. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

Изобретение относитс  к конструкци м тепло- и массообменных аппаратов дл  противоточного взаимодействи  газа (пара) с жидкостью и может быть использовано в химической, нефтехимической, пищевой и других отрасл х промышленности дл  процессов абсорбции, ректификации, контактного теплообмена, а также химических реакций.

Цель изобретени  - увеличение производительности аппарата по газовой фазе и повышение эффективности массообмена за счет равномерного распределени  жидкой фазы в его рабочем объеме.

На фиг. 1 схематично показан массо- обменный аппарат и характер взаимодействи  газа с жидкостью при низких (лева  половина) и высоких (права  половина) скорост х газа (сплошна  стрелка обозна- газ, а пунктирна  - жидкость).

вертикальный разрез; на фиг. 2-4 - аппарат с контактными элементами соответственно цилиндрической формы, в форме пр моугольных призм и пр моугольных желобов (пунктирными лини ми обозначены контактные элементы нижерасположенного сло ), поперечный разрез; на фиг. 5 - пола  трубка с контактными элементами, продольный разрез; на фиг. 6-8 - контактный элемент соответственно в форме пр моугольной призмы, цилиндрической формы и пр моугольного желоба; на фиг. 9 - гофрированные перегородки с трапецеидальным контуром.

Аппарат состоит из корпуса 1 со штуцерами ввода и вывода реагентов (не показаны ), равномерно размещенных по сечению аппарата полых трубок 2 с закрепленными на них полыми контактами элеменсл

СП

Јъ

со ю

тами 3 различной формы и зонтообразными козырьками 4, кольцевых карманов 5 и вертикальных гофрированных перегородок 6. Дл  контактных элементов цилиндрической и пр моугольной формы над каждым элементом сло  устанавливаютс  по две взаимно перпендикул рных гофрированных перегородки с трапецеидальным контуром При этом меньшие основани  трапеций располагаютс  над верхней кромкой контактных элементов В случае контактных элементов в виде пр моугольных корытцев конструкци  прощаетс , так как над каждым контактным элементом сло  достаточно установить по одной гофрированной перего родке пр моугольного контура В стенках контактных элементов 3, кольцевых карманов 5 (у их дна) и полых трубок (выше и ниже места пережати ) выполнены сквозные отверсти  7

Зонтообразные козырьки преп тствуют байпасному проскоку стекающей сверху в контактный элемент жидкости на нижераспо- поженный контактный элемент без предварительного взаимодействи  с газом

Вертикальные гофрированные перегородки улучшают услови  сепарации капель (так как на гофрированных поверхност х происходит концентрирование во впадинах гофр осевших на них мелких капель жидкости в укрупненные струйки и организованный отвод их по впадинам гофр на расположенные под ними контактные элементы ) и создают дополнительную пленоч- н ю зон контакта

Цилиндрическа  форма контактных элементов обеспечивает равномерное в разные стороны разбрызгивание жидкости в поперечном сечении колонны.

Контактные элементы в форме пр моугольных призм обеспечивают ориентированный на контактные элементы нижерасположенного сло  слив жидкости с каждой грани элемента, что улучшает распределение жидкости между контактными элементами

Корытообразна  форма контактных элементов обеспечивает нар ду с хорошим перераспределением жидкости между контактными элементами дополнительную поперечную тчрбулизацию газожидкостного потока за счет срыва чередующихс  вихрей слева и справа за каждым контактным элементом При цилиндрической и пр моугольной форме этого не происходит, так как в этом за контактными элементами образуютс  одиночные тороидальные вихри.

Аппарат работает следующим образом

Жидкость, подаваема  из распределител  (не показан), накапливаетс  в контактных элементах 3 и в виде струек равномерно в разные стороны вытекает из отверстий 7 в их стенке Газ поднимаетс  снизу зигзагообразно, диспергирует вытекающие из контактных элементов струйки жидкости на капли с образованием развитой поверх0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ности контакта и отводитс  сверху. При невысоких скорост х газа (фиг. 1, лева  половина ) капли диспергированной на контактном элементе жидкости под действием силы т жести оседают в нижерасположенные контактные элементы 3 и кольцевые карманы 5, и, таким образом, от элемента к элементу жидкость противотоком газу стекает вниз аппарата.

При высоких скорост х газа (фиг. 1, права  половина) часть диспергированной на контактном элементе жидкости (сначала в виде мелких, а затем и более крупных капель) увлекаетс  потоком газа и при изменении направлени  движени  двухфазного потока при обтекании вышерасполож гнных контактных элементов отдел е1с  от газа, оседает на вертикальные гофрированные перегородки 6, откуда, стека  в виде сформировавшихс  во впадинах гофр струек жидкости, возвращаетс  на контактный элемент Эта часть жидкости образует поток, циркулирующий на контактном элементе. Такой макрогидродинамической эффект, возникающий при высоких скорост х газа на каждом контактном элементе, увеличивает врем  пребывани  жидкости в зоне контакта и частоту обновлени  ее поверхности.

Вследствие увеличени  расхода (обусловленного дополнительным циркулирующим потоком ) и перепада давлени  газа уровень жидкости в контактных элементах 3 повышаетс  и избыток ее через отверсти  в полых трубках, расположенных под козырьками, перетекает по защищенным от динамического напора газа, внутренним полост м трубок 2 на нижерасположенные контактные элементы. Вытека  из отверстий в полых трубках, расположенных выше зонтообразных козырьков, этот поток отклон етс  козырьками в сторону сливных отверстий 7 в стенках контактных элементов, что предупреждает байпасный проскок стекающей жидкости на нижерасположенный контактный элемент без предварительного взаимодействи  с газом

Установлено, что предлагаемый аппарат может работать при более высокой (до 7,5 м/с) рабочей скорости газа, рассчитанной на полное сечение колонны

Предлагаемый аппарат целесообразно использовать в процессах, протекающих при атмосферном давлении или под вакуумом, например дл  газоочистки или вакуумной ректификации

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   1 Массообменный аппарат, содержащий корпус со штуцерами ввода и вывода реагентов , вертикальные полые трубки, разделенные пережати ми по высоте на несообщающиес  участки, вертикальные перегородки , отличающийс  тем, что, с целью увеличени  производительности аппарата по газовой фазе и повышени  эффективности мас- сообмена за счет равномерного распределени  жидкой фазы в. рабочем объеме, полые трубки снабжены установленными в шахматном пор дке контактными элемента- ми в виде тел с открытым верхом и обтекаемым дном, верхние кромки которых расположены на уровне пережати , при этом в днищах контактных элементов и в полых трубках выше и ниже уровн  пережати  выполнены сквозные отверсти , а каждый контактный элемент снабжен закрепленными на трубах зонтообразными козырьками, расположенными над отверсти ми

   2 Аппарат по п 1, отличающийс  тем, что контактный элемент имеет форму полого цилиндра

   3Аппарат по п 1, отличающийс  тем, что контактный элемент имеет форму полой пр моугольной призмы

   4Аппарат по п 1, отличающийс  тем, что контактный элемент имеет форму пр моугольного желоба

   5Аппарат по пп 1-4, отличающийс  тем, что вертикальные перегородки выполнены с горизонтальным рифлением и установлены над каждым контактным элемен том

   6Аппарат по пп 1 -5, отличающийс  тем что боковые стенки корпуса снабжены коль цевыми карманами, установленными в шахматном пор дке

   Яиг.1

   Фиг. 2

   Фиг.Б

   Фиг. 7

   Щиг.&

   фиг.9