SU749397A1

SU749397A1 - Mass exchange apparatus

Info

Publication number: SU749397A1
Application number: SU782581296A
Authority: SU
Inventors: Иван Михайлович Аношин; Натэлла Павловна Рябченко; Павел Петрович Любченков; Михаил Иванович Сухина
Original assignee: Краснодарский политехнический институт
Priority date: 1978-02-21
Filing date: 1978-02-21
Publication date: 1980-07-23

Description

(54) МАССООБМЕННЫЙ АППАРАТ(54) MASS EXCHANGE DEVICE

Изобретение относитс к конструкции массообменных аппаратов дл взаимодействи пара (газа) с жидкостью в закрученном паро-жидкостном потоке и может быть применено в процессах ректификации и абсорбции в пищевой, фармацевтической и химической промышленност х. Известен контактный элемент дл массообменных аппаратов, выполненный в виде тарелки с сепаратором, содержащим горизонтальные кольца с диаметром, увеличивающимс по ходу движени жидкости 1. Однако известный аппарат обладает незначительной поверхностью контакта фаз. Известен массообменный аппарат, представл ющий собой вертикальную колонну с поэтажно закрепленными в ней тарелками, на которых установлены контактные патрубки и сепараторы. С верхних тарелок в контактные патрубки опущены переливные трубы, на которых в нижней части укреплены вихревые элементы, а над ними в трубах сделаны отверсти , через которые подаетс жидкость в контактные патрубки 2. Недостатками этого аппарата вл ютс мала поверхность и незначительное врем контакта фаз, развиваемой в единице объема. Известен массообменный аппарат, представл ющий вертикальную колонну с установленными внутри тарелками, на которых укреплены переливна система и контактные патрубки. Последние снабженные отверсти ми на боковой поверхности дл ввода жидкой фазы завихрителем и сепаратором 3. Данна конструкци обладает р дом недостатков . Во-первых, после ввода жидкой фазы в контактный патрубок через отверсти в боковой поверхности, жидкость подхватываетс газовым закрученным потоком и отбрасываетс к внутренней боковой поверхности патрубка. Образуетс жидкостна пленка , движуща с вверх. Это значительно ограничивает поверхность и врем контакта фаз. Во-вторых, узел сепарации позвол ет сепарировать только жидкую пленку. Капли жидкости, наход щиес в центре контактного патрубка, не подвергаютс сепарации, так как на них действуют малые центробежные силы. Переброс жидкой фазы (капель).The invention relates to the design of mass transfer apparatus for the interaction of steam (gas) with a liquid in a swirling vapor-liquid stream and can be applied in the rectification and absorption processes in the food, pharmaceutical and chemical industries. A contact element for mass exchangers is known, made in the form of a plate with a separator containing horizontal rings with a diameter increasing along the movement of the liquid 1. However, the known device has a slight contact surface. A mass transfer apparatus is known, which is a vertical column with plates mounted on a floor-by-floor basis, on which contact tubes and separators are installed. From the upper plates, overflow pipes are lowered into the contact sockets, in which the vortex elements are fixed in the lower part, and holes are made in the pipes above them, through which fluid is supplied to the contact sockets 2. The disadvantages of this apparatus are the small surface and the insignificant phase contact time developed in unit volume. A mass transfer apparatus is known, which represents a vertical column with internally mounted plates, on which an overflow system and contact nozzles are fixed. The latter are provided with openings on the side surface for introducing a liquid phase with a swirler and a separator 3. This structure has a number of drawbacks. First, after introducing the liquid phase into the contact nozzle through the holes in the side surface, the liquid is picked up by a swirling gas stream and is thrown to the inner side surface of the nozzle. A liquid film is formed, moving upwards. This significantly limits the surface and phase contact time. Secondly, the separation assembly allows the separation of only a liquid film. The liquid drops located in the center of the contact nozzle are not subjected to separation, since they are affected by small centrifugal forces. Transfer of a liquid phase (drops).

аход щейс в центральной части газовоо потока, на нижележащую ступень уменьщает интенсивность процесса массопереноа .Located in the central part of the gas flow, to the lower stage reduces the intensity of the mass transfer process.

В-третьих, так как жидка фаза вводитс только в ту часть контактного патрубка, 5 котора находитс над плоскостью тарелки (движение жидкой фазы ;вниз по контактному патрубку исключаетс ), то внутренний объем контактного патрубка, а, следовательно , и всего аппарата используетс не рационально. В той части конта ктного пат- о рубка, котора лежит ниже плоскости тарелки , процесс массоперейоса не происхоит из-за отсутстви в ней жидкой фазы. :Thirdly, since the liquid phase is introduced only into that part of the contact nozzle 5 that is above the plane of the tray (movement of the liquid phase; down the contact nozzle is excluded), the internal volume of the contact nozzle and, consequently, the entire apparatus is not used rationally. . In the part of the contact bridge, which lies below the plane of the dish, the mass transfer process does not occur due to the absence of a liquid phase in it. :

Целью изобретени вл етс интенсификаци процесса массопереноса путем увеичени поверхности контакта и времени контакта фаз.The aim of the invention is to intensify the mass transfer process by increasing the contact surface and the contact time of the phases.

Эта цель достигаетс тем, что каждый контактный патрубок снабжен расположенным в нижней его части ограничительным плоским горизонтальным кольцом и раз- 20 мещенным на уровне распределительных отверстий под завихрителем на правл ющим цилиндром, выполненным в верхней части сбуртиком; целесообразно в аппарате сепаратор выполн ть из плоски; горизонтальных колец, установленных соосно одно над другим, причем, внутренний и наружный диаметры нижележащего кольца сепаратора больще соответствующего диаметра выщележащего кольца. Целесообразно внутренний диаметр кольца выполн ть равным зо 0,7-0,8 внутреннего диаметра контактного патрубка.This goal is achieved by the fact that each contact nipple is provided with a flat horizontal limiting ring located in its lower part and placed at the level of distribution holes under the swirler on a pilot cylinder, made in the upper part with a beater. it is advisable in the apparatus to make the separator from flat; horizontal rings mounted coaxially one above the other, moreover, the inner and outer diameters of the underlying ring of the separator are larger than the corresponding diameter of the leaching ring. It is advisable to make the inner diameter of the ring equal to 0.7-0.8 of the internal diameter of the contact tube.

На фиг. 1 показан вертикальный разрез аппарата; на фиг. 2 - вертикальный разрез контактного патрубка; на фиг. 3 - вариа нт возможной установки контактных патрубков в аппарате.; .-«.1..., .. FIG. 1 shows a vertical section of the apparatus; in fig. 2 - vertical section of the contact pipe; in fig. 3 - variant of possible installation of contact pipes in the device .; .-".one..., ..

Аппарат содержит цилиндрический корпус 1, горизонтальные тарелки 2, на которых установлены контактные патрубки 3, сепараторы 4 и переливные системы 5.The apparatus contains a cylindrical body 1, horizontal plates 2, on which contact pipes 3, separators 4 and overflow systems 5 are installed.

Контактные патрубки 3 установлены на тарелках 2 таким образом, что одна часть их опущена под тарелку, а друга над тарелкой . Каждый патрубок 3 выполнен с распределительным отверстием 6, направл ющим цилиндром с буртиком 7, лопаточ- ным завихрителем 8 и ограничительным плоским горизонтальным кольцом 9. С внутренней стороны отверсти 6 прикрыты направл ющим цилиндром с буртиком 7 таким образом, что жидкость формируетс в 50 виде пленки и. имеет возможность стекать внШ До ограничительного кольца 9. Завйхритель 8 установлен {ад направл ющим цилиндром с буртиком 7.Contact pipes 3 are installed on the plates 2 in such a way that one part of them is lowered under the plate, and the other part above the plate. Each nozzle 3 is made with a dispensing opening 6, a guide cylinder with a flange 7, a paddle swirler 8 and a restrictive flat horizontal ring 9. On the inside, the apertures 6 are covered with a guide cylinder with a shoulder 7 so that the liquid is formed in a 50 and. It has the ability to flow down to the restrictive ring 9. The smeller 8 is installed {by the guide cylinder with the flange 7.

В верхней своей части каждый контактный патрубок снабженсепаратором 4, на- бранным из отдельных плоских колец, распОложеннь1х соосно одно над другим и образующих между собой проходы дл газо749397In its upper part, each contact nipple has a separator 4, assembled from separate flat rings, located coaxially one above the other and forming between themselves gas channels 749397

жидкосного потока. Внутренний и наружный диаметрь нижележащего кольца сепаратора 4 больще соответствующего кольца, что обеспечивает фракционное сепарирование , газо-жидкостного потока на выходе из контактного патрубка.liquid flow. The inner and outer diameter of the underlying ring of the separator 4 is larger than the corresponding ring, which provides fractional separation of the gas-liquid flow at the outlet of the contact pipe.

Работает аппарат следующим образом.The machine works as follows.

В аппарат сверху подают жидкостную фазу, котора стекает с вьциележащей тарелки на нижележащую тарелку через переливные системы 5. Газовый поток подаетс в колонну снизу и поднимаетс по ней вверх, проход через контактные патрубки 3. Жидка фаза поступает в контактный патрубок 3 через распределительные отверсти бис помощью направл ющего цилиндра с буртиком 7 формируетс в виде стекающей по внутренней боковой поверхности контактного патрубка жидкой пленки. Жидкость стекает вниз по боковой поверхностр контактного патрубка и достигает ограничительного кольца 9. С помощью ограничительного кольца 9 жидкость движетс в горизонтальной плоскости, перекрыва свободное сечение патрубка дл прохода газовой фазы . Последн захватывает жидкую фазу, диспергирует ее и уносит вверх, образу газожидкостную систему с развитой поверхностью контакта фаз. Таким образом, в нижней части контактного патрубка 3 между ограничительным кольцом 9 и лопаточным завихрителем 8 образуетс диспергированна газожидкостна система, движуща с вверх. Проход через лопаточный завихритель 8, последн закручиваетс , что обеспечивает основное разделение жидкой и газовой фаз в поле центробежных сил. Окончательна сепараци производитс в сепараторе 4, выполненном в виде соосных плоских колец, расположенных одно над другим . Такое выполнение сепаратора позвол ет производить фракционную сепарацию газожидкостного потока. Так, нижнее кольцо производит сепарацию периферийного потока , содержащего максимальное количество жидкой фазы, а верхние кольца - осевого потока, содержащего минимальное количество жидкой фазы.A liquid phase is fed from the top of the apparatus, which flows from the emptying plate to the underlying plate through the overflow systems 5. The gas flow is fed into the column from the bottom and rises upwards along it, passing through the contact nozzles 3. The liquid phase enters the contact nozzle 3 through the bis openings using the guide cylinder with the flange 7 is formed in the form of a liquid film flowing down the inner side surface of the contact nozzle. The liquid flows down the side surface of the contact nozzle and reaches the restrictive ring 9. With the help of the restrictive ring 9, the liquid moves in a horizontal plane, blocking the free section of the nozzle for the passage of the gas phase. The latter captures the liquid phase, disperses it and carries it up, forming a gas-liquid system with a developed surface of contact of the phases. Thus, in the lower part of the contact port 3 between the restrictive ring 9 and the vane swirler 8 a dispersed gas-liquid system is formed, moving upwards. The passage through the blade vortex 8, the latter twists, which provides the main separation of the liquid and gas phases in the field of centrifugal forces. The final separation is carried out in a separator 4, made in the form of coaxial flat rings arranged one above the other. Such an embodiment of the separator allows fractional separation of the gas-liquid stream. Thus, the lower ring separates the peripheral flow containing the maximum amount of the liquid phase, and the top rings separates the axial flow containing the minimum amount of the liquid phase.

Claims

1. A mass exchange apparatus for the interaction of gas (vapor) and liquid, consisting of a housing, inside which are installed plates with an overflow system and contact nozzles equipped with paddle swirls, distribution holes on the side surface and separators, characterized in that to intensify the process of mass transfer by increasing the surface and the time of contact of the phases, each contacting nozzle is provided with a trajectory in its lower part with a restrictive flat horizontal ring and placed at the level of the distribution holes under the swirler with a guide cylinder made in the upper part with a collar.

2. The apparatus according to claim 1, wherein the separator is made of flat horizontal rings, installed one above the other, with the inner and outer diameters of the underlying ring of the separator larger than the corresponding diameter of the overlying ring.

///////////

3. Apparatus according to paragraphs. 1 and 2, characterized in that the inner diameter of the restrictive ring is 0.7-0.8 of the internal diameter of the contact nozzle. Information sources,

taken into account in the examination

1. USSR author's certificate number 277726, cl. B 01 D 3/32, 1967.

2. USSR author's certificate No. 182108, cl. B 01 D 3/30, 1965.

3. USSR author's certificate number 345926, cl. B 01 D 3/20, 1969.

7 ///

.x

Fuzz. J.